Hauptunterschied – Filtration vs. Zentrifugation
Bevor wir zu einer eingehenden Analyse des Unterschieds zwischen Filtration und Zentrifugation, den beiden Trenntechniken, übergehen, lassen Sie uns zuerst sehen, was eine Trenntechnik ist. In den biologischen Wissenschaften und Ingenieurwissenschaften wird eine Trenntechnik verwendet, um den gewünschten Bestandteil aus einem Gemisch zu isolieren. Dies ist ein Massenübertragungsphänomen, das eine Mischung von Bestandteilen in zwei oder mehr getrennte Fraktionen umwandelt. Die Trennung von Gemischen hängt von Unterschieden in den chemischen Eigenschaften oder physikalischen Eigenschaften wie Masse, Dichte, Größe, Form oder chemische Affinität zwischen den Bestandteilen eines Gemischs ab. Trenntechniken werden oft nach den spezifischen Unterschieden kategorisiert, die sie verwenden, um eine Trennung zu erreichen. Filtration und Zentrifugation sind die üblicherweise verwendeten Trenntechniken, die nur auf der physikalischen Bewegung der gewünschten Partikel basieren. Der Hauptunterschied zwischen Filtration und Zentrifugation liegt in der verwendeten Kraft und Methode. Die Filtration verwendet häufig eine Siebtechnik, um Verunreinigungen oder unerwünschte Materialien mit Hilfe der Schwerkraft zu filtern/zu entfernen. Dies kann durch physikalische Barrieren wie Medien, Membranen oder Siebe erreicht werden. Die Zentrifugation nutzt die Zentrifugalkraft, um die gewünschten Verbindungen und Partikel basierend auf dem Molekulargewicht zu trennen. Für diese Trennung wird eine Zentrifugenmaschine verwendet. Die dichteren Verbindungen gelangen an die Außenseite der Zentrifuge und können von dort entfernt werden. Lassen Sie uns in diesem Artikel auf die Unterschiede zwischen Filtration und Zentrifugation eingehen.
Was ist Filtration?
Filtration wird verwendet, um gewünschte Partikel oder Bestandteile in einem Gemisch oder einer Suspension abzutrennen. Je nach Anwendung können entweder eine oder mehrere interessierte Komponenten mittels Filtrationstechnik isoliert werden. Es ist ein physikalisches Trennverfahren und in der Chemie, Lebensmittelwissenschaft und Technik sehr wichtig, um Materialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung zu trennen oder Verbindungen zu reinigen. Bei der Filtration erfolgt die Trennung an einer oder mehreren perforierten Lagen. Beim Filtern werden Partikel zurückgeh alten, die zu groß sind, um durch die Löcher der perforierten Schicht zu gelangen. Dann können große Partikel eine Rückstands- oder Kuchenschicht auf dem Filter bilden und auch das Filtersieb blockieren, wodurch verhindert wird, dass die flüssige Phase den Filter passiert.
Abbildung 1: Illustration einer einfachen Filtration.
Was ist Zentrifugation?
Zentrifugation ist ein Prozess, bei dem eine Zentrifuge verwendet wird, um gewünschte Bestandteile einer komplexen flüssigen Mischung/Aufschlämmung zu trennen. Durch die Zentrifugation sammelt sich das Präzipitat schneller und vollständiger am Boden des Zentrifugenröhrchens. Die verbleibende Flüssigkeit wird als Überstandsflüssigkeit bezeichnet. Dieser Überstand wird dann entweder schnell aus dem Röhrchen überführt, ohne den Niederschlag zu stören, oder mit einer Pasteurpipette entfernt. Die bei der Zentrifugation ausfallenden Partikel hängen von der Zentrifugalbeschleunigung, der Größe und Form der Partikel, dem Volumenanteil der vorhandenen Feststoffe, dem Dichteunterschied zwischen Partikel und Flüssigkeit und der Viskosität ab.
Abbildung 2: Darstellung des Zentrifugationsprozesses
Was ist der Unterschied zwischen Filtration und Zentrifugation?
Definition von Filtration und Zentrifugation
Filtration: die Handlung oder der Prozess, etwas Unerwünschtes aus einer Flüssigkeit zu entfernen.
Zentrifugation: der Prozess der Trennung leichterer Teile einer Lösung oder eines Gemisches.
Eigenschaften von Filtration und Zentrifugation
Filtration und Zentrifugation können deutlich unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und können in folgende Untergruppen eingeteilt werden;
Force Used
Filtration: Bei der Filtration wird die Schwerkraft genutzt.
Zentrifugation: Beim Zentrifugieren wird die Zentrifugalkraft genutzt.
Ausrüstung
Filtration: Es können Siebe oder perforierte Schichten oder Siebe oder Medien oder physikalische Membranen oder Filtertrichter oder deren Kombinationen verwendet werden. Einige Filterhilfsmittel können zur Unterstützung der Filtration verwendet werden. Dies sind üblicherweise nicht komprimierbare Diatomeenerde oder Kieselerde.
Zentrifugation: Zentrifugenmaschine und Zentrifugenröhrchen werden verwendet.
Funktionsweise
Filtration: Große Partikel in der Mischung können die Maschen/perforierte Struktur des Filters nicht passieren, während Flüssigkeit und kleine Partikel unter der Schwerkraft passieren und zu Filtrat werden (Abbildung 1)
Zentrifugation: Das Lösungsgemisch wird zentrifugiert, um den schwereren/dichteren Feststoff nach unten zu drücken, wo er häufig einen festen Kuchen bildet. Die Flüssigkeit über diesem Kuchen kann entfernt oder dekantiert werden. Dieses Verfahren ist besonders nützlich zum Abtrennen von Feststoffen, die sich nicht gut filtern lassen (z. B. gallertartige oder feine Partikel). (Abbildung 2)
Typen
Filtration: Es gibt drei Filtrationstechniken, die auf dem erwarteten Ergebnis basieren und als Heiß-, K alt- und Vakuumfiltration bekannt sind. Die Heißfiltrationstechnik 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. Die K altfiltrationstechnik wird hauptsächlich verwendet, um die zu kristallisierende Lösung schnell abzukühlen. Dieses Verfahren führt zur Entwicklung sehr kleiner Kristalle im Gegensatz zum Erh alt großer Kristalle durch langsames Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur. Die Vakuumfiltrationsmethode wird hauptsächlich für eine kleine Charge der Lösung verwendet, um kleine Kristalle schnell auszutrocknen. Dies ist die effizienteste Filtrationstechnik im Vergleich zur Heiß- und K altfiltration.
Zentrifugation: Es gibt drei Zentrifugationstechniken, nämlich Mikrozentrifugen, Hochgeschwindigkeitszentrifugen und Ultrazentrifugen. Mikrozentrifugen werden häufig in Forschungsaktivitäten eingesetzt, um kleine Mengen biologischer Moleküle zu verarbeiten. Diese Maschine ist klein genug, um auf einer Tischplatte befestigt zu werden. Hochgeschwindigkeitszentrifugen können größere Probenvolumina verarbeiten und werden hauptsächlich in großtechnischen Industrieanwendungen eingesetzt. Die Ultrazentrifugation wird hauptsächlich für Forschungszwecke verwendet, beispielsweise um die Eigenschaften biologischer Partikel zu untersuchen. 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 oder Feststoffe aus einem Gemisch isoliert werden.
Zentrifugation: Hauptzweck der Zentrifugation ist die Isolierung von Feststoffen aus einer Lösung.
Effizienz
Filtration: Einfache Filtrationstechniken können viel Zeit in Anspruch nehmen, um das gewünschte Material abzutrennen, und daher ist die Filtration weniger effizient als die Zentrifugation.
Zentrifugation: Die Trennung erfolgt im Vergleich zu Filtrationstechniken sehr schnell. Zentrifugieren ist daher effizienter als Filtrieren.
Nachteile
Filtration: Wenn sehr kleine Lösungsmengen filtriert werden, kann der größte Teil dieser Lösung vom Filtermedium absorbiert werden. Mischungen, die gallertartige oder feine Partikel enth alten, lassen sich nicht gut filtern. 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 normalerweise erfordern einfache Filtrationstechniken weder Strom noch geschultes Personal. Daher können die damit verbundenen Kosten im Vergleich zur Zentrifugation gering sein.
Zentrifugation: Die Kosten sind im Vergleich zu einer einfachen Filtrationstechnik hoch, da die Zentrifuge sowohl Strom als auch geschulte Techniker benötigt.
Bewerbungen
Filtration: Kaffeefilter, Wasserfilter, Ofenfilter zur Entfernung von Partikeln, pneumatische Fördersysteme verwenden Filter, im Labor wird ein Glastrichter, ein Büchnertrichter oder ein Sinterglastrichter zur Filtration verwendet. In der menschlichen Niere wird die Nierenfiltration verwendet, um das Blut zu filtern und viele Elemente, die für den Körper lebenswichtig sind, um die Homöostase aufrechtzuerh alten, selektiv wieder aufzunehmen.
Zentrifugation: Eine der häufigsten Anwendungen ist die Behandlung von Klärschlamm, bei der Feststoffe aus hochkonzentrierten Suspensionen abgetrennt werden. Die Zentrifugation wird auch für den Urananreicherungsprozess verwendet. Darüber hinaus wird diese Technik in der biologischen Forschung zur Isolierung gewünschter Feststoffe oder Flüssigkeiten aus einem Gemisch verwendet. Darüber hinaus wird die Zentrifugation zur Entfettung von Milch zur Herstellung von Magermilch, zur Klärung und Stabilisierung des Weins sowie zur Abtrennung von Urinbestandteilen und Blutbestandteilen in forensischen und medizinischen Forschungslabors eingesetzt.
Zusammenfassend sind Filtration und Zentrifugation unterschiedliche Trenntechniken und der Hauptunterschied zwischen ihnen ist die verwendete Kraft und Trennausrüstung. Infolgedessen können sie erheblich unterschiedliche Anwendungen haben.
