Filtreerimise ja tsentrifuugimise erinevus

Peamine erinevus - filtreerimine vs tsentrifuugimine
 

Enne kahe eraldamismeetodi filtreerimise ja tsentrifuugimise erinevuse süvaanalüüsi jätkamist vaatame kõigepealt, mis on eraldamistehnika. Bioloogilises teaduses ja tehnikas kasutatakse soovitud koostisosa eraldamiseks segust eraldusmeetodit. See on massiülekande nähtus, mis muudab koostisosade segu kaheks või enamaks eraldiseisvaks fraktsiooniks. Segude eraldamine sõltub segu koostisosade keemiliste omaduste või füüsikaliste omaduste, näiteks massi, tiheduse, suuruse, kuju või keemilise afiinsuse erinevustest. Eraldusmeetodeid liigitatakse sageli vastavalt konkreetsetele erinevustele, mida nad eraldamise saavutamiseks kasutavad. Filtreerimine ja tsentrifuugimine on tavaliselt kasutatavad eraldusmeetodid, mis põhinevad ainult soovitud osakeste füüsikalisel liikumisel. võtme erinevus vahel filtreerimine ja tsentrifuugimine toimub kasutatud jõu ja meetodi abil. Filtreerimisel kasutatakse sageli sõelumismeetodit saasteainete või soovimatute materjalide eraldamiseks / eemaldamiseks raskusjõu abil. Seda on võimalik saavutada selliste füüsiliste tõkete abil nagu sööde, membraanid või kurnid. Tsentrifuugimisel kasutatakse soovitud ühendite ja osakeste eraldamiseks molekulmassi järgi tsentrifugaaljõudu. Selle eraldamiseks kasutatakse tsentrifuugimasinat. Tihedamad ühendid kanduvad tsentrifuugi välisküljele ja neid saab sealt eemaldada. Selles artiklis käsitleme täpsemalt filtreerimise ja tsentrifuugimise erinevusi.

Mis on filtreerimine?

Filtreerimist kasutatakse segu või suspensiooni soovitud osakeste või koostisosade eraldamiseks. Sõltuvalt rakendusest saab filtreerimistehnika abil isoleerida kas ühe või mitu huvitatud komponenti. see on füüsilise eraldamise meetod ning keemias, toiduteaduses ja inseneriteaduses on väga oluline eraldada erineva keemilise koostisega materjale või puhastada ühendeid. Filtreerimise ajal eraldatakse ühel või mitmel perforeeritud kihil. Filtreerimisel säilivad perforeeritud kihi aukude läbimiseks liiga suured osakesed. Siis võivad suured osakesed moodustada filtri peale jäägi või kooki kihi ning need võivad ummistada ka filtri võre, takistades vedeliku faasi ületamist filtril.

Joonis 1: Lihtsa filtreerimise illustratsioon.

Mis on tsentrifuugimine?

Tsentrifuugimine on protsess, mille käigus a tsentrifuugimasinat kasutatakse vedela segu / suspensiooni soovitud koostisosade eraldamiseks. Tsentrifuugimise tulemusel koguneb sade kiiremini ja täielikult tsentrifuugitoru põhja. Ülejäänud vedelikku nimetatakse supernatandiks. Seejärel eemaldatakse see supernatant torust kiiresti, ilma sadet häirimata, või eemaldatakse Pasteuri pipeti abil. Tsentrifuugimisel sadenevad osakesed sõltuvad tsentrifugaalkiirendusest, osakeste suurusest ja kujust, esinevate kuivainete mahust, osakeste ja vedeliku tiheduse erinevusest ning viskoossusest.

Joonis 2: Tsentrifuugimisprotsessi illustratsioon

Mis vahe on filtrimisel ja tsentrifuugimisel?

Filtreerimise ja tsentrifuugimise määratlus

Filtreerimine: midagi soovimatut vedelikust eemaldamise toiming või protsess.

Tsentrifuugimine: lahuse või segu kergemate osade eraldamise protsess.

Omadused Filtreerimine ja tsentrifuugimine

Filtreerimisel ja tsentrifuugimisel võivad olla oluliselt erinevad omadused ja neid saab liigitada järgmistesse alarühmadesse;

Jõud kasutatud

Filtreerimine: Filtreerimisel kasutatakse gravitatsioonijõudu.

Tsentrifuugimine: Tsentrifuugimisel kasutatakse tsentrifugaaljõudu.

Varustus

Filtreerimine: Võib kasutada sõelu või perforeeritud kihti või kurna või söödet, füüsikalist membraani või filtrilehtrit või nende kombinatsioone. Filtreerimise hõlbustamiseks võib kasutada mõnda filtriabi. Need on tavaliselt tihendamata kobediatomiit või ränidioksiid.

Tsentrifuugimine: Kasutatakse tsentrifuugimasinat ja tsentrifuugitorusid.

Töömeetod

Filtreerimine: Segus olevad suured osakesed ei pääse läbi filtri võrgusilma / perforeeritud struktuuri, vedelikud ja väikesed osakesed raskusjõu mõjul muutuvad filtraadiks (joonis 1)

Tsentrifuugimine: Lahuse segu tsentrifuugitakse, et suruda raskem / tihedam tahke aine põhja, kus see loob sageli kindla koogi. Selle koogi kohal olevat vedelikku saab eemaldada või dekanteerida. See meetod on eriti kasulik selliste tahkete ainete eraldamiseks, mis ei filtreeru hästi (nt želatiinilised või peened osakesed). (Joonis 2)

Tüübid

Filtreerimine: Seal on kolm filtreerimistehnikat põhineb eeldatavatel tulemustel, mida nimetatakse kuuma, külma ja vaakumfiltreerimiseks. Kuum filtreerimine Seda meetodit kasutatakse peamiselt kuivainete eraldamiseks kuumast lahusest. Seda kasutatakse kristalli tekkimise vältimiseks filtrilehtris, mis puutub kokku lahusega. Külm filtreerimine Seda meetodit kasutatakse peamiselt kristallitava lahuse kiireks jahutamiseks. Selle meetodi tulemuseks on väga väikeste kristallide teke, mis takistavad suurte kristallide saamist lahuse aeglaselt jahutamisel toatemperatuurini.. Vaakumfiltrimine Seda meetodit kasutatakse peamiselt väikese koguse lahuse valmistamiseks väikeste kristallide kiireks kuivamiseks. See on kõige tõhusam filtreerimistehnika, võrreldes kuuma ja jaheda filtrimisega.

Tsentrifuugimine: Seal on kolm tsentrifuugimise tehnikat nimelt mikrotsentrifuugid, kiire tsentrifuugid ja ultratsentrifuugid. Mikrotsentrifuug kasutatakse sageli teadusuuringutes väikese koguse bioloogiliste molekulide töötlemiseks. See masin on lauaplaadi külge kinnitamiseks piisavalt väike. Kiire tsentrifuugid saab hakkama suuremate proovimahtudega ja neid kasutatakse peamiselt suuremahulistes tööstuse rakendustes. Ultra-tsentrifuugimine kasutatakse peamiselt teadusuuringute eesmärkidel, näiteks bioloogiliste osakeste omaduste uurimiseks. Võrreldes mikrotsentrifuugide ja kiirete tsentrifuugidega on see kõige tõhusam eraldusviis.

Eesmärk

Filtreerimine: Filtreerimise peamine eesmärk on soovitud tulemuse saavutamine lisandite eemaldamisel segust või tahkete ainete eraldamisel segust.

Tsentrifuugimine: Tsentrifuugimise peamine eesmärk on tahkete ainete eraldamine lahusest.

Tõhusus

Filtreerimine: Lihtsad filtreerimistehnikad võivad vajaliku materjali eraldamiseks vajada palju aega ja selle tulemusel on filtreerimine vähem efektiivne kui tsentrifuugimine.

Tsentrifuugimine: Eraldamine toimub filtreerimistehnikatega võrreldes väga kiiresti. Seetõttu on tsentrifuugimine tõhusam kui filtreerimine.

Puudused

Filtreerimine: Kui filtritakse väga väikestes kogustes lahust, võib filterkeskkond absorbeerida suurema osa sellest lahusest. Segud, mis sisaldavad želatiinseid või peeneid osakesi, ei filtrita hästi. Seetõttu võib nende segude eraldamiseks kasutada tsentrifuugimist.

Tsentrifuugimine: See meetod nõuab filtratsioonitehnikatega võrreldes oskusteavet ja elektrit.

Maksumus

Filtreerimine: Maksumus sõltub filtreerimisprotsessi keerukusest ja tavaliselt ei vaja lihtsad filtreerimistehnikad elektrit, samuti koolitatud isikud. Seetõttu võivad sellega seotud kulud olla tsentrifuugimisega madalad.

Tsentrifuugimine: Kulud on lihtsa filtreerimistehnikaga võrreldes kõrged, kuna tsentrifuug vajab elektrit kui ka väljaõppinud tehnikud.

Rakendused

Filtreerimine: Kohvifilter, veefilter, ahjufilter osakeste eemaldamiseks, Pneumaatilistes transpordisüsteemides kasutatakse filtreid, laboris kasutatakse filtreerimiseks klaaslehtrit, Buchneri lehtrit või paagutatud klaaslehtrit. Inimese neerudes kasutatakse neerufiltratsiooni vere filtreerimiseks ja paljude keha jaoks elutähtsate elementide selektiivseks reabsorptsiooniks homöostaasi säilitamiseks.

Tsentrifuugimine: Üks kõige rohkem levinumad rakendused on reoveesette töötlemine, kus tahke aine eraldatakse kõrgelt kontsentreeritud suspensioonidest. Tsentrifuugimist kasutatakse ka uraani rikastamiseks. Lisaks kasutatakse seda meetodit bioloogilistes uuringutes soovitud tahke aine või vedeliku eraldamiseks segust. Lisaks kasutatakse tsentrifuugimist rasva eemaldamiseks piimast, et saada lõss, veini selgitamiseks ja stabiliseerimiseks ning uriini koostisosade ja vereelementide eraldamiseks kohtuekspertiisi ja meditsiiniliste uuringute laborites.

Kokkuvõtteks võib öelda, et filtreerimine ja tsentrifuugimine on erinevad eraldamistehnikad ja nende peamine erinevus on kasutatud jõud ja eraldusseadmed. Seetõttu võivad need rakendused olla oluliselt erinevad.

  Viited: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. ja Petrides D.P. Biovalmistusteadus ja tehnika. Oxford University Press, 2003. Cao, W. ja Demeler B. (2008). Analüütilise ultratsentrifuugimiskatsete modelleerimine adaptiivse kosmose-aja lõplike elementide lahendusega mitmekomponendiliste reageerimissüsteemide jaoks. Biofüüsikaline ajakiri, (95), 54-65.