Voordat we overgaan tot een diepgaande analyse van het verschil tussen filtratie en centrifugatie, de twee scheidingstechnieken, laten we eerst zien wat een scheidingstechniek is. In biologische wetenschap en techniek wordt een scheidingstechniek gebruikt om het gewenste bestanddeel uit een mengsel te isoleren. Dit is een fenomeen van massaoverdracht dat een mengsel van bestanddelen in twee of meer verschillende fracties omzet. De scheiding van mengsels hangt af van verschillen in chemische eigenschappen of fysische eigenschappen zoals massa, dichtheid, grootte, vorm of chemische affiniteit, tussen de bestanddelen van een mengsel. Scheidingstechnieken worden vaak gecategoriseerd volgens de specifieke verschillen die ze gebruiken om scheiding te bereiken. Filtratie en centrifugatie zijn de algemeen gebruikte scheidingstechnieken die alleen gebaseerd zijn op de fysieke beweging van gewenste deeltjes. De belangrijk verschil tussen filtratie en centrifugatie is in de gebruikte kracht en methode. Filtratie maakt vaak gebruik van een zeeftechniek om verontreinigingen of ongewenste materialen met behulp van de zwaartekracht te verwijderen / verwijderen. Dit kan worden bereikt door fysieke barrières zoals media, membranen of zeven. Centrifugatie benut de centrifugale kracht om de gewenste verbindingen en deeltjes te scheiden op basis van het molecuulgewicht. Centrifuge-machine wordt gebruikt voor deze scheiding. De dichtere verbindingen worden naar de buitenkant van de centrifuge overgebracht en kunnen van daaruit worden verwijderd. Laten we in dit artikel nader ingaan op de verschillen tussen filtratie en centrifugatie.
Filtratie wordt gebruikt om gewenste deeltjes of bestanddelen in een mengsel of suspensie te scheiden. Afhankelijk van de toepassing kunnen een of meer geïnteresseerde componenten worden geïsoleerd met behulp van de filtratietechniek. Het is een fysieke scheidingsmethode en het is erg belangrijk in chemie, voedingswetenschap en techniek om materialen met verschillende chemische samenstelling te scheiden of om verbindingen te zuiveren. Tijdens filtratie vindt scheiding plaats op een enkele of meerdere geperforeerde lagen. Bij het filteren blijven deeltjes die te groot zijn om door de gaten van de geperforeerde laag te gaan, behouden. Dan kunnen grote deeltjes een residu of caklaag vormen bovenop het filter en kunnen ook het filtergaas blokkeren, waardoor wordt voorkomen dat de vloeistoffase het filter passeert.
Figuur 1: Illustratie van eenvoudige filtratie.
Centrifugatie is een proces waarbij een centrifugeermachine wordt gebruikt om gewenste bestanddelen van een complex vloeibaar mengsel / suspensie te scheiden. Als gevolg van centrifugatie wordt het neerslag sneller en volledig verzameld op de bodem van de centrifugebuis. De overblijvende vloeistof staat bekend als de bovendrijvende vloeistof. Dit supernatant wordt dan ofwel snel uit de buis overgebracht zonder het precipitaat te verstoren, of verwijderd met behulp van een Pasteur-pipet. De deeltjes die in centrifugatie precipiteren, zijn afhankelijk van centrifugale versnelling, deeltjesgrootte en vorm, het volumegedeelte van aanwezige vaste stoffen, het dichtheidsverschil tussen het deeltje en de vloeistof, en de viscositeit.
Figuur 2: Illustratie van het centrifugatieproces
Filtratie: de handeling of het proces om iets ongewenst uit een vloeistof te verwijderen.
centrifugeren: het proces van het scheiden van lichtere delen van een oplossing of een mengsel.
Filtratie en centrifugatie kunnen aanzienlijk verschillende kenmerken hebben en ze kunnen worden onderverdeeld in de volgende subgroepen;
Filtratie: De zwaartekracht wordt gebruikt bij filtratie.
centrifugeren: De middelpuntvliedende kracht wordt gebruikt bij centrifugeren.
Filtratie: Er kunnen zeven of een geperforeerde laag of zeef of media of een fysiek membraan of filtertrechter of hun combinaties worden gebruikt. Sommige filterhulpmiddelen kunnen worden gebruikt om filtratie te helpen. Dit zijn gewoonlijk onsamendrukbare diatomeeënaarde of silica.
centrifugeren: Centrifugeermachine en centrifugebuizen worden gebruikt.
Filtratie: Grote deeltjes in het mengsel kunnen niet door de maas / geperforeerde structuur van het filter passeren, terwijl vloeistof en kleine deeltjes onder invloed van de zwaartekracht passeren en filtraat worden (Figuur 1)
centrifugeren: Het oplossingsmengsel wordt gecentrifugeerd om de zwaardere / dichtere vaste stof naar de bodem te dwingen, waar het vaak een stevige koek creëert. De vloeistof boven deze koek kan worden verwijderd of gedecanteerd. Deze methode is vooral handig voor het scheiden van vaste stoffen die niet goed filteren (bijv. Gelatineuze of fijne deeltjes). (Figuur 2)
Filtratie: Er zijn drie filtratietechnieken gebaseerd op de verwachte resultaten bekend als warme, koude en vacuümfiltratie. Hete filtratie techniek wordt voornamelijk gebruikt om vaste stoffen te scheiden van een hete oplossing. Dit wordt gebruikt om kristalontwikkeling in de filtertrechter die in contact komt met de oplossing te voorkomen. Koude filtratie techniek wordt voornamelijk gebruikt om de te kristalliseren oplossing snel af te koelen. Deze methode resulteert in de ontwikkeling van zeer kleine kristallen, die zich verzetten tegen het verkrijgen van grote kristallen door de oplossing langzaam tot kamertemperatuur af te koelen. Vacuümfiltratie methode wordt voornamelijk gebruikt voor een kleine batch van de oplossing om kleine kristallen snel uit te drogen. Dit is de meest efficiënte filtratietechniek in vergelijking met warme en koele filtratie.
centrifugeren: Er zijn drie centrifugatietechnieken namelijk micro-centrifuges, centrifuges met hoge snelheid en ultracentrifugaties. microcentrifuge wordt vaak gebruikt in onderzoeksactiviteiten om kleine volumes biologische moleculen te verwerken. Deze machine is klein genoeg om op een tafelblad te bevestigen. Snelle centrifuges kan overweg met grotere monstervolumes en wordt voornamelijk gebruikt in grootschalige industriële toepassingen. Ultra-centrifugatie wordt voornamelijk gebruikt voor onderzoeksdoeleinden, zoals het bestuderen van de eigenschappen van biologische deeltjes. Het is de meest efficiënte scheidingsmethode in vergelijking met microcentrifuges en centrifuges met hoge snelheid.
Filtratie: Het hoofddoel van filtratie is het verkrijgen van het gewenste resultaat door onzuiverheden uit een mengsel te verwijderen of, voor de isolatie van vaste stoffen uit een mengsel.
centrifugeren: Hoofddoel van centrifugeren is de isolatie van vaste stoffen uit een oplossing.
Filtratie: Eenvoudige filtratietechnieken kunnen veel tijd nodig hebben om het gewenste materiaal te scheiden en als resultaat is filtratie minder efficiënt dan centrifugeren.
centrifugeren: De scheiding gebeurt zeer snel in vergelijking met filtratietechnieken. Daarom is centrifugeren efficiënter dan filtratie.
Filtratie: Als zeer kleine hoeveelheden oplossing worden gefilterd, kan het grootste deel van deze oplossing door het filtermedium worden geabsorbeerd. Mengsels die gelatineuze of fijne deeltjes bevatten, filteren niet goed. Daarom kan voor het scheiden van deze mengsels centrifugatie worden gebruikt.
centrifugeren: Deze methode vereist knowhow en elektriciteit in vergelijking met filtratietechnieken.
Filtratie: De kosten hangen af van de complexiteit van het filtratieproces, en meestal zijn er voor eenvoudige filtratietechnieken geen elektriciteit nodig, evenals getrainde personen. Daarom kunnen de bijbehorende kosten laag zijn in vergelijking met centrifugatie.
centrifugeren: De kosten zijn hoog in vergelijking met de eenvoudige filtratietechniek omdat de centrifuge zowel elektriciteit als geschoolde technici nodig heeft.
Filtratie: Koffiefilter, waterfilter, ovens filter om deeltjes te verwijderen, Pneumatische transportsystemen gebruiken filters, in het laboratorium, een glazen trechter, een Buchner trechter of gesinterde glastrechter wordt gebruikt voor filtratie. In de menselijke nier wordt nierfiltratie gebruikt om bloed te filteren en selectieve heropname van veel elementen die van vitaal belang zijn voor het lichaam om de homeostase te behouden.
centrifugeren: Een van de meest veelvoorkomende toepassingen is de behandeling van rioolslib waar de scheiding van vaste stof uit sterk geconcentreerde suspensies. Centrifugatie wordt ook gebruikt voor het uraniumverrijkingsproces. Daarnaast wordt deze techniek gebruikt in biologisch onderzoek voor isolatie van gewenste vaste stof of vloeistof uit een mengsel. Daarnaast wordt centrifugatie gebruikt om vet uit melk te verwijderen om magere melk te produceren, om de wijn te verduidelijken en te stabiliseren en om urine-bestanddelen en bloedelementen te scheiden in forensische en medische onderzoekslaboratoria.
Samenvattend, filtratie en centrifugatie zijn verschillende scheidingstechnieken en het belangrijkste verschil tussen hen is de gebruikte kracht en scheidingsapparatuur. Dientengevolge kunnen ze substantieel verschillende toepassingen hebben.
Referenties: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. en Petrides D.P. Bioseparations Science and Engineering. Oxford University Press, 2003. Cao, W. en Demeler B. (2008). Modellering van analytische ultracentrifugatie-experimenten met een adaptieve ruimte-tijd eindige elementenoplossing voor meercomponentenreactiesystemen. Biophysical Journal, (95), 54-65.