Разница между фильтрацией и центрифугированием

Ключевая разница - фильтрация против центрифугирования
 

Прежде чем перейти к углубленному анализу различий между фильтрацией и центрифугированием, двумя методами разделения, давайте сначала посмотрим, что такое метод разделения. В биологической науке и технике технология разделения используется для выделения желаемого компонента из смеси. Это явление массопереноса, которое превращает смесь компонентов в две или более различных фракций. Разделение смесей зависит от различий в химических свойствах или физических свойствах, таких как масса, плотность, размер, форма или химическое сродство, среди компонентов смеси. Методы разделения часто классифицируются в соответствии с конкретными различиями, которые они используют для достижения разделения. Фильтрация и центрифугирование являются обычно используемыми методами разделения, основанными только на физическом движении желаемых частиц. ключевое отличие между фильтрация и центрифугирование в применяемой силе и способе. Фильтрация часто использует метод просеивания для удаления / удаления загрязнений или нежелательных материалов с помощью гравитации.. Это может быть достигнуто с помощью физических барьеров, таких как среда, мембраны или сита. Центрифугирование использует центробежную силу для разделения желаемых соединений и частиц в зависимости от молекулярной массы.. Центрифуга машина используется для этого разделения. Более плотные соединения переносятся за пределы центрифуги и могут быть удалены из нее. В этой статье давайте подробнее рассмотрим различия между фильтрацией и центрифугированием.

Что такое фильтрация?

Фильтрация используется для отделения желаемых частиц или компонентов в смеси или суспензии. В зависимости от применения, один или несколько заинтересованных компонентов могут быть изолированы с использованием техники фильтрации. это метод физического разделения и в химии, пищевой науке и технике очень важно разделять материалы различного химического состава или очищать соединения. Во время фильтрации происходит разделение на один или несколько перфорированных слоев. При фильтрации частицы, которые слишком велики, чтобы проходить через отверстия перфорированного слоя, сохраняются. Затем крупные частицы могут образовывать осадок или слой осадка сверху фильтра, а также могут блокировать сетку фильтра, предотвращая пересечение жидкой фазы фильтром..

Рисунок 1: Иллюстрация простой фильтрации.

Что такое центрифугирование?

Центрифугирование - это процесс, с помощью которого центрифуга используется для разделения желаемых компонентов сложной жидкой смеси / суспензии. В результате центрифугирования осадок более быстро и полностью собирается на дне центрифужной пробирки. Оставшаяся жидкость известна как надосадочная жидкость. Этот супернатант затем либо быстро переносится из пробирки, не нарушая осадка, либо удаляется с помощью пипетки Пастера. Частицы, осаждающиеся при центрифугировании, зависят от центробежного ускорения, размера и формы частиц, объемной доли присутствующих твердых частиц, разности плотностей между частицей и жидкостью и вязкости..

Рисунок 2: Иллюстрация процесса центрифугирования

В чем разница между фильтрацией и центрифугированием?

Определение фильтрации и центрифугирования

Фильтрация: акт или процесс удаления чего-то нежелательного из жидкости.

Центрифугирование: процесс разделения более легких частей раствора или смеси.

Характеристики Фильтрация и центрифугирование

Фильтрация и центрифугирование могут иметь существенно разные характеристики, и их можно разделить на следующие подгруппы;

Используемая сила

Фильтрация: Гравитационная сила используется в фильтрации.

Центрифугирование: Центробежная сила используется в центрифугировании.

Оборудование

Фильтрация: Можно использовать сита или перфорированный слой, или сетчатый фильтр, или среду, или физическую мембрану, или воронку фильтра, или их комбинации. Некоторые вспомогательные средства фильтра могут использоваться, чтобы помочь фильтрации. Это обычно несжимаемая диатомовая земля или кремнезем.

Центрифугирование: Машина центрифуги и пробирки используются.

Метод операции

Фильтрация: Крупные частицы в смеси не могут проходить через сетчатую / перфорированную структуру фильтра, в то время как жидкость и мелкие частицы проходят под действием силы тяжести, превращаясь в фильтрат (рис. 1).

Центрифугирование: Смесь раствора центрифугируют, чтобы вытолкнуть более тяжелое / более плотное твердое вещество на дно, где оно часто создает твердый осадок. Жидкость над этим осадком можно удалить или декантировать. Этот метод особенно полезен для отделения твердых веществ, которые плохо фильтруются (например, желатиновые или мелкие частицы). (Фигура 2)

Типы

Фильтрация: Есть три метода фильтрации на основе ожидаемого результата, известного как горячая, холодная и вакуумная фильтрация. Горячая фильтрация Техника в основном используется для отделения твердых частиц от горячего раствора. Это используется для того, чтобы избежать образования кристаллов в воронке фильтра, которая вступает в контакт с раствором.. Холодная фильтрация Техника в основном используется для быстрого охлаждения кристаллизуемого раствора. Этот метод приводит к образованию очень маленьких кристаллов, в отличие от получения больших кристаллов путем медленного охлаждения раствора до комнатной температуры.. Вакуумная фильтрация Метод в основном используется для небольшой партии раствора, чтобы быстро высушить мелкие кристаллы. Это наиболее эффективный метод фильтрации по сравнению с горячей и холодной фильтрацией..

Центрифугирование: Есть три метода центрифугирования а именно микроцентрифуги, высокоскоростные центрифуги и ультрацентрифугирования. Микроцентрифуга часто используется в исследовательской деятельности для обработки небольших объемов биологических молекул. Эта машина достаточно мала, чтобы закрепить на столешнице. Высокоскоростные центрифуги может обрабатывать большие объемы образцов и в основном используются в крупных промышленных приложениях. Ультра-центрифугирования в основном используется в исследовательских целях, таких как изучение свойств биологических частиц. Это самый эффективный метод разделения по сравнению с микроцентрифугами и высокоскоростными центрифугами..

Цель

Фильтрация: Основное назначение фильтрации - получение желаемого результата путем удаления примесей из смеси или для выделения твердых веществ из смеси..

Центрифугирование: Основное назначение центрифугирования - выделение твердых частиц из раствора..

КПД

Фильтрация: Простым методам фильтрации может потребоваться много времени для отделения желаемого материала, и в результате фильтрация менее эффективна, чем центрифугирование.

Центрифугирование: Разделение происходит очень быстро по сравнению с методами фильтрации. Следовательно, центрифугирование более эффективно, чем фильтрация..

Недостатки

Фильтрация: Если фильтруется очень небольшое количество раствора, большая часть этого раствора может быть поглощена фильтрующей средой. Смеси, содержащие желатиновые или мелкие частицы, плохо фильтруются. Поэтому для разделения этих смесей можно использовать центрифугирование.

Центрифугирование: Этот метод требует ноу-хау и электричества по сравнению с методами фильтрации.

Стоимость

Фильтрация: Стоимость зависит от сложности процесса фильтрации, и, как правило, простые методы фильтрации не требуют электричества, а также обученных людей. Следовательно, связанные с этим расходы могут быть низкими по сравнению с центрифугированием..

Центрифугирование: Стоимость высока по сравнению с простой техникой фильтрации, потому что центрифуге нужно электричество, а также обученные техники.

Приложения

Фильтрация: Фильтр для кофе, фильтр для воды, фильтр печи для удаления частиц, в пневматических системах транспортировки используются фильтры, в лаборатории для фильтрации используется стеклянная воронка, воронка Бюхнера или воронка из спеченного стекла. В почках человека почечная фильтрация используется для фильтрации крови и селективного повторного поглощения многих элементов, жизненно важных для организма для поддержания гомеостаза..

Центрифугирование: Один из многих общие приложения это обработка осадка сточных вод, при которой происходит отделение твердого вещества от высококонцентрированных суспензий. Центрифугирование также используется для процесса обогащения урана. В дополнение к этому, этот метод используется в биологических исследованиях для выделения желаемого твердого вещества или жидкости из смеси. Кроме того, центрифугирование используется для удаления жира из молока для производства обезжиренного молока, для осветления и стабилизации вина, а также для отделения компонентов мочи и элементов крови в судебно-медицинских и медицинских исследовательских лабораториях..

В заключение следует сказать, что фильтрация и центрифугирование - это разные методы разделения, а ключевое различие между ними заключается в используемом силовом и сепарационном оборудовании. В результате они могут иметь существенно разные применения.

  Список литературы: Харрисон, Роджер Г., Тодд, Пол, Радж, Скотт Р. и Петридес Д.П. Биосепарации Наука и техника. Oxford University Press, 2003. Cao, W. and Demeler B. (2008). Моделирование аналитических экспериментов по ультрацентрифугированию с адаптивным пространственно-временным конечно-элементным решением для многокомпонентных реагирующих систем. Биофизический журнал, (95), 54-65.