Atšķirība starp filtrēšanu un centrifugēšanu

Galvenā atšķirība - filtrēšana un centrifugēšana
 

Pirms pāriet pie dziļas analīzes par atšķirību starp filtrēšanu un centrifugēšanu, abām atdalīšanas metodēm, vispirms apskatīsim, kas ir atdalīšanas paņēmiens. Bioloģiskajā zinātnē un inženierijā vēlamās sastāvdaļas izolēšanai no maisījuma izmanto atdalīšanas paņēmienu. Šī ir masas nodošanas parādība, kas pārveido sastāvdaļu maisījumu divās vai vairākās atšķirīgās frakcijās. Maisījumu atdalīšana ir atkarīga no ķīmisko īpašību vai fizikālo īpašību atšķirībām, piemēram, masas, blīvuma, lieluma, formas vai ķīmiskās afinitātes starp maisījuma sastāvdaļām. Atdalīšanas paņēmienus bieži klasificē pēc īpašajām atšķirībām, kuras tās izmanto atdalīšanas panākšanai. Filtrēšana un centrifugēšana ir parasti izmantotās atdalīšanas metodes, kuru pamatā ir tikai vēlamo daļiņu fiziskā kustība. galvenā atšķirība starp filtrēšana un centrifugēšana notiek izmantotajā spēkā un metodē. Filtrēšanā bieži izmanto sijāšanas paņēmienu, lai ar gravitācijas palīdzību notraipītu / noņemtu piesārņotājus vai nevēlamus materiālus.. To var sasniegt, izmantojot fiziskas barjeras, piemēram, barotnes, membrānas vai sietiņus. Centrifugēšana izmanto centrbēdzes spēku, lai atdalītu vēlamos savienojumus un daļiņas, pamatojoties uz molekulmasu. Šim atdalīšanai izmanto centrifūgas mašīnu. Blīvāki savienojumi nonāk centrifūgas ārpusē, un no turienes tos var noņemt. Šajā rakstā sīkāk aprakstīsim atšķirības starp filtrēšanu un centrifugēšanu.

Kas ir filtrācija?

Filtrēšanu izmanto, lai maisījumā vai suspensijā atdalītu vēlamās daļiņas vai sastāvdaļas. Atkarībā no pielietojuma, izmantojot filtrēšanas metodi, var izolēt vienu vai vairākus ieinteresētos komponentus. Tas ir fiziskās atdalīšanas metode un ķīmijā, pārtikas zinātnē un mašīnbūvē ir ļoti svarīgi atdalīt materiālus ar atšķirīgu ķīmisko sastāvu vai attīrīt savienojumus. Filtrēšanas laikā atdalīšana notiek ar vienu vai vairākiem perforētiem slāņiem. Filtrējot, tiek saglabātas daļiņas, kas ir pārāk lielas, lai izietu cauri perforētās kārtas caurumiem. Pēc tam lielas daļiņas filtra virspusē var veidot atlikumu vai kūkas kārtu un var arī aizsprostot filtra sietu, neļaujot šķidruma fāzei šķērsot filtru.

1. attēls. Vienkāršas filtrēšanas ilustrācija.

Kas ir centrifugēšana?

Centrifugēšana ir process, kurā a centrifūgas mašīnu izmanto, lai atdalītu sarežģītā šķidruma maisījuma / vircas vēlamās sastāvdaļas. Centrifugēšanas rezultātā nogulsnes ātrāk un pilnībā sakrājas centrifūgas mēģenes apakšā. Atlikušo šķidrumu sauc par supernatantu. Pēc tam šo virsējo slāni vai nu ātri pārnes no mēģenes, netraucējot nogulsnēm, vai noņem, izmantojot Pasteur pipeti. Daļiņas, kas izgulsnējas centrifugējot, ir atkarīgas no centrbēdzes paātrinājuma, daļiņu lieluma un formas, esošo cietvielu tilpuma daļas, blīvuma starpības starp daļiņu un šķidrumu un viskozitātes.

2. attēls: Centrifugēšanas procesa ilustrācija

Kāda ir atšķirība starp filtrēšanu un centrifugēšanu?

Filtrēšanas un centrifugēšanas definīcija

Filtrēšana: darbība vai process, lai no šķidruma noņemtu kaut ko nevēlamu.

Centrifugēšana: šķīduma vai maisījuma vieglāku porciju atdalīšanas process.

Raksturlielumi Filtrēšana un centrifugēšana

Filtrēšanai un centrifugēšanai var būt ievērojami atšķirīgas īpašības, un tās var iedalīt šādās apakšgrupās;

Spēks izmantots

Filtrēšana: Filtrācijā tiek izmantots gravitācijas spēks.

Centrifugēšana: Centrbēdzes spēku izmanto centrifugēšanā.

Iekārtas

Filtrēšana: Var izmantot sieti vai perforētu slāni vai sietiņu, barotni vai fizikālo membrānu vai filtru piltuvi vai to kombinācijas. Daži filtrēšanas palīglīdzekļi var tikt izmantoti filtrēšanai. Tie parasti ir nesaspiežama diatomīta augsne vai silīcija dioksīds.

Centrifugēšana: Tiek izmantota centrifūgas mašīna un centrifūgas mēģenes.

Darbības metode

Filtrēšana: Lielas maisījuma daļiņas nevar iziet cauri filtra acij / perforētajai struktūrai, kamēr šķidrums un mazās daļiņas iziet gravitācijas spēka ietekmē, kļūstot par filtrātu (1. attēls)

Centrifugēšana: Šķīduma maisījumu centrifugē, lai smagāko / blīvāko cietvielu piespiestu apakšā, kur tā bieži izveido stingru kūku. Šķidrumu virs šīs kūkas var noņemt vai dekantēt. Šī metode ir īpaši noderīga, lai atdalītu cietās vielas, kas nefiltrējas labi (piemēram: želejveida vai smalkas daļiņas). (2. attēls)

Veidi

Filtrēšana: Tur ir trīs filtrēšanas metodes pamatojoties uz paredzamo iznākumu, kas pazīstams kā karstā, aukstā un vakuuma filtrēšana. Karstā filtrēšana metodi galvenokārt izmanto, lai atdalītu cietās vielas no karsta šķīduma. To izmanto, lai izvairītos no kristālu veidošanās filtra piltuvē, kas nonāk saskarē ar šķīdumu. Aukstā filtrēšana metodi galvenokārt izmanto, lai ātri atdzesētu kristalizējamo šķīdumu. Šīs metodes rezultātā tiek izveidoti ļoti mazi kristāli, nevis lēni atdzesējot šķīdumu līdz istabas temperatūrai, lai iegūtu lielus kristālus.. Vakuuma filtrēšana Metodi galvenokārt izmanto nelielai šķīduma partijai, lai ātri izžāvētu mazos kristālus. Šī ir visefektīvākā filtrēšanas metode, salīdzinot ar karstu un vēsu filtrēšanu.

Centrifugēšana: Tur ir trīs centrifugēšanas metodes proti, mikrocentrifūgas, ātrgaitas centrifūgas un ultracentrifugācijas. Mikrocentrifūga bieži tiek izmantots pētniecības darbībās, lai apstrādātu nelielu daudzumu bioloģisko molekulu. Šī mašīna ir pietiekami maza, lai to varētu nostiprināt uz galda virsmas. Ātrgaitas centrifūgas var apstrādāt lielākus paraugu apjomus, un tos galvenokārt izmanto liela mēroga rūpniecības lietojumos. Ultracentrifugēšana galvenokārt tiek izmantots pētniecības mērķiem, piemēram, bioloģisko daļiņu īpašību izpētei. Tā ir visefektīvākā atdalīšanas metode, salīdzinot ar mikrocentrifūgām un ātrgaitas centrifūgām.

Mērķis

Filtrēšana: Filtrēšanas galvenais mērķis ir panākt vēlamo rezultātu, noņemot piemaisījumus no maisījuma vai, lai no maisījuma izdalītu cietās vielas.

Centrifugēšana: Galvenais centrifugēšanas mērķis ir cietvielu izdalīšana no šķīduma.

Efektivitāte

Filtrēšana: Vienkāršām filtrēšanas metodēm var būt nepieciešams daudz laika, lai atdalītu vēlamo materiālu, un tā rezultātā filtrēšana ir mazāk efektīva nekā centrifugēšana.

Centrifugēšana: Atdalīšana notiek ļoti ātri, salīdzinot ar filtrēšanas metodēm. Tāpēc centrifugēšana ir efektīvāka nekā filtrēšana.

Trūkumi

Filtrēšana: Ja filtrē ļoti mazu daudzumu šķīduma, lielāko daļu šī šķīduma var absorbēt filtra vide. Maisījumi, kas satur želejveida vai smalkas daļiņas, nefiltrējas labi. Tādēļ, lai atdalītu šos maisījumus, var izmantot centrifugēšanu.

Centrifugēšana: Šī metode prasa zinātību un elektrību, salīdzinot ar filtrēšanas metodēm.

Izmaksas

Filtrēšana: Izmaksas ir atkarīgas no filtrēšanas procesa sarežģītības, un parasti vienkāršām filtrēšanas metodēm nav nepieciešama elektrība, kā arī apmācītām personām. Tāpēc saistītās izmaksas var būt zemas salīdzinājumā ar centrifugēšanu.

Centrifugēšana: Izmaksas ir augstas salīdzinājumā ar vienkāršu filtrēšanas paņēmienu, jo centrifūgai nepieciešama elektrība, kā arī apmācītiem tehniķiem.

Lietojumprogrammas

Filtrēšana: Kafijas filtrs, ūdens filtrs, krāsns filtrs, lai noņemtu daļiņas, Pneimatiskās padeves sistēmas izmanto filtrus, laboratorijā filtrēšanai izmanto stikla piltuvi, Buchner piltuvi vai saķepināta stikla piltuvi. Cilvēka nierēs nieru filtrācija tiek izmantota asiņu filtrēšanai un daudzu organismam vitāli svarīgu elementu selektīvai atkārtotai absorbcijai, lai uzturētu homeostāzi..

Centrifugēšana: Viens no visvairāk kopīgas lietojumprogrammas ir notekūdeņu dūņu apstrāde, kurā cietā viela tiek atdalīta no ļoti koncentrētām suspensijām. Centrifugēšanu izmanto arī urāna bagātināšanas procesā. Turklāt šo metodi izmanto bioloģiskajos pētījumos, lai no maisījuma izolētu vēlamo cieto vai šķidrumu. Turklāt centrifugēšanu izmanto, lai noņemtu taukus no piena, lai iegūtu vājpienu, dzidrinātu un stabilizētu vīnu, kā arī atdalītu urīna sastāvdaļas un asins elementus tiesu medicīnas un medicīnas pētījumu laboratorijās..

Noslēgumā jāatzīmē, ka filtrēšana un centrifugēšana ir dažādas atdalīšanas metodes, un galvenā atšķirība starp tām ir izmantotā spēka un atdalīšanas iekārta. Tā rezultātā viņiem var būt ievērojami atšķirīgi pielietojumi.

  Atsauces: Harisons, Rodžerss G., Tods, Pols, Rūdijs, Skots R. un Petrīds D.P. Bioseparāciju zinātne un inženierija. Oxford University Press, 2003. Cao, W. un Demeler B. (2008). Analītiskās ultracentrifugēšanas eksperimentu modelēšana ar adaptīvu telpas un laika galīgo elementu risinājumu daudzkomponentu reaģēšanas sistēmām. Biofizikālais žurnāls, (95), 54-65.