Rozdiel medzi filtráciou a odstredením

Kľúčový rozdiel - filtrácia verzus centrifugácia
 

Predtým, ako prejdeme na hĺbkovú analýzu rozdielu medzi filtráciou a odstredením, dvoma separačnými technikami, pozrime sa najprv, čo je separačná technika. V biologickej vede a technike sa používa separačná technika na izoláciu požadovanej zložky zo zmesi. Jedná sa o jav hromadného prenosu, ktorý premieňa zmes zložiek na dve alebo viac rôznych frakcií. Rozdelenie zmesí závisí od rozdielov v chemických vlastnostiach alebo fyzikálnych vlastnostiach, ako sú hmotnosť, hustota, veľkosť, tvar alebo chemická afinita medzi zložkami zmesi. Techniky separácie sa často kategorizujú podľa konkrétnych rozdielov, ktoré používajú na dosiahnutie separácie. Filtrácia a centrifugácia sú bežne používané separačné techniky založené iba na fyzickom pohybe požadovaných častíc. kľúčový rozdiel medzi filtrácia a odstredenie sú využívané sily a metódy. Filtrácia často využíva techniku ​​preosievania, aby sa pomocou gravitácie odfiltrovali alebo odstránili kontaminanty alebo nežiaduce materiály. To sa dá dosiahnuť pomocou fyzických bariér, ako sú médiá, membrány alebo sitá. Centrifugácia využíva odstredivú silu na oddelenie požadovaných zlúčenín a častíc na základe molekulovej hmotnosti. Na toto oddelenie sa používa odstredivka. Hustejšie zlúčeniny sa prenášajú na vonkajšiu stranu odstredivky a môžu sa odtiaľ odstrániť. V tomto článku sa pozrime na rozdiely medzi filtráciou a odstredením.

Čo je filtrácia?

Filtrácia sa používa na oddelenie požadovaných častíc alebo zložiek v zmesi alebo suspenzii. V závislosti od aplikácie sa môže jedna alebo viac zainteresovaných zložiek izolovať pomocou filtračnej techniky. to je metóda fyzickej separácie a v chémii, potravinárstve a strojárstve je veľmi dôležité separovať materiály s rôznym chemickým zložením alebo čistiť zlúčeniny. Počas filtrácie dochádza k separácii v jednej alebo viacerých perforovaných vrstvách. Pri filtrovaní sa častice, ktoré sú príliš veľké na to, aby prešli otvormi perforovanej vrstvy, zadržia. Potom veľké častice môžu tvoriť zvyškovú alebo koláčovú vrstvu na vrchu filtra a môžu tiež blokovať filtračnú sieť, čím bránia tekutej fáze prejsť cez filter..

Obrázok 1: Ilustrácia jednoduchej filtrácie.

Čo je odstredenie?

Centrifugácia je proces, pri ktorom a odstredivý stroj sa používa na oddelenie požadovaných zložiek komplexnej kvapalnej zmesi / suspenzie. V dôsledku odstreďovania sa zrazenina rýchlejšie a kompletnejšie zhromažďuje na dne skúmavky odstredivky. Zostávajúca kvapalina je známa ako kvapalina nad usadeninou. Tento supernatant sa potom buď rýchlo prenesie z skúmavky bez narušenia zrazeniny, alebo sa odstráni pomocou Pasteurovej pipety. Častice vyzrážané odstredením závisia od odstredivého zrýchlenia, veľkosti a tvaru častíc, objemovej časti prítomných pevných látok, rozdielu hustoty medzi časticou a tekutinou a viskozity..

Obrázok 2: Ilustrácia procesu odstreďovania

Aký je rozdiel medzi filtráciou a odstredením?

Definícia filtrácie a odstredenia

filtrácia: akt alebo proces odstránenia niečoho nežiaduceho z kvapaliny.

odstreďovanie: proces oddeľovania ľahších častí roztoku alebo zmesi.

Charakteristika Filtrácia a odstredenie

Filtrácia a odstreďovanie môžu mať výrazne odlišné charakteristiky a možno ich rozdeliť do nasledujúcich podskupín;

Použitá sila

filtrácia: Gravitačná sila sa používa pri filtrácii.

odstreďovanie: Odstredivá sila sa používa pri odstreďovaní.

zariadenie

filtrácia: Môžu sa použiť sitá alebo perforovaná vrstva alebo sitko alebo médiá alebo fyzická membrána alebo filtračný lievik alebo ich kombinácie. Niektoré filtračné pomôcky sa môžu použiť na uľahčenie filtrácie. Sú to obvykle nestlačiteľné kremeliny alebo kremiky.

odstreďovanie: Používajú sa odstredivky a odstredivky.

Spôsob prevádzky

filtrácia: Veľké častice v zmesi nemôžu prechádzať sieťou / perforovanou štruktúrou filtra, zatiaľ čo tekutina a malé častice prechádzajú pod gravitačnou silou a stávajú sa filtrátmi (obrázok 1).

odstreďovanie: Roztoková zmes sa odstredí, aby sa ťažšia / hustejšia pevná látka tlačila na dno, kde často vytvára pevný koláč. Kvapalina nad týmto koláčom sa môže odstrániť alebo dekantovať. Tento spôsob je zvlášť užitočný na oddelenie pevných látok, ktoré sa dobre nefiltrujú (napr. Želatínové alebo jemné častice). (Obrázok 2)

druhy

filtrácia: Existujú tri filtračné techniky na základe očakávaného výsledku známeho ako horúca, studená a vákuová filtrácia. Horúca filtrácia Táto technika sa primárne používa na oddelenie pevných látok od horúceho roztoku. To sa používa, aby sa zabránilo vývoju kryštálov vo filtračnom lieviku, ktorý prichádza do styku s roztokom. Filtrácia za studena Táto technika sa primárne používa na rýchle ochladenie kryštalizovaného roztoku. Táto metóda vedie k vývoju veľmi malých kryštálov na rozdiel od získavania veľkých kryštálov pomalým ochladením roztoku na teplotu miestnosti. Vákuová filtrácia metóda sa primárne používa pre malú dávku roztoku na rýchle vysušenie malých kryštálov. Toto je najúčinnejšia filtračná technika v porovnaní s horúcou a studenou filtráciou.

odstreďovanie: Existujú tri odstredivé techniky menovite mikrocentrifugy, vysokorýchlostné centrifugy a ultracentrifugácie. mikrocentrifúga sa často používa pri výskumných činnostiach na spracovanie malých objemov biologických molekúl. Tento stroj je dostatočne malý na pripevnenie na stolovú dosku. Vysokorýchlostné odstredivky dokáže spracovať väčšie objemy vzoriek a používa sa hlavne vo veľkých priemyselných aplikáciách. Ultra-odstreďovanie sa používa hlavne na výskumné účely, napríklad na štúdium vlastností biologických častíc. Je to najúčinnejšia metóda separácie v porovnaní s mikrocentrifugami a vysokorýchlostnými centrifugami.

účel

filtrácia: Hlavným účelom filtrácie je dosiahnutie požadovaného výsledku odstránením nečistôt zo zmesi alebo na izoláciu pevných látok zo zmesi.

odstreďovanie: Hlavným účelom odstreďovania je izolácia pevných látok z roztoku.

efektívnosť

filtrácia: Jednoduché filtračné techniky môžu vyžadovať veľa času na oddelenie požadovaného materiálu, a preto je filtrácia menej účinná ako centrifugácia.

odstreďovanie: K separácii dochádza veľmi rýchlo v porovnaní s technikami filtrácie. Preto je odstreďovanie účinnejšie ako filtrácia.

nevýhody

filtrácia: Ak sa filtruje veľmi malé množstvo roztoku, väčšina tohto roztoku sa môže absorbovať filtračným médiom. Zmesi obsahujúce želatínové alebo jemné častice sa nefiltrujú dobre. Preto sa na oddelenie týchto zmesí môže použiť odstredenie.

odstreďovanie: Táto metóda vyžaduje know-how a elektrinu v porovnaní s technikami filtrácie.

náklady

filtrácia: Náklady závisia od zložitosti procesu filtrácie a obyčajne jednoduché techniky filtrácie nevyžadujú elektrinu ani vyškolené osoby. Preto môžu byť spojené náklady v porovnaní s odstredením nízke.

odstreďovanie: Náklady sú vysoké v porovnaní s jednoduchou technikou filtrácie, pretože odstredivka potrebuje elektrinu a vyškolení technici.

aplikácia

filtrácia: Kávový filter, vodný filter, pecný filter na odstránenie častíc. Pneumatické dopravné systémy používajú filtre, v laboratóriu sa na filtráciu používa sklenený lievik, Buchnerov lievik alebo lievik zo sintrovaného skla. V ľudskej obličke sa obličková filtrácia používa na filtrovanie krvi a selektívnu opätovnú absorpciu mnohých prvkov nevyhnutných pre telo na udržanie homeostázy..

odstreďovanie: Jeden z najviac bežné aplikácie je čistenie splaškových kalov, kde je oddelenie pevnej látky od vysoko koncentrovaných suspenzií. Centrifugácia sa používa aj na proces obohacovania uránu. Okrem toho sa táto technika používa v biologickom výskume na izoláciu požadovanej pevnej látky alebo kvapaliny zo zmesi. Okrem toho sa odstredenie používa na odstránenie tuku z mlieka na výrobu odstredeného mlieka, na vyčírenie a stabilizáciu vína a na oddelenie zložiek moču a krvných prvkov vo forenzných a lekárskych výskumných laboratóriách..

Záverom možno povedať, že filtrácia a odstreďovanie sú rôzne techniky separácie a kľúčovým rozdielom medzi nimi je použitá sila a separačné zariadenie. V dôsledku toho môžu mať podstatne odlišné aplikácie.

  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). Modelovanie analytických experimentov s ultracentrifugáciou s adaptívnym riešením konečných prvkov s priestorovým časom pre viaczložkové reakčné systémy. Biofyzikálny časopis, (95), 54 - 65.