Differenza tra filtrazione e centrifugazione

Differenza chiave - Filtrazione vs Centrifugazione
 

Prima di passare ad un'analisi approfondita della differenza tra Filtrazione e Centrifugazione, le due tecniche di separazione, vediamo prima di tutto che cos'è una tecnica di separazione. Nella scienza e ingegneria biologica, viene utilizzata una tecnica di separazione per isolare il componente desiderato da una miscela. Questo è un fenomeno di trasferimento di massa che converte una miscela di costituenti in due o più frazioni distinte. La separazione delle miscele dipende dalle differenze nelle proprietà chimiche o proprietà fisiche come massa, densità, dimensione, forma o affinità chimica, tra i costituenti di una miscela. Le tecniche di separazione sono spesso classificate in base alle differenze specifiche che utilizzano per ottenere la separazione. Filtrazione e centrifugazione sono le tecniche di separazione comunemente utilizzate basate solo sul movimento fisico delle particelle desiderate. Il differenza fondamentale fra la filtrazione e la centrifugazione sono nella forza e nel metodo utilizzati. La filtrazione utilizza spesso una tecnica di setacciatura per filtrare / rimuovere i contaminanti o i materiali indesiderati con l'aiuto della gravità. Questo può essere ottenuto attraverso barriere fisiche come supporti, membrane o colini. La centrifugazione utilizza la forza centrifuga per separare i composti desiderati e il particolato in base al peso molecolare. La centrifuga è utilizzata per questa separazione. I composti più densi si trasferiscono all'esterno della centrifuga e possono essere rimossi da lì. In questo articolo, approfondiamo le differenze tra filtrazione e centrifugazione.

Cos'è Filtration?

La filtrazione viene utilizzata per separare particelle o costituenti desiderati in una miscela o sospensione. A seconda dell'applicazione, uno o più componenti interessati possono essere isolati utilizzando la tecnica di filtrazione. È un metodo di separazione fisica ed è molto importante in chimica, scienze alimentari e ingegneria per separare materiali di diversa composizione chimica o per purificare i composti. Durante la filtrazione, la separazione avviene in uno o più strati perforati. Nel filtraggio, vengono trattenute particelle troppo grandi per passare attraverso i fori dello strato perforato. Quindi, particelle grandi possono formare uno strato di residuo o di torta sopra il filtro e possono anche bloccare la rete del filtro, impedendo alla fase fluida di attraversare il filtro.

Figura 1: illustrazione di una semplice filtrazione.

Cos'è la centrifugazione?

La centrifugazione è un processo mediante il quale a la macchina centrifuga viene utilizzata per separare i costituenti desiderati di una miscela liquida complessa / liquame. Come risultato della centrifugazione, il precipitato viene raccolto più rapidamente e completamente sul fondo della provetta da centrifuga. Il liquido rimanente è noto come il liquido supernatante. Questo surnatante viene quindi rapidamente trasferito dal tubo senza disturbare il precipitato o rimosso con una pipetta Pasteur. Le particelle che precipitano in centrifugazione dipendono dall'accelerazione centrifuga, dalla dimensione e dalla forma delle particelle, dalla porzione volumetrica dei solidi presenti, dalla differenza di densità tra la particella e il fluido e dalla viscosità.

Figura 2: illustrazione del processo di centrifugazione

Qual è la differenza tra Filtrazione e Centrifugazione?

Definizione di filtrazione e centrifugazione

Filtrazione: l'atto o il processo di rimuovere qualcosa di indesiderato da un liquido.

centrifugazione: il processo di separazione delle parti più leggere di una soluzione o di una miscela.

Caratteristiche di Filtrazione e centrifugazione

La filtrazione e la centrifugazione possono avere caratteristiche significativamente diverse e possono essere classificate in sottogruppi seguenti;

Forza usata

Filtrazione: La forza gravitazionale è utilizzata nella filtrazione.

centrifugazione: La forza centrifuga viene utilizzata nella centrifugazione.

attrezzatura

Filtrazione: Possono essere utilizzati setacci o strati perforati o filtri o supporti o membrane fisiche o imbuti per filtri o loro combinazioni. Alcuni filtri possono essere usati per aiutare la filtrazione. Queste sono comunemente terra di diatomea incomprimibile o silice.

centrifugazione: Vengono utilizzate centrifughe e provette per centrifuga.

Metodo di operazione

Filtrazione: Grandi particelle nella miscela non possono passare attraverso la maglia / struttura perforata del filtro mentre le particelle fluide e piccole passano sotto la forza di gravità diventando filtrate (Figura 1)

centrifugazione: La miscela della soluzione viene centrifugata per forzare il solido più pesante / denso sul fondo, dove spesso crea una torta solida. Il liquido sopra questa torta può essere rimosso o decantato. Questo metodo è particolarmente utile per separare i solidi che non filtrano bene (ad es .: particelle gelatinose o fini). (Figura 2)

tipi

Filtrazione: Ci sono tre tecniche di filtrazione in base al risultato atteso noto come filtrazione a caldo, a freddo e sotto vuoto. Filtrazione a caldo la tecnica viene principalmente utilizzata per separare i solidi da una soluzione calda. Questo viene utilizzato per evitare lo sviluppo di cristalli nell'imbuto del filtro che entra in contatto con la soluzione. Filtrazione a freddo la tecnica viene principalmente utilizzata per raffreddare rapidamente la soluzione da cristallizzare. Questo metodo porta allo sviluppo di cristalli molto piccoli che si oppongono all'ottenimento di cristalli grandi raffreddando lentamente la soluzione a temperatura ambiente. Filtrazione sotto vuoto il metodo è principalmente utilizzato per un piccolo lotto di soluzione per asciugare rapidamente piccoli cristalli. Questa è la tecnica di filtrazione più efficiente rispetto alla filtrazione calda e fredda.

centrifugazione: Ci sono tre tecniche di centrifugazione ovvero micro-centrifughe, centrifughe ad alta velocità e ultra-centrifugazioni. microcentrifuga è spesso usato nelle attività di ricerca per elaborare piccoli volumi di molecole biologiche. Questa macchina è abbastanza piccola da essere fissata su un tavolo. Centrifughe ad alta velocità può gestire volumi di campioni più grandi e viene utilizzato principalmente in applicazioni industriali su larga scala. Ultra-centrifugazione è usato principalmente per scopi di ricerca come lo studio delle proprietà delle particelle biologiche. È il metodo di separazione più efficiente rispetto alle micro-centrifughe e alle centrifughe ad alta velocità.

Scopo

Filtrazione: Lo scopo principale della filtrazione è ottenere il risultato desiderato rimuovendo le impurità da una miscela o, per l'isolamento dei solidi da una miscela.

centrifugazione: Lo scopo principale della centrifugazione è l'isolamento dei solidi da una soluzione.

Efficienza

Filtrazione: Le semplici tecniche di filtrazione possono richiedere molto tempo per separare il materiale desiderato e, di conseguenza, la filtrazione è meno efficiente della centrifugazione.

centrifugazione: La separazione avviene molto rapidamente rispetto alle tecniche di filtrazione. Pertanto, la centrifugazione è più efficiente della filtrazione.

svantaggi

Filtrazione: Se vengono filtrate quantità molto piccole di soluzione, la maggior parte di questa soluzione può essere assorbita dal mezzo filtrante. Le miscele contenenti particelle gelatinose o fini non filtrano bene. Pertanto, per separare queste miscele può essere utilizzata la centrifugazione.

centrifugazione: Questo metodo richiede know-how ed elettricità rispetto alle tecniche di filtrazione.

Costo

Filtrazione: Il costo dipende dalla complessità del processo di filtrazione e in genere le semplici tecniche di filtrazione non richiedono elettricità e personale addestrato. Pertanto, il costo associato può essere basso rispetto alla centrifugazione.

centrifugazione: Il costo è elevato rispetto alla semplice tecnica di filtrazione perché la centrifuga ha bisogno di elettricità e di tecnici addestrati.

applicazioni

Filtrazione: Filtro per caffè, filtro per l'acqua, filtro per forni per rimuovere le particelle, Sistemi di trasporto pneumatici con filtri, in laboratorio, un imbuto di vetro, un imbuto Buchner o un imbuto di vetro sinterizzato viene utilizzato per la filtrazione. Nel rene umano, la filtrazione renale viene utilizzata per filtrare il sangue e il riassorbimento selettivo di molti elementi vitali per il corpo per mantenere l'omeostasi.

centrifugazione: Una delle più applicazioni comuni è il trattamento dei fanghi di depurazione in cui la separazione del solido da sospensioni altamente concentrate. La centrifugazione è anche utilizzata per il processo di arricchimento dell'uranio. In aggiunta a ciò, questa tecnica viene utilizzata nella ricerca biologica per l'isolamento del solido o del liquido desiderato da una miscela. Inoltre, la centrifugazione viene utilizzata per rimuovere il grasso dal latte per produrre latte scremato, per chiarire e stabilizzare il vino e per separare i costituenti delle urine e gli elementi del sangue nei laboratori di ricerca forensi e medici.

In conclusione, la filtrazione e la centrifugazione sono diverse tecniche di separazione e la differenza chiave tra di esse è la forza utilizzata e le attrezzature di separazione. Di conseguenza, possono avere applicazioni sostanzialmente diverse.

  Riferimenti: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. e Petrides D.P. Bioseparazioni Scienza e ingegneria. Oxford University Press, 2003. Cao, W. e Demeler B. (2008). Modellazione di esperimenti analitici di ultracentrifugazione con una soluzione ad elementi finiti adattivi spazio-temporali per sistemi di reazione multicomponente. Giornale biofisico, (95), 54-65.