Різниця між фільтрацією та центрифугуванням

Ключова різниця - фільтрація проти центрифугування
 

Перш ніж перейти до поглибленого аналізу різниці між фільтрацією та центрифугуванням, двома методами поділу, давайте спочатку подивимось, що таке сепараційна техніка. У біологічній науці та техніці використовується метод поділу для виділення потрібної складової від суміші. Це явище масового перенесення, яке перетворює суміш складових частин на дві або більше чітко виражених фракцій. Поділ сумішей залежить від різниць хімічних властивостей або фізичних властивостей, таких як маса, щільність, розмір, форма або хімічна спорідненість серед складових суміші. Методи поділу часто класифікуються відповідно до конкретних відмінностей, які вони використовують для досягнення поділу. Фільтрація та центрифугування - це звичайно використовувані методи поділу, засновані лише на фізичному переміщенні бажаних частинок. The ключова різниця між фільтрація та центрифугування застосовуються у використаній силі та способі. Для фільтрації часто використовують ситову техніку для проціджування / видалення забруднень або небажаних матеріалів за допомогою сили тяжіння. Цього можна досягти за допомогою фізичних бар'єрів, таких як носії, мембрани або фільтри. Центрифугування використовує відцентрову силу для розділення бажаних сполук і твердих часток на основі молекулярної маси. Для цього відділення використовується машина центрифуги. Більш щільні сполуки переносяться назовні від центрифуги і звідти можуть бути видалені. У цій статті детальніше зупинимось на відмінностях між фільтрацією та центрифугуванням.

Що таке фільтрація?

Фільтрація використовується для відділення бажаних частинок або компонентів у суміші або суспензії. Залежно від застосування, один або кілька зацікавлених компонентів можуть бути виділені за допомогою техніки фільтрації. це є фізичний метод розділення і в хімії, харчовій науці та машинобудуванні дуже важливо відокремлювати матеріали різного хімічного складу або очищати сполуки. Під час фільтрації відбувається розділення на один або кілька перфорованих шарів / с. При фільтруванні утримуються занадто великі частинки, щоб пройти через отвори перфорованого шару. Тоді великі частинки можуть утворювати залишок або шар осаду зверху фільтру, а також можуть блокувати фільтруючу сітку, не дозволяючи фазовій рідини перетинати фільтр.

Рисунок 1: Ілюстрація простої фільтрації.

Що таке центрифугування?

Центрифугування - це процес, за допомогою якого a машина для центрифуги використовується для відділення бажаних складових складної рідкої суміші / суспензії. В результаті центрифугування осад швидше і повністю збирається на дні трубки центрифуги. Залишилася рідина відома як рідина супернатанту. Потім цей супернатант або швидко переноситься з пробірки, не порушуючи осад, або видаляється за допомогою піпетки Пастера. Частинки, що осаджуються при центрифугуванні, залежать від відцентрового прискорення, розміру та форми частинок, об'ємної частини присутніх твердих тіл, різниці щільності між частинкою і рідиною та в'язкості.

Малюнок 2: Ілюстрація процесу центрифугування

Яка різниця між фільтрацією та центрифугуванням?

Визначення фільтрації та центрифугування

Фільтрація: дія або процес видалення чогось небажаного з рідини.

Центрифугування: процес відділення більш легких порцій розчину або суміші.

Характеристика Фільтрація та центрифугування

Фільтрація та центрифугування можуть мати суттєво різні характеристики і їх можна класифікувати на наступні підгрупи;

Сила, що використовується

Фільтрація: Гравітаційна сила застосовується при фільтрації.

Центрифугування: Відцентрова сила застосовується при центрифугуванні.

Обладнання

Фільтрація: Можна використовувати сита або перфорований шар або ситечко або носій, фізичну мембрану або воронку фільтра або їх комбінації. Деякі фільтрувальні засоби можуть бути використані для фільтрації. Це звичайно нестислима діатомовая земля або кремнезем.

Центрифугування: Застосовуються центрифужні машини і центрифужні трубки.

Спосіб роботи

Фільтрація: Великі частинки суміші не можуть проходити через сітчасту / перфоровану структуру фільтра, тоді як рідина та дрібні частинки проходять під силою тяжіння, перетворюючись у фільтрат (мал. 1)

Центрифугування: Суміш розчинів центрифугується для примушування більш твердого / щільного твердого речовини до дна, де вона часто створює міцний пиріг. Рідина, що знаходиться вище цього пирога, може бути видалена або знежирена. Цей спосіб особливо корисний для відділення твердих речовин, які не фільтруються добре (наприклад: желеподібні або дрібні частинки). (Рис. 2)

Типи

Фільтрація: Існує три методи фільтрації на основі очікуваного результату, відомого як гаряча, холодна та вакуумна фільтрація. Гаряча фільтрація техніку в основному використовують для відділення твердих речовин від гарячого розчину. Це використовується для того, щоб уникнути розвитку кристалів у воронці фільтра, яка контактує з розчином. Холодна фільтрація Техніка в першу чергу використовується для швидкого охолодження розчину, що підлягає кристалізації. Цей метод призводить до одержання дуже маленьких кристалів на противагу одержання великих кристалів шляхом повільного охолодження розчину до кімнатної температури. Вакуумна фільтрація Спосіб використовується в першу чергу для невеликої партії розчину для швидкого висихання дрібних кристалів. Це найефективніший метод фільтрації порівняно з гарячою та прохолодною фільтрацією.

Центрифугування: Існує три методи центрифугування а саме мікроцентрофуги, швидкісні центрифуги та ультрацентрифуги. Мікроцентрифуга часто використовується в дослідницькій діяльності для обробки невеликих обсягів біологічних молекул. Ця машина досить маленька, щоб закріпити її на стільниці. Швидкісні центрифуги може працювати з більшими обсягами вибірки і в основному використовується у великих масштабах промисловості. Ультрацентрифугування в основному використовується для наукових цілей, таких як вивчення властивостей біологічних частинок. Це найефективніший метод розділення порівняно з мікроцентрифугами та швидкісними центрифугами.

Призначення

Фільтрація: Основна мета фільтрації - отримання бажаного результату шляхом видалення домішок із суміші або для виділення твердих речовин із суміші.

Центрифугування: Основне призначення центрифугування - виділення твердих речовин із розчину.

Ефективність

Фільтрація: Прості методи фільтрації можуть потребувати багато часу для відділення потрібного матеріалу, і як результат, фільтрація є менш ефективною, ніж центрифугування.

Центрифугування: Поділ відбувається дуже швидко порівняно з методами фільтрації. Тому центрифугування є більш ефективним, ніж фільтрація.

Недоліки

Фільтрація: Якщо фільтрується дуже мала кількість розчину, більшість цього розчину може бути поглинена фільтруючим середовищем. Суміші, що містять желеподібні або дрібні частинки, не фільтруються добре. Тому для розділення цих сумішей може використовуватися центрифугування.

Центрифугування: Цей метод вимагає ноу-хау та електрики порівняно з методами фільтрації.

Вартість

Фільтрація: Вартість залежить від складності процесу фільтрації, і зазвичай прості методи фільтрації не потребують електроенергії, а також навчені люди. Тому пов'язана вартість може бути низькою порівняно з центрифугуванням.

Центрифугування: Вартість висока в порівнянні з простою технікою фільтрації, оскільки для центрифуги необхідна електроенергія, а також навчені техніки.

Програми

Фільтрація: Кавовий фільтр, фільтр для води, фільтр печей для видалення частинок, пневматичні системи транспортування використовують фільтри, в лабораторії для фільтрації використовується скляна воронка, лійка Бюхнера або лійка зі спеченого скла. У нирках людини ниркова фільтрація використовується для фільтрації крові та селективного повторного всмоктування багатьох життєво важливих для організму елементів для підтримки гомеостазу.

Центрифугування: Один із самих поширені програми - це обробка шламу стічних вод, де відокремлення твердого речовини від висококонцентрованих суспензій. Центрифугування також використовується для збагачення урану. На додаток до цього, ця методика використовується в біологічних дослідженнях для виділення потрібної твердої або рідинної суміші. Крім того, центрифугування використовується для видалення жиру з молока для отримання знежиреного молока, для очищення та стабілізації вина та для відділення компонентів сечі та елементів крові в судово-медичних науково-дослідних лабораторіях.

На закінчення, фільтрація та центрифугування - це різні методи поділу, і ключовою відмінністю між ними є використана сила та обладнання для розділення. Як результат, вони можуть мати істотно різні застосування.

  Список літератури: Гаррісон, Роджер Г., Тодд, Пол, Радж, Скотт Р. та Петридес Д.П. Наука та інженерія з біорозділення. Oxford University Press, 2003. Cao, W. і Demeler B. (2008). Моделювання аналітичних експериментів ультрацентрифугування з адаптивним рішенням кінцевих елементів простору-часу для багатокомпонентних реагуючих систем. Біофізичний журнал, (95), 54–65.