Unterschied zwischen Filtration und Zentrifugation | Filtration gegen Zentrifugation
Bevor wir zu einer eingehenden Analyse des Unterschieds zwischen Filtration und Zentrifugation übergehen, betrachten wir zunächst die Trennungstechniken. In der biologischen Wissenschaft und Technik wird eine Trenntechnik verwendet, um den gewünschten Bestandteil aus einer Mischung zu isolieren. Dies ist ein Stoffübertragungsphänomen, das ein Gemisch von Bestandteilen in zwei oder mehr verschiedene 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 einer Mischung ab. Trenntechniken werden häufig nach den spezifischen Unterschieden kategorisiert, die sie zur Trennung verwenden. Filtration und Zentrifugation sind die üblicherweise verwendeten Trennverfahren, die nur auf der physikalischen Bewegung der gewünschten Teilchen basieren. Die Schlüsseldifferenz zwischen Filtration und Zentrifugation liegt in der verwendeten Kraft und Methode. Bei der Filtration wird häufig eine Siebtechnik eingesetzt, um Schadstoffe oder unerwünschte Materialien mit Hilfe der Schwerkraft zu belasten bzw. zu entfernen. Dies kann durch physikalische Barrieren wie Medien, Membranen oder Siebe erreicht werden. Die Zentrifugation nutzt die Zentrifugalkraft, um die gewünschten Verbindungen und Teilchen auf der Basis des Molekulargewichts zu trennen. Für diese Trennung wird eine Zentrifugenmaschine verwendet. Die dichteren Verbindungen übertragen sich nach außerhalb der Zentrifuge und können von dort entfernt werden. In diesem Artikel wollen wir die Unterschiede zwischen Filtration und Zentrifugation erläutern.
Was ist Filtration?
Die Filtration wird verwendet, um gewünschte Partikel oder Bestandteile in einer Mischung oder Suspension zu trennen. Abhängig von der Anwendung können entweder eine oder mehrere interessierende Komponenten mittels Filtrationstechnik isoliert werden. Es ist eine physikalische Trennmethode , und es ist sehr wichtig in der Chemie, in der Lebensmittelwissenschaft und in der Technik, Materialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung zu trennen oder Verbindungen zu reinigen. Während der Filtration erfolgt die Trennung an einer einzelnen oder mehreren perforierten Schicht (en). Beim Filtern werden Teilchen, die zu groß sind, um durch die Löcher der perforierten Schicht hindurchzutreten, beibehalten. Dann können große Partikel eine Rückstands- oder Kuchenschicht auf dem Filter bilden und das Filtergitter blockieren, wodurch verhindert wird, dass die flüssige Phase den Filter durchquert.
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Abbildung 1: Darstellung der einfachen Filtration.
Was ist Zentrifugation?
Die Zentrifugation ist ein Verfahren, bei dem eine Zentrifugenmaschine verwendet wird, um die gewünschten Bestandteile einer komplexen flüssigen Mischung / Aufschlämmung zu trennen. Durch Zentrifugation wird der Niederschlag schneller und vollständiger am Boden des Zentrifugenröhrchens gesammelt. Die verbleibende Flüssigkeit ist als die Überstandsflüssigkeit bekannt. Dieser Überstand wird dann entweder schnell aus dem Rohr übertragen, ohne den Niederschlag zu stören, oder mit einer Pasteur-Pipette 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 dem Partikel und der Flüssigkeit und der Viskosität ab.
Abbildung 2: Darstellung des Zentrifugationsprozesses
Was ist der Unterschied zwischen Filtration und Zentrifugation?
Definition von Filtration und Zentrifugation
Filtration: Vorgang oder Prozess zur Entfernung von unerwünschtem Material aus einer Flüssigkeit.
Zentrifugation: Verfahren zum Abtrennen leichterer Anteile einer Lösung oder eines Gemisches.
Eigenschaften von Filtration und Zentrifugation
Filtration und Zentrifugation können signifikante Unterschiede aufweisen und in folgende Untergruppen unterteilt werden:
Force Used
Filtration: Die Schwerkraft wird bei der Filtration verwendet.
Zentrifugation: Die Zentrifugalkraft wird beim Zentrifugieren verwendet.
Ausrüstung
Filtration: Siebe oder perforierte Schicht oder Sieb oder Medium oder physikalische Membran oder Filtertrichter oder deren Kombinationen können verwendet werden. Einige Filterhilfen können verwendet werden, um die Filtration zu unterstützen. Dies sind üblicherweise inkompressible Diatomeenerde oder Siliciumdioxid.
Zentrifugation: Zentrifugen- und Zentrifugenröhrchen werden verwendet.
Betriebsweise
Filtration: Große Partikel in der Mischung können nicht durch die Maschen- / Perforationsstruktur des Filters hindurchtreten, während Flüssigkeit und kleine Partikel unter der Schwerkraft zu Filtrat gelangen (Abbildung 1) Zentrifugieren:
Das Lösungsgemisch wird zentrifugiert, um den schwereren / dichteren Feststoff auf den Boden zu drücken, wo er häufig einen festen Kuchen erzeugt. Die Flüssigkeit oberhalb dieses Kuchens kann entfernt oder dekantiert werden. Diese Methode eignet sich besonders zum Abscheiden von Feststoffen, die nicht gut filtrieren (z. B. gelartige oder feine Teilchen). (Abbildung 2) Typen
Filtration:
Es gibt drei Filtrationstechniken , basierend auf dem erwarteten Ergebnis, das als Heiß-, Kalt- und Vakuumfiltration bekannt ist. Die Technik der Heißfiltration wird hauptsächlich verwendet, um Feststoffe von einer heißen Lösung zu trennen. Dies wird verwendet, um eine Kristallentwicklung im Filtertrichter zu vermeiden, der mit der Lösung in Kontakt kommt. Die Technik der Kaltfiltration dient in erster Linie dazu, die zu kristallisierende Lösung schnell zu kühlen. Dieses Verfahren führt zur Entwicklung von sehr kleinen Kristallen, die sich gegen große Kristalle durch langsames Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur richten. Vakuum-Filtration Methode wird vor allem für eine kleine Charge der Lösung verwendet, um kleine Kristalle schnell auszutrocknen. Dies ist die effizienteste Filtrationstechnik im Vergleich zur Heiß- und Kühlfiltration. Zentrifugation:
Es gibt drei Zentrifugationstechniken , nämlich Mikrozentrifugen, Hochgeschwindigkeitszentrifugen und Ultrazentrifugationen. Die Mikrozentrifuge wird häufig in Forschungsaktivitäten verwendet, um kleine Mengen biologischer Moleküle zu verarbeiten. Diese Maschine ist klein genug, um auf einer Tischplatte befestigt zu werden. Hochgeschwindigkeitszentrifugen können größere Probenvolumina bewältigen und werden hauptsächlich in großtechnischen Anwendungen eingesetzt. Die Ultrazentrifugation wird vorwiegend für Forschungszwecke wie die Untersuchung von Eigenschaften biologischer Partikel verwendet. Es ist das effizienteste Trennverfahren im Vergleich zu Mikrozentrifugen und Hochgeschwindigkeitszentrifugen. Zweck
Filtration:
Hauptzweck der Filtration ist das gewünschte Ergebnis durch Entfernung von Verunreinigungen aus einem Gemisch oder zur Isolierung von Feststoffen aus einem Gemisch. Zentrifugation:
Hauptzweck der Zentrifugation ist die Isolierung von Feststoffen aus einer Lösung. Effizienz
Filtration:
Einfache Filtrationstechniken benötigen viel Zeit, um das gewünschte Material abzutrennen, und als Ergebnis ist die Filtration weniger effizient als die Zentrifugation. Zentrifugation:
Die Trennung erfolgt sehr schnell im Vergleich zu Filtrationstechniken. Daher ist die Zentrifugation effizienter als die Filtration. Nachteile
Filtration:
Wenn sehr kleine Mengen an Lösung filtriert werden, kann ein Großteil dieser Lösung vom Filtermedium absorbiert werden. Gemische, die gelartige oder feine Teilchen enthalten, filtern nicht gut. Um diese Mischungen zu trennen, kann daher eine Zentrifugation verwendet werden. Zentrifugation:
Diese Methode erfordert Know-how und Elektrizität im Vergleich zu Filtrationstechniken. Kosten
Filtration:
Die Kosten hängen von der Komplexität des Filtrationsverfahrens ab. In der Regel erfordern einfache Filtrationstechniken weder Elektrizität noch geschulte Personen. Daher können die damit verbundenen Kosten im Vergleich zur Zentrifugation niedrig sein. Zentrifugation:
Die Kosten sind im Vergleich zur einfachen Filtrationstechnik hoch, da die Zentrifuge sowohl Strom als auch geschulte Techniker benötigt. Anwendungen
Filtration:
Kaffeefilter, Wasserfilter, Öfen Filter zum Entfernen von Partikeln, Pneumatische Fördersysteme verwenden Filter, im Labor wird ein Glastrichter, ein Buchner-Trichter oder Sinterglastrichter zur Filtration eingesetzt. In der menschlichen Niere wird die Nierenfiltration verwendet, um Blut und selektive Resorption vieler Elemente zu filtern, die für den Körper lebenswichtig sind, um die Homöostase aufrechtzuerhalten. Zentrifugation:
Eine der häufigsten Anwendungen ist die Behandlung von Klärschlamm, bei der die Trennung von festen und hochkonzentrierten Suspensionen erfolgt. Die Zentrifugation wird auch für den Urananreicherungsprozess verwendet. Darüber hinaus wird diese Technik in der biologischen Forschung zur Isolierung von gewünschtem Feststoff oder Flüssigkeit aus einer Mischung verwendet.Darüber hinaus wird durch Zentrifugation Fett aus der Milch entfernt, um Magermilch zu produzieren, den Wein zu klären und zu stabilisieren sowie Urinbestandteile und Blutbestandteile in forensischen und medizinischen Forschungslabors zu trennen. Abschließend sind Filtration und Zentrifugation verschiedene Trenntechniken, und der Hauptunterschied zwischen ihnen besteht in der verwendeten Kraft- und Trennvorrichtung. Infolgedessen können sie wesentlich unterschiedliche Anwendungen haben.
Referenzen: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. und Petrides D. P. Bioseparations Science and Engineering. Oxford University Press, 2003. Cao, W. und Demeler B. (2008). Modellierung von analytischen Ultrazentrifugationsexperimenten mit einer adaptiven Raumzeit-Lösung für Mehrkomponentenreaktionssysteme.
Biophysical Journal, (95), 54-65.
