Kľúčový rozdiel - filtrácia vs centrifugácia
Predtým, ako prejdeme k hĺbkovej analýze rozdielov medzi filtráciou a centrifugáciou, dvoma separačnými technikami, pozrime sa najskôr, čo je to separačná technika. V biologických vedách a inžinierstvách sa na izoláciu požadovanej zložky zo zmesi používa separačná technika. Toto je jav prenosu hmoty, ktorý premieňa zmes zložiek na dve alebo viac zreteľných frakcií. Separácia zmesí závisí od rozdielov v chemických vlastnostiach alebo fyzikálnych vlastnostiach, ako sú hmotnosť, hustota, veľkosť, tvar alebo chemická afinita, medzi zložkami zmesi. Separačné techniky sú často kategorizované podľa špecifických rozdielov, ktoré používajú na dosiahnutie separácie. Filtrácia a centrifugácia sú bežne používané separačné techniky založené iba na fyzickom pohybe požadovaných častíc. Kľúčový rozdiel medzi filtráciou a odstredením je v použitej sile a metóde. Filtrácia často využíva preosievaciu techniku na preťaženie / odstránenie nečistôt alebo nežiaducich materiálov pomocou gravitácie. To sa dá dosiahnuť pomocou fyzických bariér, ako sú médiá, membrány alebo sitká. Odstreďovanie využíva odstredivú silu na oddelenie požadovaných zlúčenín a častíc na základe molekulovej hmotnosti. Na túto separáciu sa používa odstredivka. Hustšie zlúčeniny sa prenášajú na vonkajšiu stranu odstredivky a odtiaľ sa dajú odstrániť. V tomto článku sa bližšie zameriame na rozdiely medzi filtráciou a odstredením. Filtrácia často využíva preosievanie na preťaženie / odstránenie nečistôt alebo nežiaducich materiálov pomocou gravitácie. To sa dá dosiahnuť pomocou fyzických bariér, ako sú médiá, membrány alebo sitká. Odstreďovanie využíva odstredivú silu na oddelenie požadovaných zlúčenín a častíc na základe molekulovej hmotnosti. Na túto separáciu sa používa odstredivka. Hustšie zlúčeniny sa prenášajú na vonkajšiu stranu odstredivky a odtiaľ sa dajú odstrániť. V tomto článku sa bližšie zameriame na rozdiely medzi filtráciou a odstredením. Filtrácia často využíva preosievanie na preťaženie / odstránenie nečistôt alebo nežiaducich materiálov pomocou gravitácie. To sa dá dosiahnuť pomocou fyzických bariér, ako sú médiá, membrány alebo sitká. Odstredenie využíva odstredivú silu na oddelenie požadovaných zlúčenín a častíc na základe molekulovej hmotnosti. Na túto separáciu sa používa odstredivka. Hustšie zlúčeniny sa prenášajú na vonkajšiu stranu odstredivky a odtiaľ sa dajú odstrániť. V tomto článku sa bližšie zameriame na rozdiely medzi filtráciou a odstredením. Hustšie zlúčeniny sa prenášajú na vonkajšiu stranu odstredivky a odtiaľ sa dajú odstrániť. V tomto článku sa bližšie zameriame na rozdiely medzi filtráciou a odstredením. Hustšie zlúčeniny sa prenášajú na vonkajšiu stranu odstredivky a odtiaľ sa dajú odstrániť. V tomto článku sa bližšie zameriame na rozdiely medzi filtráciou a odstredením.
Čo je to filtrácia?
Filtrácia sa používa na oddelenie požadovaných častíc alebo zložiek v zmesi alebo suspenzii. V závislosti od aplikácie možno pomocou filtračnej techniky izolovať jeden alebo viac komponentov, ktoré sa zaujímajú. Je to metóda fyzikálnej separácie a v chémii, potravinárstve a strojárstve je veľmi dôležité separovať materiály rôzneho chemického zloženia alebo čistiť zlúčeniny. Počas filtrácie dochádza k separácii pri jednej alebo viacerých perforovaných vrstvách. Pri filtrovaní sa zadržiavajú častice, ktoré sú príliš veľké na to, aby prešli otvormi v perforovanej vrstve. Potom môžu veľké častice vytvárať zvyšky alebo koláčovú vrstvu na vrchu filtra a môžu tiež blokovať sitko filtra a zabrániť priechodu kvapalnej fázy cez filter.
Obrázok 1: Ilustrácia jednoduchej filtrácie.
Čo je odstreďovanie?
Odstreďovanie je proces, pri ktorom sa odstredivka používa na oddelenie požadovaných zložiek komplexnej kvapalnej zmesi / suspenzie. V dôsledku centrifugácie sa zrazenina rýchlejšie a úplne zachytáva na dne centrifugačnej skúmavky. Zvyšná kvapalina je známa ako kvapalina nad usadeninou. Tento supernatant sa potom buď rýchlo prenesie z skúmavky bez toho, aby došlo k narušeniu zrazeniny, alebo sa odstráni pomocou Pasteurovej pipety. Častice zrážajúce sa pri odstreďovaní závisia od odstredivého zrýchlenia, veľkosti a tvaru častíc, objemovej časti prítomných pevných látok, rozdielu hustoty medzi časticou a tekutinou a viskozity.
Obrázok 2: Ilustrácia procesu odstreďovania
Aký je rozdiel medzi filtráciou a centrifugáciou?
Definícia filtrácie a centrifugácie
Filtrácia: postup alebo proces odstránenia niečoho nežiaduceho z kvapaliny.
Odstreďovanie: proces oddeľovania ľahších častí roztoku alebo zmesi.
Charakteristiky filtrácie a odstreďovania
Filtrácia a centrifugácia môžu mať výrazne odlišné charakteristiky a je možné ich rozdeliť do nasledujúcich podskupín;
Použitá sila
Filtrácia: Pri filtrácii sa používa gravitačná sila.
Odstreďovanie: Pri odstreďovaní sa používa odstredivá sila.
Vybavenie
Filtrácia: Môžu sa použiť sitá alebo perforovaná vrstva alebo sitko alebo médiá alebo fyzická membrána alebo filtračný lievik alebo ich kombinácie. Na uľahčenie filtrácie je možné použiť niektoré filtračné pomôcky. Obvykle ide o nestlačiteľné kremeliny alebo oxid kremičitý.
Odstreďovanie: Používa sa odstredivka a skúmavky.
Spôsob činnosti
Filtrácia: Veľké častice v zmesi nemôžu prechádzať cez mriežkovanú / perforovanú štruktúru filtra, zatiaľ čo kvapalina a malé častice prechádzajú gravitačnou silou a stáva sa filtrátom (obrázok 1).
Odstreďovanie: Roztoková zmes sa odstredí, aby sa ťažšia / hustejšia tuhá látka vtlačila na dno, kde často vytvára pevný koláč. Kvapalinu nad týmto koláčom je možné odstrániť alebo dekantovať. Táto metóda je obzvlášť užitočná na separáciu pevných látok, ktoré dobre nefiltrujú (napr. Želatínové alebo jemné častice). (Obrázok 2)
Typy
Filtrácia: Existujú tri filtračné techniky založené na očakávanom výsledku známe ako horúca, studená a vákuová filtrácia. Technika horúcej filtrácie sa primárne používa na oddelenie pevných látok od horúceho roztoku. Toto sa používa, aby sa zabránilo vývoju kryštálov vo filtračnom lieviku, ktorý prichádza do styku s roztokom. Na rýchle ochladenie roztoku, ktorý sa má kryštalizovať, sa primárne používa technika filtrácie za studena. Výsledkom tejto metódy je vývoj veľmi malých kryštálov oproti získaniu veľkých kryštálov pomalým ochladením roztoku na teplotu miestnosti. Metóda vákuovej filtrácie sa primárne používa pre malú dávku roztoku na rýchle vysušenie malých kryštálov. Toto je najúčinnejšia filtračná technika v porovnaní s horúcou a studenou filtráciou.
Odstreďovanie: Existujú tri odstreďovacie techniky, a to mikrocentrifúgy, vysokorýchlostné centrifúgy a ultracentrifugácie. Mikrocentrifúga sa často používa vo výskumných činnostiach na spracovanie malého množstva biologických molekúl. Tento stroj je dostatočne malý na to, aby sa dal pripevniť na dosku stola. Vysokorýchlostné odstredivky zvládnu väčšie objemy vzoriek a používajú sa hlavne v priemyselných aplikáciách veľkého rozsahu. Ultracentrifugácia sa používa hlavne na výskumné účely, ako je štúdium vlastností biologických častíc. Je to najefektívnejšia separačná metóda v porovnaní s mikrocentrifúgami a vysokorýchlostnými centrifúgami.
Účel
Filtrácia: Hlavným účelom filtrácie je dosiahnutie požadovaného výsledku odstránením nečistôt zo zmesi alebo na izoláciu pevných látok zo zmesi.
Odstreďovanie: Hlavným účelom odstreďovania je izolácia pevných látok z roztoku.
Účinnosť
Filtrácia: Jednoduché filtračné techniky môžu vyžadovať veľa času na oddelenie požadovaného materiálu a vo výsledku je filtrácia menej efektívna ako centrifugácia.
Odstreďovanie: K separácii dochádza v porovnaní s filtračnými technikami veľmi rýchlo. Preto je odstredenie účinnejšie ako filtrácia.
Nevýhody
Filtrácia: Ak sa filtruje veľmi malé množstvo roztoku, väčšina tohto roztoku môže byť absorbovaná filtračným médiom. Zmesi obsahujúce želatínové alebo jemné častice dobre nefiltrujú. Preto sa na oddelenie týchto zmesí môže použiť odstredenie.
Odstreďovanie: Táto metóda vyžaduje know-how a elektrickú energiu v porovnaní s filtračnými technikami.
Náklady
Filtrácia: Náklady závisia od zložitosti filtračného procesu a zvyčajne jednoduché filtračné techniky nevyžadujú elektrinu ani vyškolené osoby. Preto môžu byť súvisiace náklady v porovnaní s centrifugáciou nízke.
Odstreďovanie: Náklady sú v porovnaní s jednoduchou filtračnou technikou vysoké, pretože odstredivka potrebuje elektrinu a tiež vyškolených technikov.
Aplikácie
Filtrácia: Kávový filter, vodný filter, filter pecí na odstránenie častíc. Pneumatické dopravné systémy používajú filtre, na filtráciu sa v laboratóriách používa sklenená nálevka, Buchnerov lievik alebo lievik zo sintrovaného skla. V ľudskej obličke sa obličková filtrácia používa na filtrovanie krvi a selektívnu resorpciu mnohých prvkov dôležitých pre telo na udržanie homeostázy.
Odstreďovanie: Jednou z najbežnejších aplikácií je čistenie splaškových kalov, pri ktorých sa separuje pevná látka z vysoko koncentrovaných suspenzií. Odstreďovanie sa tiež používa pri procese obohacovania uránu. Okrem toho sa táto technika používa v biologickom výskume na izoláciu požadovanej pevnej látky alebo kvapaliny zo zmesi. Odstredenie sa navyše používa na odstránenie tuku z mlieka na výrobu odstredeného mlieka, na čírenie a stabilizáciu vína a na oddelenie zložiek moču a krvných elementov vo forenzných a lekárskych výskumných laboratóriách.
Na záver možno povedať, že filtrácia a odstreďovanie sú rôzne separačné techniky a hlavným rozdielom medzi nimi je použitá sila a separačné zariadenie. Vo výsledku môžu mať podstatne odlišné aplikácie.
