Ključna razlika – filtracija naspram centrifugiranja
Pre nego što pređemo na dubinsku analizu razlike između filtriranja i centrifugiranja, dve tehnike odvajanja, hajde da prvo vidimo šta je tehnika odvajanja. U biološkoj nauci i inženjerstvu, tehnika separacije se koristi za izolaciju željenog sastojka iz smjese. Ovo je fenomen prijenosa mase koji pretvara mješavinu sastojaka u dvije ili više različitih frakcija. Razdvajanje mješavina ovisi o razlikama u kemijskim svojstvima ili fizičkim svojstvima kao što su masa, gustina, veličina, oblik ili kemijski afinitet, između sastojaka mješavine. Tehnike razdvajanja se često kategoriziraju prema specifičnim razlikama koje koriste za postizanje razdvajanja. Filtracija i centrifugiranje su najčešće korištene tehnike odvajanja koje se temelje samo na fizičkom kretanju željenih čestica. Ključna razlika između filtracije i centrifugiranja je u korištenoj sili i metodi. Filtracija često koristi tehniku prosijavanja kako bi se procijedili/uklonili zagađivači ili neželjeni materijali uz pomoć gravitacije. To se može postići kroz fizičke barijere kao što su mediji, membrane ili cjedila. Centrifugiranje koristi centrifugalnu silu za odvajanje željenih jedinjenja i čestica na osnovu molekularne težine. Za ovo odvajanje se koristi centrifuga mašina. Gušći spojevi se prenose na vanjski dio centrifuge i odatle se mogu ukloniti. U ovom članku elaborirajmo razlike između filtracije i centrifugiranja.
Šta je filtriranje?
Filtracija se koristi za odvajanje željenih čestica ili sastojaka u mješavini ili suspenziji. Ovisno o primjeni, tehnikom filtracije može se izolirati jedna ili više zainteresiranih komponenti. To je metoda fizičke separacije i vrlo je važna u hemiji, nauci o hrani i inženjerstvu za odvajanje materijala različitog hemijskog sastava ili za pročišćavanje jedinjenja. Tokom filtracije, do odvajanja dolazi na jednom ili višestrukim perforiranim slojem. Pri filtriranju se zadržavaju čestice koje su prevelike da prođu kroz rupe perforiranog sloja. Zatim, velike čestice mogu formirati talog ili sloj kolača na vrhu filtera i također mogu blokirati mrežicu filtera, sprječavajući fluidnu fazu da prođe kroz filter.
Slika 1: Ilustracija jednostavne filtracije.
Šta je centrifugiranje?
Centrifugiranje je proces kojim se mašina za centrifugiranje koristi za odvajanje željenih sastojaka složene tečne smjese/mulj. Kao rezultat centrifugiranja, talog se brže i potpunije skuplja na dnu epruvete za centrifugiranje. Preostala tečnost je poznata kao supernatantna tečnost. Ovaj supernatant se zatim ili brzo prenosi iz epruvete bez ometanja taloga, ili se uklanja pomoću Pasteurove pipete. Čestice koje se talože u centrifugiranju zavise od centrifugalnog ubrzanja, veličine i oblika čestica, zapreminskog udjela prisutnih čvrstih tvari, razlike u gustoći između čestice i tekućine i viskoziteta..
Slika 2: Ilustracija procesa centrifugiranja
Koja je razlika između filtracije i centrifugiranja?
Definicija filtracije i centrifugiranja
Filtracija: čin ili proces uklanjanja nečega neželjenog iz tečnosti.
Centrifugiranje: proces odvajanja lakših dijelova otopine ili mješavine.
Karakteristike filtracije i centrifugiranja
Filtracija i centrifugiranje mogu imati značajno različite karakteristike i mogu se kategorizirati u sljedeće podgrupe;
Prisilno korišteno
Filtracija: Gravitaciona sila se koristi u filtraciji.
Centrifugiranje: Centrifugalna sila se koristi u centrifugiranju.
Oprema
Filtracija: Mogu se koristiti sita ili perforirani sloj ili cjedilo ili medij ili fizička membrana ili filter lijevak ili njihove kombinacije. Neka pomoćna sredstva za filtriranje mogu se koristiti kao pomoć pri filtriranju. To su obično nestišljiva dijatomejska zemlja ili silicijum dioksid.
Centrifugiranje: Koriste se centrifugalna mašina i centrifugalne cijevi.
Metoda operacije
Filtracija: Velike čestice u mješavini ne mogu proći kroz mrežastu/perforiranu strukturu filtera dok tekućina i male čestice prolaze pod silom gravitacije postajući filtrat (Slika 1)
Centrifugiranje: Mješavina rastvora se centrifugira kako bi se teža/gušća čvrsta supstanca potisnula na dno, gdje često stvara čvrst kolač. Tečnost iznad ovog kolača može se ukloniti ili dekantirati. Ova metoda je posebno korisna za odvajanje čvrstih materija koje se slabo filtriraju (npr. želatinozne ili fine čestice). (Slika 2)
Vrste
Filtracija: Postoje tri tehnike filtriranja zasnovane na očekivanom ishodu poznatom kao topla, hladna i vakuumska filtracija. Tehnika vruće filtracije prvenstveno se koristi za odvajanje čvrstih tvari od vruće otopine. Ovo se koristi kako bi se izbjegao razvoj kristala u lijevu filtera koji dolazi u kontakt s otopinom. Tehnika hladne filtracije prvenstveno se koristi za brzo hlađenje otopine koja se kristalizira. Ova metoda rezultira razvojem vrlo malih kristala za razliku od dobivanja velikih kristala polaganim hlađenjem otopine na sobnu temperaturu. Metoda vakuumske filtracije prvenstveno se koristi za malu seriju otopine za brzo sušenje malih kristala. Ovo je najefikasnija tehnika filtracije u poređenju sa toplom i hladnom filtracijom.
Centrifugiranje: Postoje tri tehnike centrifugiranja, a to su mikrocentrifuge, centrifuge velike brzine i ultracentrifuge. Mikrocentrifuga se često koristi u istraživačkim aktivnostima za obradu malih količina bioloških molekula. Ova mašina je dovoljno mala da se pričvrsti na sto. Centrifuge velike brzine mogu podnijeti veće količine uzoraka i uglavnom se koriste u velikim industrijskim aplikacijama. Ultracentrifugiranje se uglavnom koristi u istraživačke svrhe kao što je proučavanje svojstava bioloških čestica. To je najefikasnija metoda odvajanja u poređenju sa mikrocentrifugama i centrifugama velike brzine.
Svrha
Filtracija: Glavna svrha filtracije je postizanje željenog rezultata uklanjanjem nečistoća iz mješavine ili, za izolaciju čvrstih tvari iz mješavine.
Centrifugiranje: Glavna svrha centrifugiranja je izolacija čvrstih tvari iz otopine.
efikasnost
Filtracija: Jednostavnim tehnikama filtracije može biti potrebno dosta vremena da odvoje željeni materijal i kao rezultat toga, filtracija je manje efikasna od centrifugiranja.
Centrifugiranje: Odvajanje se dešava veoma brzo u poređenju sa tehnikama filtracije. Stoga je centrifugiranje efikasnije od filtracije.
Nedostaci
Filtracija: Ako se filtriraju vrlo male količine otopine, većina ove otopine može biti apsorbirana u filter mediju. Smjese koje sadrže želatinozne ili fine čestice ne filtriraju se dobro. Stoga se za razdvajanje ovih smjesa može koristiti centrifugiranje.
Centrifugiranje: Ova metoda zahtijeva znanje i električnu energiju u poređenju sa tehnikama filtracije.
Cijena
Filtracija: Cijena ovisi o složenosti procesa filtracije, a obično jednostavne tehnike filtracije ne zahtijevaju struju kao i obučene osobe. Stoga, povezani troškovi mogu biti niski u poređenju sa centrifugiranjem.
Centrifugiranje: Trošak je visok u poređenju sa jednostavnom tehnikom filtracije jer je centrifugi potrebna struja kao i obučeni tehničari.
Prijave
Filtracija: filter za kafu, filter za vodu, filter peći za uklanjanje čestica, pneumatski transportni sistemi koriste filtere, u laboratoriji se za filtraciju koristi stakleni levak, Buchnerov levak ili levak od sinterovanog stakla. U ljudskim bubrezima, bubrežna filtracija se koristi za filtriranje krvi i selektivnu reapsorpciju mnogih elemenata vitalnih za tijelo za održavanje homeostaze.
Centrifugiranje: Jedna od najčešćih primjena je tretman kanalizacijskog mulja gdje se odvaja čvrsta supstanca od visoko koncentriranih suspenzija. Centrifugiranje se također koristi za proces obogaćivanja uranijuma. Pored toga, ova tehnika se koristi u biološkim istraživanjima za izolaciju željene čvrste supstance ili tečnosti iz smeše. Osim toga, centrifugiranje se koristi za uklanjanje masti iz mlijeka za proizvodnju obranog mlijeka, za bistrenje i stabilizaciju vina i za odvajanje sastojaka urina i krvnih elemenata u forenzičkim i medicinskim istraživačkim laboratorijama.
U zaključku, filtracija i centrifugiranje su različite tehnike odvajanja i ključna razlika između njih je upotrijebljena sila i oprema za separaciju. Kao rezultat toga, mogu imati bitno različite primjene.
