Nøgleforskel – Filtrering vs Centrifugering
Før vi går videre til en dybdegående analyse af forskellen mellem Filtration og Centrifugering, de to separationsteknikker, lad os først se, hvad en separationsteknik er. I biologisk videnskab og teknik bruges en separationsteknik til at isolere den ønskede bestanddel fra en blanding. Dette er et masseoverførselsfænomen, der omdanner en blanding af bestanddele til to eller flere adskilte fraktioner. Adskillelse af blandinger afhænger af forskelle i kemiske egenskaber eller fysiske egenskaber såsom masse, tæthed, størrelse, form eller kemisk affinitet blandt bestanddelene i en blanding. Separationsteknikker er ofte kategoriseret efter de specifikke forskelle, de bruger for at opnå adskillelse. Filtrering og centrifugering er de almindeligt anvendte separationsteknikker, der kun er baseret på den fysiske bevægelse af ønskede partikler. Den vigtigste forskel mellem filtrering og centrifugering er i den anvendte kraft og metode. Filtrering bruger ofte en sigteteknik til at si/fjerne forurenende stoffer eller uønskede materialer ved hjælp af tyngdekraften. Dette kan opnås gennem fysiske barrierer såsom medier, membraner eller si. Centrifugering udnytter centrifugalkraften til at adskille de ønskede forbindelser og partikler baseret på molekylvægten. Centrifugemaskine bruges til denne adskillelse. De tættere forbindelser overføres til ydersiden af centrifugen og kan fjernes derfra. Lad os i denne artikel komme nærmere ind på forskellene mellem filtrering og centrifugering.
Hvad er filtrering?
Filtrering bruges til at adskille ønskede partikler eller bestanddele i en blanding eller suspension. Afhængigt af applikationen kan enten en eller flere interesserede komponenter isoleres ved hjælp af filtreringsteknik. Det er en fysisk adskillelsesmetode, og det er meget vigtigt i kemi, fødevarevidenskab og teknik at adskille materialer med forskellig kemisk sammensætning eller at rense forbindelser. Under filtrering sker adskillelse ved et enkelt eller flere perforerede lag/lag. Ved filtrering tilbageholdes partikler, der er for store til at passere gennem hullerne i det perforerede lag. Derefter kan store partikler danne en rest eller et kagelag oven på filteret og kan også blokere filternettet, hvilket forhindrer væskefasen i at krydse filteret.
Figur 1: Illustration af simpel filtrering.
Hvad er centrifugering?
Centrifugering er en proces, hvorved en centrifugemaskine bruges til at adskille ønskede bestanddele af en kompleks væskeblanding/opslæmning. Som et resultat af centrifugering samles bundfaldet hurtigere og fuldstændigt på bunden af centrifugerøret. Den resterende væske er kendt som supernatantvæsken. Denne supernatant overføres derefter enten hurtigt fra røret uden at forstyrre bundfaldet eller fjernes ved hjælp af en Pasteur-pipette. Partiklerne, der udfældes ved centrifugering, afhænger af centrifugalacceleration, partiklernes størrelse og form, volumendelen af tilstedeværende faste stoffer, densitetsforskellen mellem partiklen og væsken og viskositeten.
Figur 2: Illustration af centrifugeringsprocessen
Hvad er forskellen mellem filtrering og centrifugering?
Definition af filtrering og centrifugering
Filtrering: handlingen eller processen med at fjerne noget uønsket fra en væske.
Centrifugering: processen med at adskille lettere dele af en opløsning eller en blanding.
Karakteristika ved filtrering og centrifugering
Filtrering og centrifugering kan have væsentligt forskellige egenskaber, og de kan kategoriseres i følgende undergrupper;
Force Used
Filtrering: Tyngdekraften bruges til filtrering.
Centrifugering: Centrifugalkraften bruges ved centrifugering.
Udstyr
Filtrering: Siger eller perforeret lag eller si eller medium eller fysisk membran eller filtertragt eller deres kombinationer kan bruges. Nogle filterhjælpemidler kan bruges til at hjælpe med filtrering. Disse er almindeligvis inkompressibel diatoméjord eller silica.
Centrifugering: Centrifugemaskine og centrifugerør bruges.
Betjeningsmetode
Filtrering: Store partikler i blandingen kan ikke passere gennem filterets maske/perforerede struktur, mens væske og små partikler passerer under tyngdekraften og bliver til filtrat (Figur 1)
Centrifugering: Opløsningsblandingen centrifugeres for at tvinge det tungere/tættere faststof til bunden, hvor det ofte danner en fast kage. Væsken over denne kage kan fjernes eller dekanteres. Denne metode er især nyttig til at adskille faste stoffer, som ikke filtrerer godt (f.eks.: gelatinøse eller fine partikler). (Figur 2)
Typer
Filtrering: Der er tre filtreringsteknikker baseret på det forventede resultat kendt som varm-, kold- og vakuumfiltrering. Varmfiltreringsteknik bruges primært til at adskille faste stoffer fra en varm opløsning. Dette bruges for at undgå krystaludvikling i filtertragten, der kommer i kontakt med opløsningen. Koldfiltreringsteknik bruges primært til hurtigt at afkøle opløsningen, der skal krystalliseres. Denne metode resulterer i udviklingen af meget små krystaller i modsætning til at få store krystaller ved at afkøle opløsningen langsomt til stuetemperatur. Vakuumfiltreringsmetoden bruges primært til en lille batch af opløsningen for hurtigt at tørre små krystaller ud. Dette er den mest effektive filtreringsteknik sammenlignet med varm og kølig filtrering.
Centrifugering: Der er tre centrifugeringsteknikker, nemlig mikrocentrifuger, højhastighedscentrifuger og ultracentrifugeringer. Mikrocentrifuge bruges ofte i forskningsaktiviteter til at behandle små mængder biologiske molekyler. Denne maskine er lille nok til at kunne fastgøres på en bordplade. Højhastighedscentrifuger kan håndtere større prøvevolumener og bruges hovedsageligt i store industriapplikationer. Ultra-centrifugering bruges hovedsageligt til forskningsformål såsom undersøgelse af biologiske partiklers egenskaber. Det er den mest effektive separationsmetode sammenlignet med mikrocentrifuger og højhastighedscentrifuger.
Formål
Filtrering: Hovedformålet med filtrering er at opnå det ønskede resultat ved at fjerne urenheder fra en blanding eller til isolering af faste stoffer fra en blanding.
Centrifugering: Hovedformålet med centrifugering er isolering af faste stoffer fra en opløsning.
Effektivitet
Filtrering: Simple filtreringsteknikker kan kræve meget tid for at adskille det ønskede materiale, og som et resultat er filtrering mindre effektiv end centrifugering.
Centrifugering: Separation sker meget hurtigt sammenlignet med filtreringsteknikker. Derfor er centrifugering mere effektiv end filtrering.
Ulemper
Filtrering: Hvis meget små mængder opløsning filtreres, kan det meste af denne opløsning absorberes af filtermediet. Blandinger, der indeholder gelatinøse eller fine partikler, filtrerer ikke godt. Derfor kan centrifugering bruges til at adskille disse blandinger.
Centrifugering: Denne metode kræver knowhow og elektricitet sammenlignet med filtreringsteknikker.
Pris
Filtrering: Omkostningerne afhænger af kompleksiteten af filtreringsprocessen, og sædvanligvis kræver simple filtreringsteknikker ikke elektricitet såvel som uddannede personer. Derfor kan de tilknyttede omkostninger være lave sammenlignet med centrifugering.
Centrifugering: Omkostningerne er høje sammenlignet med simpel filtreringsteknik, fordi centrifugen har brug for elektricitet såvel som uddannede teknikere.
Applications
Filtrering: Kaffefilter, vandfilter, ovnfilter til at fjerne partikler, Pneumatiske transportsystemer bruger filtre, i laboratoriet bruges en glastragt, en Buchner-tragt eller sintret glastragt til filtrering. I den menneskelige nyre bruges nyrefiltrering til at filtrere blod og selektiv re-absorption af mange elementer, der er afgørende for, at kroppen kan opretholde homeostase.
Centrifugering: En af de mest almindelige anvendelser er behandling af spildevandsslam, hvor der adskilles fast stof fra stærkt koncentrerede suspensioner. Centrifugering bruges også til uranberigelsesprocessen. Derudover bruges denne teknik i biologisk forskning til isolering af ønsket faststof eller væske fra en blanding. Derudover bruges centrifugering til at fjerne fedt fra mælk for at producere skummetmælk, til at klare og stabilisere vinen og til at adskille urinbestanddele og blodelementer i retsmedicinske og medicinske forskningslaboratorier.
Afslutningsvis er filtrering og centrifugering forskellige separationsteknikker, og den vigtigste forskel mellem dem er den anvendte kraft og separationsudstyr. Som følge heraf kan de have væsentligt forskellige applikationer.
