Unterschied zwischen Filtration und Zentrifugation

Hauptunterschied - Filtration vs. Zentrifugation
 

Bevor wir zu einer eingehenden Analyse des Unterschieds zwischen Filtration und Zentrifugation, den beiden Trenntechniken, übergehen, sollten wir zunächst sehen, was eine Trenntechnik ist. In der Biowissenschaft und im Ingenieurwesen wird eine Trennungstechnik verwendet, um den gewünschten Bestandteil aus einem Gemisch zu isolieren. Dies ist ein Massenübertragungsphänomen, das eine Mischung von Bestandteilen in zwei oder mehr verschiedene Fraktionen umwandelt. Die Trennung von Gemischen hängt von den Unterschieden in den chemischen Eigenschaften oder physikalischen Eigenschaften wie Masse, Dichte, Größe, Form oder chemischer Affinität unter den Bestandteilen eines Gemisches ab. Separationstechniken werden häufig nach den spezifischen Unterschieden kategorisiert, die sie zum Erreichen der Separation verwenden. Filtration und Zentrifugation sind die üblicherweise verwendeten Trenntechniken, die nur auf der physikalischen Bewegung der gewünschten Partikel basieren. Das Hauptunterschied zwischen Filtration und Zentrifugation erfolgt in Kraft und Verfahren. Bei der Filtration wird häufig eine Siebtechnik verwendet, um Verunreinigungen oder unerwünschte Materialien mit Hilfe der Schwerkraft zu entfernen / zu entfernen. Dies kann durch physikalische Barrieren wie Medien, Membranen oder Siebe erreicht werden. Die Zentrifugation nutzt die Zentrifugalkraft aus, um die gewünschten Verbindungen und Partikel basierend auf dem Molekulargewicht zu trennen. Für diese Trennung wird eine Zentrifugenmaschine verwendet. Die dichteren Verbindungen werden an die Außenseite der Zentrifuge abgegeben und können von dort entfernt werden. In diesem Artikel wollen wir die Unterschiede zwischen Filtration und Zentrifugation näher erläutern.

Was ist Filtration??

Durch Filtration werden gewünschte Partikel oder Bestandteile in einem Gemisch oder einer Suspension abgetrennt. Je nach Anwendung können eine oder mehrere interessierte Komponenten mithilfe der Filtrationstechnik isoliert werden. Es ist eine physikalische Trennungsmethode In der Chemie, Lebensmittelwissenschaft und Technik ist es sehr wichtig, Materialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung zu trennen oder Verbindungen zu reinigen. Während der Filtration erfolgt die Trennung bei einer oder mehreren perforierten Schichten. Beim Filtern werden Partikel zurückgehalten, die zu groß sind, um durch die Löcher der perforierten Schicht hindurchzutreten. Dann können große Partikel einen Rückstand oder eine Kuchenschicht auf dem Filter bilden und können auch das Filternetz blockieren, wodurch verhindert wird, dass die flüssige Phase den Filter passiert.

Abbildung 1: Darstellung der einfachen Filtration.

Was ist Zentrifugation??

Zentrifugation ist ein Prozess, durch den a Zentrifugenmaschine wird verwendet, um gewünschte Bestandteile einer komplexen flüssigen Mischung / Aufschlämmung abzutrennen. Durch die Zentrifugation wird der Niederschlag am Boden des Zentrifugenröhrchens schneller und vollständiger gesammelt. Die verbleibende Flüssigkeit wird als überstehende Flüssigkeit bezeichnet. Dieser Überstand wird dann entweder schnell aus dem Röhrchen überführt, ohne den Niederschlag zu stören, oder er wird mit einer Pasteurpipette entfernt. Die bei der Zentrifugation ausfallenden Teilchen hängen von der Zentrifugalbeschleunigung, der Teilchengröße und -form, dem Volumenanteil der vorhandenen Feststoffe, dem Dichteunterschied zwischen dem Teilchen und dem Fluid und der Viskosität ab.

Abbildung 2: Darstellung des Zentrifugationsprozesses

Was ist der Unterschied zwischen Filtration und Zentrifugation??

Definition von Filtration und Zentrifugation

Filtration: der Vorgang oder das Entfernen von unerwünschtem Inhalt aus einer Flüssigkeit.

Zentrifugation: der Vorgang des Trennens leichterer Teile einer Lösung oder eines Gemisches.

Eigenschaften von Filtration und Zentrifugation

Filtration und Zentrifugation können signifikant unterschiedliche Eigenschaften haben und können in folgende Untergruppen eingeteilt werden:

Verwendet

Filtration: Die Schwerkraft wird bei der Filtration verwendet.

Zentrifugation: Die Zentrifugalkraft wird bei der Zentrifugation verwendet.

Ausrüstung

Filtration: Siebe oder perforierte Schichten oder Filter oder Medien oder physikalische Membran- oder Filtertrichter oder deren Kombinationen können verwendet werden. Einige Filterhilfsmittel können zur Filterung eingesetzt werden. Dies sind im Allgemeinen inkompressible Diatomeenerde oder Kieselsäure.

Zentrifugation: Es werden Zentrifugenmaschine und Zentrifugenröhrchen verwendet.

Arbeitsweise

Filtration: Große Partikel in der Mischung können nicht durch die Maschen- / Lochstruktur des Filters gelangen, während Flüssigkeit und kleine Partikel unter der Schwerkraft in Filtrat übergehen (Abbildung 1).

Zentrifugation: Die Lösungsmischung wird zentrifugiert, um den schwereren / dichteren Feststoff auf den Boden zu drücken, wo er häufig einen festen Kuchen bildet. Die Flüssigkeit über diesem Kuchen kann entfernt oder dekantiert werden. Diese Methode eignet sich besonders zum Abtrennen von Feststoffen, die nicht gut filtrieren (z. B. gelatinöse oder feine Partikel). (Figur 2)

Typen

Filtration: Es gibt drei Filtrationstechniken basierend auf dem erwarteten Ergebnis, das als Heiß-, Kalt- und Vakuumfiltration bekannt ist. Heiße Filtration Diese Technik wird hauptsächlich verwendet, um Feststoffe aus einer heißen Lösung abzutrennen. Dies wird verwendet, um eine Kristallbildung im Filtertrichter zu vermeiden, der mit der Lösung in Kontakt kommt. Kalte Filtration Diese Technik wird hauptsächlich verwendet, um die zu kristallisierende Lösung schnell abzukühlen. Dieses Verfahren führt zur Entwicklung sehr kleiner Kristalle, im Gegensatz zu großen Kristallen, indem die Lösung langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Vakuumfiltration Diese Methode wird hauptsächlich für eine kleine Charge der Lösung verwendet, um kleine Kristalle schnell auszutrocknen. Dies ist die effizienteste Filtrationstechnik im Vergleich zu heißer und kalter Filtration.

Zentrifugation: Es gibt drei Zentrifugationstechniken nämlich Mikrozentrifugen, Hochgeschwindigkeitszentrifugen und Ultrazentrifugationen. Mikrozentrifuge wird häufig in Forschungsaktivitäten zur Verarbeitung kleiner Volumina biologischer Moleküle verwendet. Diese Maschine ist klein genug, um sie auf einer Tischplatte zu befestigen. Hochgeschwindigkeitszentrifugen kann größere Probenmengen verarbeiten und wird hauptsächlich in großen Industrieanwendungen eingesetzt. Ultra-Zentrifugation wird hauptsächlich für Forschungszwecke verwendet, beispielsweise zur Untersuchung der Eigenschaften biologischer Partikel. Es ist die effizienteste Trennmethode im Vergleich zu Mikrozentrifugen und Hochgeschwindigkeitszentrifugen.

Zweck

Filtration: Der Hauptzweck der Filtration besteht darin, das gewünschte Ergebnis zu erzielen, indem Verunreinigungen aus einem Gemisch entfernt werden oder Feststoffe aus einem Gemisch isoliert werden.

Zentrifugation: Hauptzweck der Zentrifugation ist die Isolierung von Feststoffen aus einer Lösung.

Effizienz

Filtration: Einfache Filtrationstechniken benötigen möglicherweise viel Zeit, um das gewünschte Material abzutrennen. Daher ist die Filtration weniger effizient als die Zentrifugation.

Zentrifugation: Die Trennung erfolgt im Vergleich zu Filtrationstechniken sehr schnell. Daher ist die Zentrifugation effizienter als die Filtration.

Nachteile

Filtration: Wenn sehr kleine Mengen an Lösung filtriert werden, kann das meiste dieser Lösung vom Filtermedium absorbiert werden. Gemische, die gelatineartige oder feine Partikel enthalten, filtern nicht gut. Daher kann zur Trennung dieser Gemische eine Zentrifugation verwendet werden.

Zentrifugation: Diese Methode erfordert im Vergleich zu Filtrationstechniken Know-how und Strom.

Kosten

Filtration: Die Kosten hängen von der Komplexität des Filtrationsprozesses ab, und in der Regel erfordern einfache Filtertechniken keinen Strom sowie geschultes Personal. Daher können die damit verbundenen Kosten im Vergleich zur Zentrifugation gering sein.

Zentrifugation: Verglichen mit einer einfachen Filtrationstechnik sind die Kosten hoch, da die Zentrifuge Strom sowie ausgebildete Techniker benötigt.

Anwendungen

Filtration: Kaffeefilter, Wasserfilter, Öfen Filter zum Entfernen von Partikeln, Pneumatische Fördersysteme verwenden Filter, im Labor wird ein Glastrichter, ein Büchner-Trichter oder ein Sinterglastrichter zur Filtration verwendet. In der menschlichen Niere wird die Nierenfiltration verwendet, um Blut und die selektive Resorption vieler Elemente zu filtern, die für den Körper zur Aufrechterhaltung der Homöostase unerlässlich sind.

Zentrifugation: Einer der am meisten gemeinsame Anwendungen ist die Behandlung von Klärschlamm bei der Abscheidung von Feststoffen aus hochkonzentrierten Suspensionen. Die Zentrifugation wird auch für den Urananreicherungsprozess verwendet. Darüber hinaus wird diese Technik in der biologischen Forschung zur Isolierung des gewünschten Feststoffs oder der gewünschten Flüssigkeit aus einem Gemisch eingesetzt. Darüber hinaus wird durch Zentrifugation Fett aus der Milch entfernt, um Magermilch herzustellen, den Wein zu klären und zu stabilisieren und Urinbestandteile und Blutelemente in forensischen und medizinischen Forschungslabors zu trennen.

Zusammenfassend sind Filtration und Zentrifugation unterschiedliche Separationstechniken und der Hauptunterschied zwischen ihnen ist die verwendete Kraft- und Separationsausrüstung. Folglich können sie wesentlich unterschiedliche Anwendungen haben.

  Referenzen: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. und Petrides D.P. Bioseparations Wissenschaft und Technik. Oxford University Press, 2003. Cao, W. und Demeler B. (2008). Modellierung analytischer Ultrazentrifugationsexperimente mit einer adaptiven Raum-Zeit-Finite-Elemente-Lösung für Mehrkomponenten-Reaktionssysteme. Biophysical Journal, (95), 54–65.