Разница между фильтрацией и центрифугированием

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Ключевое различие - фильтрация против центрифугирования

Прежде чем перейти к глубокому анализу разницы между фильтрацией и центрифугированием, двумя методами разделения, давайте сначала посмотрим, что такое метод разделения. В биологической науке и технике метод разделения используется для выделения желаемого компонента из смеси. Это явление массопереноса, при котором смесь компонентов превращается в две или несколько отдельных фракций. Разделение смесей зависит от различий в химических свойствах или физических свойствах, таких как масса, плотность, размер, форма или химическое сродство между составляющими смеси. Методы разделения часто классифицируются в зависимости от конкретных различий, которые они используют для достижения разделения. Фильтрация и центрифугирование - это обычно используемые методы разделения, основанные только на физическом движении желаемых частиц. Ключевое различие между фильтрацией и центрифугированием заключается в применяемой силе и методе. При фильтрации часто используется метод просеивания для удаления загрязняющих веществ или нежелательных материалов с помощью силы тяжести. Этого можно достичь с помощью физических барьеров, таких как среды, мембраны или фильтры. Центрифугирование использует центробежную силу для разделения желаемых соединений и частиц в зависимости от молекулярной массы. Для этого разделения используется центрифуга. Более плотные соединения переносятся за пределы центрифуги и могут быть удалены оттуда. В этой статье давайте подробнее остановимся на различиях между фильтрацией и центрифугированием. При фильтрации часто используется метод просеивания для удаления загрязняющих веществ или нежелательных материалов с помощью силы тяжести. Этого можно достичь с помощью физических барьеров, таких как среда, мембраны или фильтры. Центрифугирование использует центробежную силу для разделения желаемых соединений и частиц в зависимости от молекулярной массы. Для этого разделения используется центрифуга. Более плотные соединения переносятся за пределы центрифуги и могут быть удалены оттуда. В этой статье давайте подробно рассмотрим различия между фильтрацией и центрифугированием. При фильтрации часто используется метод просеивания, чтобы удалить / удалить загрязнители или нежелательные материалы с помощью силы тяжести. Этого можно достичь с помощью физических барьеров, таких как среда, мембраны или фильтры. Центрифугирование использует центробежную силу для разделения желаемых соединений и частиц в зависимости от молекулярной массы. Для этого разделения используется центрифуга. Более плотные соединения переносятся за пределы центрифуги и могут быть удалены оттуда. В этой статье давайте подробно рассмотрим различия между фильтрацией и центрифугированием. Более плотные соединения переносятся за пределы центрифуги и могут быть удалены оттуда. В этой статье давайте подробнее остановимся на различиях между фильтрацией и центрифугированием. Более плотные соединения переносятся за пределы центрифуги и могут быть удалены оттуда. В этой статье давайте подробно 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 помощью метода фильтрации. Это метод физического разделения, и он очень важен в химии, пищевой науке и технике для разделения материалов различного химического состава или для очистки соединений. Во время фильтрации разделение происходит на одном или нескольких перфорированных слоях. При фильтрации задерживаются частицы, слишком большие для прохождения через отверстия перфорированного слоя. Затем крупные частицы могут образовывать осадок или слой корки наверху фильтра, а также могут блокировать сетку фильтра, не позволяя жидкой фазе пересекать фильтр.

Рисунок 1: Иллюстрация простой фильтрации.

Что такое центрифугирование?

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

Рисунок 2: Иллюстрация процесса центрифугирования

В чем разница между фильтрацией и центрифугированием?

Определение фильтрации и центрифугирования

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

Центрифугирование: процесс отделения более легких порций раствора или смеси.

Характеристики фильтрации и центрифугирования

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

Используемая сила

Фильтрация: при фильтрации используется сила тяжести.

Центрифугирование: центробежная сила используется при центрифугировании.

Оборудование

Фильтрация: можно использовать сита или перфорированный слой, или сетчатый фильтр, или среду, или физическую мембрану, или фильтрующую воронку, или их комбинации. Некоторые вспомогательные фильтрующие средства могут использоваться для облегчения фильтрации. Обычно это несжимаемая диатомитовая земля или кремнезем.

Центрифугирование: используются центрифуги и центрифужные пробирки.

Метод работы

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

Центрифугирование: смесь раствора центрифугируется, чтобы вытеснить более тяжелое / более плотное твердое вещество на дно, где часто образуется плотный осадок. Жидкость над этим осадком можно удалить или декантировать. Этот метод особенно полезен для отделения твердых частиц, которые плохо фильтруются (например, студенистые или мелкие частицы). (Фигура 2)

Типы

Фильтрация: существует три метода фильтрации, основанные на ожидаемом результате, известные как горячая, холодная и вакуумная фильтрация. Метод горячей фильтрации в основном используется для отделения твердых частиц от горячего раствора. Это используется для предотвращения образования кристаллов в фильтрующей воронке, которая контактирует с раствором. Техника холодной фильтрации в основном используется для быстрого охлаждения кристаллизующегося раствора. Этот метод приводит к образованию очень мелких кристаллов в отличие от получения больших кристаллов при медленном охлаждении раствора до комнатной температуры. Метод вакуумной фильтрации 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: существует три метода центрифугирования, а именно микроцентрифуги, высокоскоростные центрифуги и ультрацентрифугирование. Микроцентрифуга часто используется в исследовательской деятельности для обработки небольших объемов биологических молекул. Эта машина достаточно мала, чтобы ее можно было закрепить на столе. Высокоскоростные центрифуги могут обрабатывать большие объемы проб и в основном используются в крупномасштабных промышленных приложениях. Ультрацентрифугирование в основном используется для исследовательских целей, таких как изучение свойств биологических частиц. Это наиболее эффективный метод разделения по сравнению с микроцентрифугами и высокоскоростными центрифугами.

Цель

Фильтрация: Основная цель фильтрации - получение желаемого результата путем удаления примесей из смеси или, для отделения твердых частиц из смеси.

Центрифугирование: основная цель центрифугирования - отделение твердых частиц от раствора.

Эффективность

Фильтрация: Простые методы фильтрации могут потребовать 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 фильтровать очень небольшое количество раствора, большая часть этого раствора может быть поглощена фильтрующей средой. Смеси, содержащие гелеобразные или мелкие частицы, плохо фильтруются. Следовательно, для разделения этих смесей можно использовать центрифугирование.

Центрифугирование: этот метод требует ноу-хау и электроэнергии по сравнению с методами фильтрации.

Стоимость

Фильтрация: Стоимость зависит от сложности процесса фильтрации, и обычно простые методы фильтрации не требуют электричества, а также квалифицированного персонала. Следовательно, связанные с этим затраты могут быть низкими по сравнению с центрифугированием.

Центрифугирование: Стоимость высока по сравнению с простой техникой фильтрации, поскольку центрифуге требуется электричество, а также обученные техники.

Приложения

Фильтрация: фильтр для кофе, фильтр для воды, фильтр печи для удаления частиц, в системах пневмотранспорта используются фильтры, в лаборатории для фильтрации используются стеклянные воронки, воронки Бюхнера или воронки из спеченного стекла. В почках человека почечная фильтрация используется для фильтрации крови и избирательного реабсорбции многих элементов, жизненно важных для организма для поддержания гомеостаза.

Центрифугирование: одним из наиболее распространенных применений является обработка осадка сточных вод, при котором твердые частицы отделяются от высококонцентрированных суспензий. Центрифугирование также используется в процессе обогащения урана. Кроме того, этот метод используется в биологических исследованиях для выделения желаемого твердого вещества или жидкости из смеси. Кроме того, центрифугирование используется для удаления жира из молока с целью получения обезжиренного молока, для осветления и стабилизации вина, а также для отделения компонентов мочи и элементов крови в лабораториях судебной медицины и медицинских исследований.

В заключение, фильтрация и центрифугирование - это разные методы разделения, и ключевое различие между ними заключается в используемой силе и оборудовании для разделения. В результате у них могут быть существенно разные приложения.