Разлика между филтрация и центрофугиране
Share
Ключова разлика - филтрация срещу центрофугиране
Преди да преминем към задълбочен анализ на разликата между филтриране и центрофугиране, двете техники за разделяне, нека първо да видим каква е техниката на разделяне. В биологичната наука и инженерство се използва сепарационна техника за изолиране на желаната съставка от смес. Това е феномен на масово пренасяне, който превръща смес от съставни части в две или повече различни фракции. Разделянето на смесите зависи от разликите в химичните свойства или физичните свойства, като маса, плътност, размер, форма или химичен афинитет, между съставките на сместа. Техниките за разделяне често се категоризират според специфичните различия, които използват за постигане на отделяне. Филтрацията и центрофугирането са често използваните техники за разделяне, основаващи се само на физическото движение на желаните частици. Най- ключова разлика между филтрирането и центрофугирането е в използваната сила и метод. Филтрацията често използва техника за пресяване, за да се прецеди / отстрани замърсителите или нежеланите материали с помощта на гравитацията. Това може да се постигне чрез физически бариери като медии, мембрани или цедки. Центрофугирането използва центробежната сила за разделяне на желаните съединения и частици на базата на молекулното тегло. За това разделяне се използва машина за центрофуги. По-плътните съединения се прехвърлят във външната част на центрофугата и могат да бъдат отстранени оттам. В тази статия нека разгледаме разликите между филтрация и центрофугиране.
Какво е филтрация?
Филтрацията се използва за отделяне на желаните частици или съставки в смес или суспензия. В зависимост от приложението, един или повече заинтересовани компоненти могат да бъдат изолирани с помощта на техника на филтрация. то е физически метод на отделяне и е много важно в химията, науката за храните и инженерството да се разделят материали с различен химичен състав или да се пречистват съединенията. По време на филтрацията сепарирането става на единичен или множество перфорирани слоеве. При филтриране се задържат частици, които са твърде големи, за да преминат през дупките на перфорирания слой. Тогава големи частици могат да образуват остатък или слой от кекс върху филтъра и могат също да блокират филтърната мрежа, предотвратявайки преминаването на флуидната фаза към филтъра.
Фигура 1: Илюстрация на простата филтрация.
Какво е центрофугирането?
Центрофугирането е процес, чрез който a машина за центрофугиране се използва за отделяне на желаните съставки на сложна течна смес / суспензия. В резултат на центрофугирането утайката се събира по-бързо и напълно се събира на дъното на тръбата за центрофуга. Останалата течност е известна като супернатанта. След това този супернатант или бързо се прехвърля от епруветката, без да нарушава утайката, или се отстранява с помощта на Пастерова пипета. Утайките в центрофугирането на частиците зависят от центробежното ускорение, размера и формата на частиците, обемната част на присъстващите твърди частици, разликата в плътността между частицата и течността и вискозитета.
Фигура 2: Илюстрация на процеса на центрофугиране
Каква е разликата между филтрация и центрофугиране?
Дефиниция на филтрация и центрофугиране
Филтрация: действието или процеса на отстраняване на нещо нежелано от течност.
центрофугиране: процесът на отделяне на по-леки части от разтвор или смес.
Характеристиките на Филтриране и центрофугиране
Филтрацията и центрофугирането могат да имат значително различни характеристики и те могат да бъдат категоризирани в следните подгрупи;
Използвана сила
Филтрация: Гравитационната сила се използва при филтрация.
центрофугиране: Центробежната сила се използва при центрофугиране.
оборудване
Филтрация: Може да се използват сита или перфориран слой или цедка или среда или физическа мембрана или филтърна фуния или техните комбинации. Някои помощни филтри могат да бъдат използвани за подпомагане на филтрацията. Това са обикновено некомпресивна диатомитна земя или силициев диоксид.
центрофугиране: Използват се центробежни машини и тръби за центрофуга.
Метод на работа
Филтрация: Големите частици в сместа не могат да преминат през мрежеста / перфорирана структура на филтъра, докато течността и малките частици преминават под силата на гравитацията, превръщайки се във филтрат (Фигура 1)
центрофугиране: Сместа от разтвора се центрофугира, за да приведе по-тежкото / по-плътно твърдо вещество към дъното, където често създава твърда торта Течността над тази торта може да бъде отстранена или декантирана. Този метод е особено полезен за отделяне на твърди вещества, които не филтрират добре (Например: желатинови или фини частици). (Фигура 2)
Видове
Филтрация: Има три техники на филтрация въз основа на очаквания резултат, известен като гореща, студена и вакуумна филтрация. Гореща филтрация техниката се използва предимно за отделяне на твърди частици от горещ разтвор. Това се използва, за да се избегне развитието на кристали във филтърната фуния, която влиза в контакт с разтвора. Студена филтрация техниката се използва предимно за бързо охлаждане на разтвора, който ще бъде кристализиран. Този метод води до развитието на много малки кристали, които се противопоставят на получаването на големи кристали чрез охлаждане на разтвора бавно до стайна температура. Вакуумна филтрация метод се използва предимно за малка партида от разтвора за бързо изсушаване на малки кристали. Това е най-ефективната техника на филтриране в сравнение с горещата и хладна филтрация.
центрофугиране: Има три техники за центрофугиране а именно микроцентрифуги, високоскоростни центрофуги и ултрацентрифуги. Микроцентрофуга често се използва в изследователски дейности за обработка на малки обеми биологични молекули. Тази машина е достатъчно малка, за да се фиксира върху плот. Центрофуги с висока скорост може да се справи с по-големи обеми на проби и се използва главно в широкомащабни индустриални приложения. Ultra-центрофугиране се използва главно за изследователски цели като изучаване на свойствата на биологичните частици. Това е най-ефективният метод за разделяне в сравнение с микроцентрифуги и центрофуги с висока скорост.
Предназначение
Филтрация: Основна цел на филтриране е постигане на желания резултат чрез отстраняване на примеси от смес или за изолиране на твърди вещества от смес.
центрофугиране: Основна цел на центрофугирането е изолирането на твърди вещества от разтвор.
Ефективност
Филтрация: Простите техники за филтриране може да се нуждаят от много време за отделяне на желания материал и в резултат на това филтрацията е по-малко ефективна от центрофугирането.
центрофугиране: Разделянето става много бързо в сравнение с техниката на филтрация. Следователно центрофугирането е по-ефективно от филтрирането.
Недостатъци
Филтрация: Ако се филтрират много малки количества разтвор, по-голямата част от този разтвор може да бъде абсорбиран от филтърната среда. Смесите, съдържащи желатинови или фини частици, не филтрират добре. Следователно, за разделяне на тези смеси може да се използва центрофугиране.
центрофугиране: Този метод изисква ноу-хау и електричество в сравнение с техниките за филтриране.
цена
Филтрация: Цената зависи от сложността на процеса на филтриране и обикновено обикновените техники за филтриране не изискват електричество, както и обучени лица. Следователно, свързаните разходи могат да бъдат ниски в сравнение с центрофугирането.
центрофугиране: Цената е висока в сравнение с обикновената техника на филтриране, тъй като центрофугата се нуждае от електричество, както и от обучени техници.
Приложения
Филтрация: Кафе филтър, воден филтър, филтри за пещи за отстраняване на частици, Пневматичните системи за транспортиране използват филтри, в лабораторията за филтриране се използва стъклена фуния, фуния Buchner или фуния със синтерано стъкло. В човешкия бъбрек бъбречната филтрация се използва за филтриране на кръвта и селективно повторно усвояване на много жизненоважни за организма елементи за поддържане на хомеостазата.
центрофугиране: Един от най общи приложения е обработката на утайките от канализацията, при която се отделя твърдо вещество от силно концентрирани суспензии. Центрофугирането се използва и за процеса на обогатяване на уран. В допълнение към това, тази техника се използва в биологични изследвания за изолиране на желаното твърдо или течно вещество от смес. В допълнение, центрофугирането се използва за отстраняване на мазнини от мляко за производство на обезмаслено мляко, за избистряне и стабилизиране на виното и за отделяне на съставките на урината и кръвните елементи в криминалистични и медицински изследователски лаборатории.
В заключение, филтрирането и центрофугирането са различни техники за разделяне и основната разлика между тях е използваната сила и оборудване за разделяне. В резултат на това те могат да имат съществено различни приложения.
Референции: Харисън, Роджър Г., Тод, Пол, Ръдж, Скот Р. и Петридес Д.П. Наука и инженерство за биоразделяне. Oxford University Press, 2003. Cao, W. и Demeler B. (2008). Моделиране на аналитични експерименти за ултрацентрифугиране с адаптивно решение за пространствен и време за крайни елементи за многокомпонентни реагиращи системи. Биофизичен вестник, (95), 54–65.