Diferența cheie – filtrare vs centrifugare
Înainte de a trece la o analiză aprofundată a diferenței dintre filtrare și centrifugare, cele două tehnici de separare, să vedem mai întâi ce este o tehnică de separare. În știința și inginerie biologică, o tehnică de separare este utilizată pentru a izola constituentul dorit dintr-un amestec. Acesta este un fenomen de transfer de masă care transformă un amestec de constituenți în două sau mai multe fracții distincte. Separarea amestecurilor depinde de diferențele de proprietăți chimice sau de proprietăți fizice, cum ar fi masa, densitatea, dimensiunea, forma sau afinitatea chimică, între constituenții unui amestec. Tehnicile de separare sunt adesea clasificate în funcție de diferențele specifice pe care le folosesc pentru a realiza separarea. Filtrarea și centrifugarea sunt tehnicile de separare utilizate în mod obișnuit bazate doar pe mișcarea fizică a particulelor dorite. Diferența cheie dintre filtrare și centrifugare este în forța și metoda utilizată. Filtrarea folosește adesea o tehnică de cernere pentru a strecura/elimina contaminanții sau materialele nedorite cu ajutorul gravitației. Acest lucru poate fi realizat prin bariere fizice, cum ar fi medii, membrane sau filtre. Centrifugarea utilizează forța centrifugă pentru a separa compușii și particulele dorite pe baza greutății moleculare. Pentru această separare se folosește o centrifugă. Compușii mai denși se transferă în exteriorul centrifugei și pot fi îndepărtați de acolo. În acest articol, să detaliem diferențele dintre filtrare și centrifugare.
Ce este filtrarea?
Filtrarea este utilizată pentru a separa particulele sau constituenții doriti într-un amestec sau suspensie. În funcție de aplicație, fie una sau mai multe componente interesate pot fi izolate folosind tehnica de filtrare. Este o metodă de separare fizică și este foarte importantă în chimie, știința alimentară și inginerie pentru a separa materiale cu compoziție chimică diferită sau pentru a purifica compuși. În timpul filtrării, separarea are loc la un singur sau mai multe straturi perforate. La filtrare, particulele care sunt prea mari pentru a trece prin orificiile stratului perforat sunt reținute. Apoi, particulele mari pot forma un reziduu sau un strat de turtă deasupra filtrului și pot bloca, de asemenea, rețeaua filtrului, împiedicând faza fluidă să traverseze filtrul.
Figura 1: Ilustrație a filtrării simple.
Ce este centrifugarea?
Centrifugarea este un proces prin care o mașină de centrifugare este utilizată pentru a separa constituenții doriti ai unui amestec lichid/slam complex. Ca rezultat al centrifugării, precipitatul este mai rapid și mai complet adunat pe fundul tubului de centrifugare. Lichidul rămas este cunoscut sub numele de lichid supernatant. Acest supernatant este apoi fie transferat rapid din tub fără a perturba precipitatul, fie îndepărtat folosind o pipetă Pasteur. Particulele care precipită în centrifugare depind de accelerația centrifugă, dimensiunea și forma particulelor, porțiunea de volum a solidelor prezente, diferența de densitate dintre particule și fluid și vâscozitate.
Figura 2: Ilustrarea procesului de centrifugare
Care este diferența dintre filtrare și centrifugare?
Definiția filtrării și centrifugării
Filtrare: actul sau procesul prin care se elimină ceva nedorit dintr-un lichid.
Centrifugarea: procesul de separare a porțiunilor mai ușoare dintr-o soluție sau un amestec.
Caracteristicile filtrării și centrifugării
Filtrarea și centrifugarea pot avea caracteristici semnificativ diferite și pot fi clasificate în următoarele subgrupe;
Forța folosită
Filtrare: forța gravitațională este folosită în filtrare.
Centrifugarea: forța centrifugă este utilizată în centrifugare.
Echipament
Filtrare: Se pot folosi site sau strat perforat sau sită sau mediu sau membrană fizică sau pâlnie filtrantă sau combinațiile acestora. Unii adjuvanti de filtrare pot fi folosiți pentru a ajuta la filtrare. Acestea sunt de obicei pământ de diatomee sau silice incompresibile.
Centrifugarea: se folosesc mașini de centrifugare și tuburi de centrifugare.
Metoda de operare
Filtrare: particulele mari din amestec nu pot trece prin ochiurile/structura perforată a filtrului în timp ce fluidul și particulele mici trec sub forța gravitațională devenind filtrat (Figura 1)
Centrifugarea: Amestecul de soluție este centrifugat pentru a forța solidul mai greu/mai dens să ajungă în partea de jos, unde creează frecvent o prăjitură fermă. Lichidul de deasupra acestei prăjituri poate fi îndepărtat sau decantat. Această metodă este deosebit de utilă pentru separarea solidelor care nu se filtrează bine (de exemplu: particule gelatinoase sau fine). (Figura 2)
Tipuri
Filtrare: Există trei tehnici de filtrare bazate pe rezultatul anticipat cunoscut sub numele de filtrare la cald, la rece și la vid. Tehnica de filtrare la cald este utilizată în primul rând pentru a separa solidele dintr-o soluție fierbinte. Acesta este utilizat pentru a evita dezvoltarea cristalelor în pâlnia de filtrare care vine în contact cu soluția. Tehnica de filtrare la rece este utilizată în primul rând pentru a răci rapid soluția de cristalizat. Această metodă are ca rezultat dezvoltarea de cristale foarte mici, spre deosebire de obținerea de cristale mari prin răcirea lent a soluției la temperatura camerei. Metoda de filtrare în vid este utilizată în principal pentru un lot mic de soluție pentru a usca rapid cristalele mici. Aceasta este cea mai eficientă tehnică de filtrare în comparație cu filtrarea la cald și la rece.
Centrifugarea: Există trei tehnici de centrifugare și anume micro-centrifuge, centrifuge de mare viteză și ultra-centrifugări. Microcentrifuga este adesea folosită în activitățile de cercetare pentru a procesa volume mici de molecule biologice. Această mașină este suficient de mică pentru a fi fixată pe o masă. Centrifugele de mare viteză pot gestiona volume mai mari de probe și sunt utilizate în principal în aplicații industriale la scară largă. Ultracentrifugarea este utilizată în principal în scopuri de cercetare, cum ar fi studiul proprietăților particulelor biologice. Este cea mai eficientă metodă de separare în comparație cu microcentrifugele și centrifugele de mare viteză.
Scop
Filtrare: scopul principal al filtrării este obținerea rezultatului dorit prin îndepărtarea impurităților dintr-un amestec sau, pentru izolarea solidelor dintr-un amestec.
Centrifugarea: Scopul principal al centrifugării este izolarea solidelor dintr-o soluție.
Eficiență
Filtrare: tehnicile simple de filtrare pot necesita mult timp pentru a separa materialul dorit și, prin urmare, filtrarea este mai puțin eficientă decât centrifugarea.
Centrifugarea: Separarea are loc foarte rapid în comparație cu tehnicile de filtrare. Prin urmare, centrifugarea este mai eficientă decât filtrarea.
Dezavantaje
Filtrare: Dacă se filtrează cantități foarte mici de soluție, cea mai mare parte a acestei soluții poate fi absorbită de mediul de filtrare. Amestecurile care conțin particule gelatinoase sau fine nu se filtrează bine. Prin urmare, pentru a separa aceste amestecuri se poate folosi centrifugarea.
Centrifugarea: această metodă necesită know-how și energie electrică în comparație cu tehnicile de filtrare.
Cost
Filtrare: Costul depinde de complexitatea procesului de filtrare și, de obicei, tehnicile simple de filtrare nu necesită energie electrică, precum și persoane instruite. Prin urmare, costul asociat poate fi scăzut în comparație cu centrifugarea.
Centrifugarea: costul este mare în comparație cu tehnica simplă de filtrare, deoarece centrifuga are nevoie de electricitate, precum și de tehnicieni instruiți.
Aplicații
Filtrare: Filtru de cafea, filtru de apă, filtru de cuptoare pentru îndepărtarea particulelor, Sistemele de transport pneumatic folosesc filtre, în laborator se folosește o pâlnie de sticlă, o pâlnie Buchner sau o pâlnie din sticlă sinterizată pentru filtrare. În rinichiul uman, filtrarea renală este utilizată pentru filtrarea sângelui și reabsorbția selectivă a multor elemente vitale pentru menținerea homeostaziei organismului.
Centrifugarea: Una dintre cele mai frecvente aplicații este tratarea nămolului de epurare în cazul în care separarea solidului de suspensiile foarte concentrate. Centrifugarea este, de asemenea, utilizată pentru procesul de îmbogățire a uraniului. În plus, această tehnică este utilizată în cercetarea biologică pentru izolarea solidului sau lichidului dorit dintr-un amestec. În plus, centrifugarea este utilizată pentru a îndepărta grăsimea din lapte pentru a produce lapte degresat, pentru a limpezi și a stabiliza vinul și pentru a separa constituenții urinei și elementele sanguine în laboratoarele de cercetare criminalistică și medicală.
În concluzie, filtrarea și centrifugarea sunt tehnici de separare diferite, iar diferența cheie dintre ele este forța utilizată și echipamentul de separare. Drept urmare, acestea pot avea aplicații substanțial diferite.
