Pagrindinis skirtumas – filtravimas ir centrifugavimas
Prieš pereidami prie nuodugnios skirtumo tarp filtravimo ir centrifugavimo, dviejų atskyrimo metodų, analizės, pirmiausia pažiūrėkime, kas yra atskyrimo technika. Biologijos moksle ir inžinerijoje norimai sudedamajai daliai iš mišinio atskirti naudojamas atskyrimo metodas. Tai masės perkėlimo reiškinys, paverčiantis sudedamųjų dalių mišinį į dvi ar daugiau skirtingų frakcijų. Mišinių atskyrimas priklauso nuo mišinio sudedamųjų dalių cheminių savybių arba fizinių savybių, tokių kaip masė, tankis, dydis, forma arba cheminis giminingumas, skirtumų. Atskyrimo būdai dažnai skirstomi į kategorijas pagal konkrečius skirtumus, kuriuos jie naudoja atskyrimui pasiekti. Filtravimas ir centrifugavimas yra dažniausiai naudojami atskyrimo būdai, pagrįsti tik fiziniu norimų dalelių judėjimu. Pagrindinis skirtumas tarp filtravimo ir centrifugavimo yra panaudota jėga ir metodas. Filtruojant dažnai naudojama sijojimo technika, siekiant įtempti / pašalinti teršalus ar nepageidaujamas medžiagas gravitacijos pagalba. Tai galima pasiekti naudojant fizines kliūtis, tokias kaip terpė, membranos ar filtrai. Centrifuguojant naudojama išcentrinė jėga, siekiant atskirti norimus junginius ir daleles pagal molekulinę masę. Šiam atskyrimui naudojama centrifuginė mašina. Tankesni junginiai pereina į centrifugos išorę ir gali būti iš ten pašalinti. Šiame straipsnyje pakalbėkime apie filtravimo ir centrifugavimo skirtumus.
Kas yra filtravimas?
Filtravimas naudojamas norint atskirti norimas daleles arba sudedamąsias dalis mišinyje arba suspensijoje. Priklausomai nuo taikymo, vieną ar daugiau dominančių komponentų galima išskirti naudojant filtravimo techniką. Tai fizinio atskyrimo metodas ir labai svarbu chemijoje, maisto moksle ir inžinerijoje atskirti skirtingos cheminės sudėties medžiagas arba išvalyti junginius. Filtravimo metu atskyrimas vyksta viename arba keliuose perforuotuose sluoksniuose. Filtruojant sulaikomos per didelės dalelės, kad galėtų praeiti pro perforuoto sluoksnio skylutes. Tada ant filtro viršaus didelės dalelės gali sudaryti likučių arba nuosėdų sluoksnį, taip pat užkimšti filtro tinklelį, neleisdamos skysčio fazei kirsti filtrą.
1 paveikslas: paprasto filtravimo iliustracija.
Kas yra centrifugavimas?
Centrifugavimas yra procesas, kurio metu centrifugavimo aparatas naudojamas norimoms sudėtingo skysto mišinio/srutų sudedamosioms dalims atskirti. Dėl centrifugavimo nuosėdos greičiau ir visiškai susikaupia centrifugos mėgintuvėlio dugne. Likęs skystis žinomas kaip supernatantas. Tada šis supernatantas arba greitai perkeliamas iš mėgintuvėlio, nepažeidžiant nuosėdų, arba pašalinamas naudojant Pasteur pipetę. Centrifuguojant nusodinamos dalelės priklauso nuo išcentrinio pagreičio, dalelių dydžio ir formos, esamų kietųjų medžiagų tūrio dalies, dalelės ir skysčio tankio skirtumo bei klampumo.
2 pav. Centrifugavimo proceso iliustracija
Kuo skiriasi filtravimas ir centrifugavimas?
Filtravimo ir centrifugavimo apibrėžimas
Filtravimas: veiksmas arba procesas, kai iš skysčio pašalinamas kažkas nepageidaujamo.
Centrifugavimas: lengvesnių tirpalo ar mišinio dalių atskyrimo procesas.
Filtravimo ir centrifugavimo ypatybės
Filtravimas ir centrifugavimas gali turėti labai skirtingas charakteristikas ir jas galima suskirstyti į šiuos pogrupius;
Priverstinis panaudojimas
Filtravimas: filtruojant naudojama gravitacinė jėga.
Centrifugavimas: centrifuguojant naudojama išcentrinė jėga.
Įranga
Filtravimas: galima naudoti sietus arba perforuotą sluoksnį, sietelį, terpę, fizinę membraną, filtro piltuvą arba jų derinius. Kai kurios pagalbinės filtravimo priemonės gali būti naudojamos filtravimui palengvinti. Tai dažniausiai nesuspaudžiama diatomitinė žemė arba silicio dioksidas.
Centrifugavimas: naudojama centrifugavimo mašina ir centrifugavimo vamzdeliai.
Veikimo būdas
Filtravimas: didelės mišinio dalelės negali prasiskverbti pro tinklelį/perforuotą filtro struktūrą, o skystis ir mažos dalelės, veikiamos gravitacijos jėgos, virsta filtratu (1 pav.)
Centrifugavimas: tirpalo mišinys centrifuguojamas, kad sunkesnė/tankesnė kietoji medžiaga būtų prispausta prie dugno, kur dažnai susidaro tvirtas pyragas. Skystis virš šio pyrago gali būti pašalintas arba nupilamas. Šis metodas ypač naudingas atskiriant kietas medžiagas, kurios blogai filtruojasi (pvz., želatinos arba smulkios dalelės). (2 pav.)
Tipai
Filtravimas: yra trys filtravimo būdai, pagrįsti numatomu rezultatu, vadinami karštu, š altu ir vakuuminiu filtravimu. Karšto filtravimo technika pirmiausia naudojama kietosioms medžiagoms atskirti nuo karšto tirpalo. Tai naudojama siekiant išvengti kristalų susidarymo filtro piltuvėlyje, kuris liečiasi su tirpalu. Š alto filtravimo metodas pirmiausia naudojamas greitai atvėsinti kristalizuojamą tirpalą. Taikant šį metodą susidaro labai maži kristalai, o ne dideli kristalai gaunami lėtai aušinant tirpalą iki kambario temperatūros. Vakuuminio filtravimo metodas pirmiausia naudojamas nedidelei tirpalo partijai greitai išdžiovinti mažus kristalus. Tai yra efektyviausias filtravimo būdas, palyginti su karštu ir vėsiu filtravimu.
Centrifugavimas: yra trys centrifugavimo būdai, būtent mikrocentrifugos, didelės spartos centrifugos ir ultracentrifugos. Mikrocentrifuga dažnai naudojama mokslinių tyrimų veikloje, kad būtų galima apdoroti mažus biologinių molekulių kiekius. Ši mašina yra pakankamai maža, kad ją būtų galima pritvirtinti ant stalo. Didelės spartos centrifugos gali apdoroti didesnius mėginių kiekius ir dažniausiai naudojamos didelio masto pramonėje. Ultracentrifugavimas daugiausia naudojamas mokslinių tyrimų tikslais, pavyzdžiui, tiriant biologinių dalelių savybes. Tai efektyviausias atskyrimo metodas, palyginti su mikrocentrifugomis ir didelės spartos centrifugomis.
Paskirtis
Filtravimas: pagrindinis filtravimo tikslas yra pasiekti norimą rezultatą pašalinant iš mišinio priemaišas arba, norint iš mišinio atskirti kietąsias medžiagas.
Centrifugavimas: pagrindinis centrifugavimo tikslas yra iš tirpalo atskirti kietąsias medžiagas.
Efektyvumas
Filtravimas: naudojant paprastus filtravimo metodus norimai medžiagai atskirti gali prireikti daug laiko, todėl filtravimas yra mažiau efektyvus nei centrifugavimas.
Centrifugavimas: Atskyrimas vyksta labai greitai, palyginti su filtravimo metodais. Todėl centrifugavimas yra efektyvesnis nei filtravimas.
Trūkumai
Filtravimas: jei filtruojamas labai mažas tirpalo kiekis, didžioji šio tirpalo dalis gali būti absorbuota filtravimo terpėje. Mišiniai, kuriuose yra želatinos arba smulkių dalelių, prastai filtruojasi. Todėl norint atskirti šiuos mišinius galima centrifuguoti.
Centrifugavimas: šis metodas reikalauja žinių ir elektros energijos, palyginti su filtravimo metodais.
Kaina
Filtravimas: kaina priklauso nuo filtravimo proceso sudėtingumo, o paprastai paprastiems filtravimo metodams nereikia elektros energijos, taip pat apmokytų žmonių. Todėl susijusios išlaidos gali būti mažos, palyginti su centrifugavimu.
Centrifugavimas: kaina yra didelė, palyginti su paprastu filtravimo būdu, nes centrifugai reikia elektros energijos ir apmokytų technikų.
Programos
Filtravimas: kavos filtras, vandens filtras, krosnių filtras dalelėms pašalinti, pneumatinėse transportavimo sistemose naudojami filtrai, laboratorijoje filtravimui naudojamas stiklinis piltuvas, Buchnerio piltuvas arba sukepinto stiklo piltuvas. Žmogaus inkstuose inkstų filtravimas naudojamas kraujui filtruoti ir selektyviai pakartotinai absorbuoti daugelį organizmui gyvybiškai svarbių elementų, kad išlaikytų homeostazę.
Centrifugavimas: Vienas iš labiausiai paplitusių pritaikymų yra nuotekų dumblo apdorojimas, kai kietos medžiagos atskiriamos nuo labai koncentruotų suspensijų. Centrifugavimas taip pat naudojamas urano sodrinimo procesui. Be to, ši technika naudojama biologiniuose tyrimuose norint iš mišinio atskirti norimą kietą ar skystį. Be to, centrifugavimas naudojamas riebalų pašalinimui iš pieno, kad būtų pagamintas nugriebtas pienas, skaidrinamas ir stabilizuojamas vynas bei atskirtos šlapimo sudedamosios dalys ir kraujo elementai teismo ir medicinos tyrimų laboratorijose.
Apibendrinant galima pasakyti, kad filtravimas ir centrifugavimas yra skirtingi atskyrimo būdai, o pagrindinis skirtumas tarp jų yra naudojama jėga ir atskyrimo įranga. Todėl jų taikymas gali būti labai skirtingas.
