Skillnad mellan filtrering och centrifugering
Share
Huvudskillnad - Filtrering mot centrifugering
Innan vi går vidare till en djupgående analys av skillnaden mellan filtrering och centrifugering, låt oss först se vad en separationsteknik är. I biologisk vetenskap och teknik används en separationsteknik för att isolera den önskade beståndsdelen från en blandning. Detta är ett massöverföringsfenomen som omvandlar en blandning av beståndsdelar till två eller flera distinkta fraktioner. Separering av blandningar beror på skillnader i kemiska egenskaper eller fysikaliska egenskaper såsom massa, densitet, storlek, form eller kemisk affinitet bland blandningens beståndsdelar. Separationstekniker kategoriseras ofta enligt de specifika skillnader de använder för att uppnå separation. Filtrering och centrifugering är de allmänt använda separeringsteknikerna baserade endast på den fysiska rörelsen av önskade partiklar. De nyckelskillnad mellan filtrering och centrifugering är i utnyttjad kraft och metod. Filtrering använder ofta en siktteknik för att spänna / avlägsna föroreningar eller oönskade material med hjälp av gravitationen. Detta kan uppnås genom fysiska barriärer såsom media, membran eller spännare. Centrifugering utnyttjar centrifugalkraften för att separera de önskade föreningarna och partiklama baserat på molekylvikten. Centrifugmaskin används för denna separation. De tätare föreningarna överföres till utsidan av centrifugen och kan avlägsnas därifrån. I den här artikeln ska vi utveckla skillnaderna mellan filtrering och centrifugering.
Vad är filtrering?
Filtrering används för att separera önskade partiklar eller beståndsdelar i en blandning eller suspension. Beroende på applikationen kan antingen en eller flera intresserade komponenter isoleras med användning av filtreringsteknik. Det är en fysisk separationsmetod och det är mycket viktigt i kemi, matvetenskap och teknik för att separera material av olika kemiska sammansättningar eller för att rena föreningar. Under filtrering sker separation vid ett eller flera perforerade skikt / s. Vid filtrering behålls partiklar som är för stora för att passera genom hålen i det perforerade skiktet. Därefter kan stora partiklar bilda en återstod eller kakskikt ovanpå filtret och kan också blockera filternätet, förhindra att fluidfasen passerar genom filtret.
Figur 1: Illustration av enkel filtrering.
Vad är centrifugering?
Centrifugering är en process genom vilken a centrifugmaskin används för att separera önskade beståndsdelar i en komplex flytande blandning / uppslamning. Som ett resultat av centrifugering samlas fällningen snabbare och fullständigt i botten av centrifugröret. Den återstående vätskan är känd som supernatantvätskan. Denna supernatant överförs sedan antingen snabbt från röret utan störning av fällningen eller avlägsnas med användning av en Pasteur pipette. Partiklarna som faller ut under centrifugering beror på centrifugalacceleration, partikelns storlek och form, volymmängden av fasta substanser närvarande, densitetsskillnaden mellan partikeln och vätskan och viskositeten.
Figur 2: Illustration av centrifugeringsprocessen
Vad är skillnaden mellan filtrering och centrifugering?
Definition av filtrering och centrifugering
Filtrering: Handlingen eller processen att ta bort något oönskat från en vätska.
centrifugering: processen för att separera lättare delar av en lösning eller en blandning.
Egenskaper hos Filtrering och centrifugering
Filtrering och centrifugering kan ha betydligt olika egenskaper och de kan kategoriseras i följande undergrupper;
Force Used
Filtrering: Gravitationsstyrkan används vid filtrering.
centrifugering: Centrifugalkraften används vid centrifugering.
Utrustning
Filtrering: Siktar eller perforerat lager eller sil eller medium eller fysiskt membran eller filtertratt eller deras kombinationer kan användas. Vissa filterhjälpmedel kan användas för att hjälpa filtrering. Dessa är vanligen inkomprimerbar diatoméjord eller kiseldioxid.
centrifugering: Centrifuger och centrifugrör används.
Funktionssätt
Filtrering: Stora partiklar i blandningen kan inte passera genom filterets mesh / perforerade struktur medan vätska och små partiklar passerar under tyngdkraften som blir filtrat (Figur 1)
centrifugering: Lösningsblandningen centrifugeras för att tvinga det tyngre / tätare fasta till botten, där det ofta skapar en fast kaka. Vätskan ovanför denna tårta kan avlägsnas eller dekanteras. Denna metod är särskilt användbar för att separera fasta ämnen som inte filtrerar väl (t ex: gelatinösa eller fina partiklar). (Figur 2)
typer
Filtrering: Det finns tre filtreringstekniker baserat på det förväntade resultatet som kallas varm, kall och vakuumfiltrering. Het filtrering teknik används i första hand för att separera fastämnen från en het lösning. Detta används för att undvika kristallutveckling i filtertratt som kommer i kontakt med lösningen. Kallfiltrering tekniken används i första hand för att snabbt kyla lösningen som skall kristalliseras. Denna metod resulterar i utveckling av mycket små kristaller som motsätter sig att man får stora kristaller genom att kyla lösningen långsamt till rumstemperatur. Vakuumfiltrering Metoden används huvudsakligen för en liten sats av lösningen för att snabbt torka ut små kristaller. Detta är den mest effektiva filtreringstekniken jämfört med het och kall filtrering.
centrifugering: Det finns tre centrifugeringstekniker nämligen mikrocentrifuger, höghastighetscentrifuger och ultracentrifugeringar. mikro används ofta i forskningsaktiviteter för att bearbeta små volymer biologiska molekyler. Denna maskin är liten nog att fixa på en bordtopp. Höghastighetscentrifuger kan hantera större provvolymer och används huvudsakligen i storskaliga industriapplikationer. Ultracentrifugering används huvudsakligen för forskningsändamål som att studera egenskaper hos biologiska partiklar. Det är den mest effektiva separationsmetoden jämfört med mikrocentrifuger och höghastighetscentrifuger.
Ändamål
Filtrering: Huvudsyftet med filtrering är att få det önskade resultatet genom att avlägsna föroreningar från en blandning eller, för isolering av fastämnen från en blandning.
centrifugering: Huvudsyftet med centrifugering är isoleringen av fastämnen från en lösning.
Effektivitet
Filtrering: Enkla filtreringstekniker kan behöva mycket tid för att separera önskat material och som ett resultat är filtrering mindre effektiv än centrifugering.
centrifugering: Separering sker mycket snabbt i jämförelse med filtreringstekniker. Därför är centrifugering effektivare än filtrering.
nackdelar
Filtrering: Om mycket små mängder lösning filtreras kan den flesta av denna lösning absorberas av filtermediet. Blandningar innehållande gelatinösa eller fina partiklar filtrerar inte väl. För att separera dessa blandningar kan centrifugering därför användas.
centrifugering: Denna metod kräver kunnande och el jämfört med filtreringstekniker.
Kosta
Filtrering: Kostnaden beror på filtreringsprocessens komplexitet, och vanligtvis kräver inte enkla filtreringstekniker el såväl som utbildade personer. Därför kan den tillhörande kostnaden vara låg jämfört med centrifugering.
centrifugering: Kostnaden är hög jämfört med enkel filtreringsteknik eftersom centrifugen behöver el såväl som utbildade tekniker.
tillämpningar
Filtrering: Kaffefilter, vattenfilter, ugnar filtrerar för att avlägsna partiklar. Pneumatiska transportsystem använder filter, i laboratoriet, en glastratt, en Buchner-tratt eller sintrad glasratt används för filtrering. I den mänskliga njuren används njurfiltrering för att filtrera blod och selektiv reabsorption av många element som är viktiga för kroppen för att upprätthålla homeostas.
centrifugering: En av de mest vanliga applikationer är behandlingen av avloppsslam där separationen av fast substans från högkoncentrerade suspensioner. Centrifugering används också för uranberikningsprocessen. Utöver det används denna teknik i biologisk forskning för isolering av önskat fastämne eller vätska från en blandning. Dessutom används centrifugering för att avlägsna fett från mjölk för att producera skummjölk, för att klargöra och stabilisera vinet och att separera urinbeståndsdelar och blodelement i rättsmedicinska och medicinska laboratorier.
Sammanfattningsvis är filtrering och centrifugering olika separationstekniker och den viktigaste skillnaden mellan dem är den utnyttjade kraft- och separationsutrustningen. Som ett resultat kan de ha väsentligen olika tillämpningar.
Referenser: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. och Petrides D.P. Bioseparations Vetenskap och teknik. Oxford University Press, 2003. Cao, W. och Demeler B. (2008). Modellering Analytisk Ultracentrifugering Experiment med en Adaptiv Space-Time Finite Element Solution för Multicomponent Reacting Systems. Biophysical Journal, (95), 54-65.