Rozdíl mezi filtrací a odstředěním
Share
Klíčový rozdíl - filtrace vs. odstředění
Než přejdeme k hloubkové analýze rozdílu mezi Filtrací a Centrifugací, dvěma separačními technikami, podívejme se nejprve, co je separační technika. V biologické vědě a inženýrství se k izolaci požadované složky ze směsi používá separační technika. Jde o jev hromadného přenosu, který přeměňuje směs složek na dvě nebo více odlišných frakcí. Rozdělení směsí závisí na rozdílech v chemických vlastnostech nebo fyzikálních vlastnostech, jako je hmotnost, hustota, velikost, tvar nebo chemická afinita, mezi složkami směsi. Techniky separace jsou často kategorizovány podle specifických rozdílů, které používají k dosažení separace. Filtrace a odstřeďování jsou běžně používané separační techniky založené pouze na fyzickém pohybu požadovaných částic. klíčový rozdíl mezi filtrace a centrifugace je v použité síle a metodě. Filtrace často používá prosévací techniku k vytěsnění / odstranění nečistot nebo nežádoucích materiálů pomocí gravitace. Toho lze dosáhnout fyzickými bariérami, jako jsou média, membrány nebo sítka. Centrifugace využívá odstředivou sílu k oddělení požadovaných sloučenin a částic na základě molekulové hmotnosti. K této separaci se používá odstředivka. Hustší sloučeniny se přenášejí na vnější stranu odstředivky a odtud mohou být odstraněny. V tomto článku se pojďme zabývat rozdíly mezi filtrací a odstředěním.
Co je filtrace?
Filtrace se používá k oddělení požadovaných částic nebo složek ve směsi nebo suspenzi. V závislosti na aplikaci lze pomocí filtrační techniky izolovat jednu nebo více zainteresovaných složek. to je fyzikální separační metoda a v chemii, potravinářství a strojírenství je velmi důležité oddělit materiály různého chemického složení nebo čistit sloučeniny. Během filtrace dochází k separaci v jedné nebo více perforovaných vrstvách. Při filtraci jsou částice, které jsou příliš velké na to, aby prošly otvory perforované vrstvy, zadrženy. Velké částice pak mohou na povrchu filtru vytvořit zbytkovou nebo filtrační vrstvu a mohou také blokovat sítko filtru, což zabrání průchodu tekuté fáze filtrem.
Obrázek 1: Ilustrace jednoduché filtrace.
Co je odstředění?
Centrifugace je proces, kterým a odstředivý stroj se používá k oddělení požadovaných složek komplexní kapalné směsi / kaše. V důsledku odstředění se sraženina rychleji a kompletněji shromažďuje na dně centrifugační zkumavky. Zbývající kapalina je známá jako kapalina nad sedimentem. Tento supernatant je pak buď rychle přenesen z tuby bez narušení sraženiny, nebo odstraněn pomocí Pasteurovy pipety. Částice vysrážené odstředěním závisí na odstředivém zrychlení, velikosti a tvaru částic, objemovém podílu přítomných pevných látek, rozdílu hustoty mezi částicemi a tekutinou a viskozitě..
Obrázek 2: Ilustrace procesu odstřeďování
Jaký je rozdíl mezi filtrací a odstředěním?
Definice filtrace a odstředění
Filtrace: akt nebo proces odstranění něčeho nežádoucího z kapaliny.
Odstředění: proces oddělování lehčích částí roztoku nebo směsi.
Charakteristika Filtrace a odstředění
Filtrace a odstřeďování mohou mít výrazně odlišné vlastnosti a lze je rozdělit do následujících podskupin;
Síla použitá
Filtrace: Gravitační síla se používá při filtraci.
Odstředění: Odstředivá síla se používá při odstředění.
Zařízení
Filtrace: Lze použít síta nebo perforovanou vrstvu nebo sítko nebo média nebo fyzickou membránu nebo filtrační nálevku nebo jejich kombinace. Některé filtrační pomůcky lze použít k filtraci. Jedná se o běžně nestlačitelnou křemelinu nebo oxid křemičitý.
Odstředění: Používají se odstředivky a centrifugační zkumavky.
Způsob provozu
Filtrace: Velké částice ve směsi nemohou procházet sítí / perforovanou strukturou filtru, zatímco tekutina a malé částice procházejí gravitační silou, která se stává filtrátem (obrázek 1)
Odstředění: Směs roztoku se odstředí, aby vytlačila těžší / hustší pevnou látku na dno, kde často vytváří pevný koláč. Kapalina nad tímto koláčem může být odstraněna nebo dekantována. Tato metoda je zvláště užitečná pro separaci pevných látek, které se nefiltrují dobře (např. Želatinové nebo jemné částice). (Obrázek 2)
Typy
Filtrace: Existují tři filtrační techniky na základě očekávaného výsledku známého jako horká, studená a vakuová filtrace. Horká filtrace Technika se primárně používá k oddělení pevných látek od horkého roztoku. To se používá, aby se zabránilo vývoji krystalů ve filtrační nálevce, která přichází do styku s roztokem. Filtrace za studena Technika se primárně používá k rychlému ochlazení roztoku, který má být krystalizován. Tato metoda má za následek vývoj velmi malých krystalů na rozdíl od získání velkých krystalů pomalým ochlazováním roztoku na pokojovou teplotu. Vakuová filtrace Metoda se primárně používá pro malou dávku roztoku k rychlému vysušení malých krystalů. Toto je nejúčinnější filtrační technika ve srovnání s horkou a chladnou filtrací.
Odstředění: Existují tři odstřeďovací techniky jmenovitě mikrocentrifugy, vysokorychlostní centrifugy a ultracentrifugace. Mikrocentrifuga se často používá ve výzkumných činnostech ke zpracování malých objemů biologických molekul. Tento stroj je dostatečně malý, aby se mohl upevnit na stůl. Vysokorychlostní odstředivky zvládne větší objemy vzorků a používají se hlavně ve velkých průmyslových aplikacích. Ultracentrifugace se používá hlavně pro výzkumné účely, jako je studium vlastností biologických částic. Je to nejúčinnější separační metoda ve srovnání s mikrocentrifugami a vysokorychlostními centrifugami.
Účel
Filtrace: Hlavním účelem filtrace je dosažení požadovaného výsledku odstraněním nečistot ze směsi nebo pro izolaci pevných látek ze směsi.
Odstředění: Hlavním účelem odstředění je izolace pevných látek z roztoku.
Účinnost
Filtrace: Jednoduché filtrační techniky mohou vyžadovat hodně času k oddělení požadovaného materiálu, a proto je filtrace méně účinná než centrifugace.
Odstředění: K separaci dochází velmi rychle ve srovnání s filtračními technikami. Proto je odstřeďování účinnější než filtrace.
Nevýhody
Filtrace: Pokud je filtrováno velmi malé množství roztoku, může být většina tohoto roztoku absorbována filtračním médiem. Směsi obsahující želatinové nebo jemné částice se nefiltrují dobře. K oddělení těchto směsí lze proto použít odstředění.
Odstředění: Tato metoda vyžaduje know-how a elektřinu ve srovnání s filtračními technikami.
Náklady
Filtrace: Cena závisí na složitosti filtračního procesu a obvykle jednoduché filtrační techniky nevyžadují elektřinu ani školené osoby. Proto mohou být související náklady ve srovnání s odstředěním nízké.
Odstředění: Náklady jsou ve srovnání s jednoduchou filtrační technikou vysoké, protože odstředivka potřebuje elektřinu i vyškolené techniky.
Aplikace
Filtrace: Kávový filtr, vodní filtr, pecní filtr k odstranění částic, Pneumatické dopravní systémy používají filtry, v laboratoři se pro filtraci používá skleněná nálevka, Buchnerova nálevka nebo sintrovaná skleněná nálevka. V lidské ledvině se používá filtrace ledvin k filtraci krve a selektivní resorpci mnoha prvků nezbytných pro udržení homeostázy v těle.
Odstředění: Jeden z nejvíce běžné aplikace je zpracování čistírenského kalu, kde je separace pevné látky od vysoce koncentrovaných suspenzí. Centrifugace se také používá pro proces obohacování uranu. Kromě toho se tato technika používá v biologickém výzkumu k izolaci požadované pevné látky nebo kapaliny ze směsi. Kromě toho se odstředění používá k odstranění tuku z mléka za účelem výroby odstředěného mléka, k vyčeření a stabilizaci vína a k oddělení složek moči a krevních prvků ve forenzních a lékařských výzkumných laboratořích..
Závěrem lze říci, že filtrace a odstřeďování jsou různé separační techniky a klíčovým rozdílem mezi nimi je použitá síla a separační zařízení. V důsledku toho mohou mít podstatně odlišné aplikace.
Odkazy: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. a Petrides D.P. Bioseparations Science and Engineering. Oxford University Press, 2003. Cao, W. a Demeler B. (2008). Modelování analytických experimentů s ultracentrifugací s adaptivním řešením konečných prvků s prostorovým časem pro vícesložkové reakční systémy. Biophysical Journal, (95), 54-65.