Różnica między filtracją a wirowaniem

Kluczowa różnica - filtracja vs. wirowanie
 

Zanim przejdziemy do dogłębnej analizy różnicy między filtracją a wirowaniem, dwie techniki separacji, najpierw zobaczmy, czym jest technika separacji. W naukach biologicznych i inżynierii stosowana jest technika separacji w celu wyizolowania pożądanego składnika z mieszaniny. Jest to zjawisko przenoszenia masy, które przekształca mieszaninę składników w dwie lub więcej odrębnych frakcji. Rozdzielanie mieszanin zależy od różnic we właściwościach chemicznych lub właściwościach fizycznych, takich jak masa, gęstość, rozmiar, kształt lub powinowactwo chemiczne, między składnikami mieszaniny. Techniki separacji są często kategoryzowane według konkretnych różnic, których używają do osiągnięcia separacji. Filtracja i wirowanie to powszechnie stosowane techniki separacji oparte jedynie na fizycznym ruchu pożądanych cząstek. The kluczowa różnica pomiędzy filtracja i wirowanie odbywa się przy użyciu siły i metody. Filtracja często wykorzystuje technikę sitową do odcedzania / usuwania zanieczyszczeń lub niepożądanych materiałów za pomocą grawitacji. Można to osiągnąć poprzez fizyczne bariery, takie jak media, membrany lub filtry. Wirowanie wykorzystuje siłę odśrodkową do oddzielenia pożądanych związków i cząstek stałych w oparciu o masę cząsteczkową. Do tego rozdzielenia używana jest wirówka. Gęstsze związki przenoszą się na zewnątrz wirówki i można je stamtąd usunąć. W tym artykule omówimy różnice między filtracją a wirowaniem.

Co to jest filtracja?

Filtracja służy do oddzielania pożądanych cząstek lub składników w mieszaninie lub zawiesinie. W zależności od zastosowania można izolować jeden lub więcej zainteresowanych elementów za pomocą techniki filtracji. To jest metoda separacji fizycznej bardzo ważne jest w chemii, nauce o żywności i inżynierii oddzielanie materiałów o różnym składzie chemicznym lub oczyszczanie związków. Podczas filtracji separacja zachodzi w jednej lub wielu perforowanych warstwach. Podczas filtrowania zatrzymywane są cząstki, które są zbyt duże, aby przejść przez otwory perforowanej warstwy. Następnie duże cząstki mogą tworzyć osad lub warstwę placka na górze filtra, a także mogą blokować siatkę filtra, zapobiegając przechodzeniu fazy ciekłej przez filtr.

Ryc. 1: Ilustracja prostej filtracji.

Co to jest wirowanie?

Wirowanie to proces, w którym a wirówka służy do oddzielania pożądanych składników złożonej ciekłej mieszaniny / zawiesiny. W wyniku wirowania osad szybciej i całkowicie gromadzi się na dnie probówki wirówkowej. Pozostała ciecz jest znana jako ciecz nadsączowa. Ten supernatant jest następnie albo szybko przenoszony z probówki bez naruszania osadu, albo usuwany za pomocą pipety Pasteura. Cząsteczki wytrącające się podczas wirowania zależą od przyspieszenia odśrodkowego, wielkości i kształtu cząstek, części objętościowej obecnych ciał stałych, różnicy gęstości między cząstką a płynem oraz lepkości.

Ryc. 2: Ilustracja procesu wirowania

Jaka jest różnica między filtracją a wirowaniem?

Definicja filtracji i wirowania

Filtrowanie: czynność lub proces usuwania czegoś niechcianego z płynu.

Wirowanie: proces oddzielania jaśniejszych porcji roztworu lub mieszaniny.

Charakterystyka Filtracja i wirowanie

Filtracja i wirowanie mogą mieć znacznie różne cechy i można je podzielić na następujące podgrupy;

Siła używana

Filtrowanie: Siła grawitacyjna jest wykorzystywana w filtracji.

Wirowanie: Siła odśrodkowa jest używana do wirowania.

Ekwipunek

Filtrowanie: Można zastosować sita lub warstwę perforowaną lub sitko lub media lub fizyczną membranę lub lejek filtra lub ich kombinacje. Niektóre pomoce filtracyjne mogą być użyte w celu ułatwienia filtracji. Są to zwykle nieściśliwa ziemia okrzemkowa lub krzemionka.

Wirowanie: Używane są wirówki i probówki wirówkowe.

Metoda operacji

Filtrowanie: Duże cząstki w mieszaninie nie mogą przenikać przez siatkę / perforowaną strukturę filtra, podczas gdy płyn i małe cząstki przechodzą pod wpływem siły grawitacji i stają się filtratami (rysunek 1)

Wirowanie: Mieszaninę roztworu odwirowuje się w celu wypchnięcia cięższej / gęstszej substancji stałej na dno, gdzie często tworzy twardy placek. Ciecz powyżej tego placka można usunąć lub zdekantować. Ta metoda jest szczególnie przydatna do oddzielania ciał stałych, które nie filtrują się dobrze (np. Żelatynowe lub drobne cząstki). (Rysunek 2)

Rodzaje

Filtrowanie: Tam są trzy techniki filtracji w oparciu o oczekiwany wynik znany jako filtracja na gorąco, na zimno i próżnia. Filtracja na gorąco technika jest stosowana przede wszystkim do oddzielania ciał stałych od gorącego roztworu. Jest to stosowane w celu uniknięcia tworzenia się kryształów w lejku filtracyjnym, który wchodzi w kontakt z roztworem. Filtracja na zimno technika jest stosowana przede wszystkim do szybkiego chłodzenia krystalizowanego roztworu. Ta metoda powoduje powstawanie bardzo małych kryształów w przeciwieństwie do uzyskiwania dużych kryształów przez powolne chłodzenie roztworu do temperatury pokojowej. Filtracja próżniowa Metoda jest stosowana przede wszystkim do małej partii roztworu, aby szybko wysuszyć małe kryształy. Jest to najbardziej wydajna technika filtracji w porównaniu do filtracji na gorąco i na zimno.

Wirowanie: Tam są trzy techniki wirowania mianowicie mikrowirówki, wirówki o dużej prędkości i ultrawirówki. Mikrowirówka jest często wykorzystywany w działaniach badawczych do przetwarzania małych ilości cząsteczek biologicznych. Ta maszyna jest na tyle mała, że ​​można ją zamocować na stole. Wirówki o dużej prędkości radzi sobie z większymi objętościami próbek i są używane głównie w aplikacjach przemysłowych na dużą skalę. Ultra wirowanie jest wykorzystywany głównie do celów badawczych, takich jak badanie właściwości cząstek biologicznych. Jest to najbardziej wydajna metoda separacji w porównaniu do mikrowirówek i wirówek o dużej prędkości.

Cel, powód

Filtrowanie: Głównym celem filtracji jest uzyskanie pożądanego wyniku przez usunięcie zanieczyszczeń z mieszaniny lub, w celu izolacji ciał stałych z mieszaniny.

Wirowanie: Głównym celem wirowania jest izolacja ciał stałych z roztworu.

Wydajność

Filtrowanie: Proste techniki filtracji mogą wymagać dużo czasu, aby oddzielić pożądany materiał, w wyniku czego filtracja jest mniej wydajna niż wirowanie.

Wirowanie: Rozdzielanie zachodzi bardzo szybko w porównaniu do technik filtracji. Dlatego wirowanie jest bardziej wydajne niż filtracja.

Niedogodności

Filtrowanie: Jeżeli bardzo małe ilości roztworu są filtrowane, większość tego roztworu może zostać wchłonięta przez medium filtracyjne. Mieszaniny zawierające galaretowate lub drobne cząstki nie filtrują się dobrze. Dlatego do rozdzielenia tych mieszanin można zastosować wirowanie.

Wirowanie: Ta metoda wymaga know-how i energii elektrycznej w porównaniu do technik filtracji.

Koszt

Filtrowanie: Koszt zależy od złożoności procesu filtracji i zwykle proste techniki filtracji nie wymagają energii elektrycznej, a także przeszkolonych osób. Dlatego związany z tym koszt może być niski w porównaniu do wirowania.

Wirowanie: Koszt jest wysoki w porównaniu z prostą techniką filtracji, ponieważ wirówka potrzebuje prądu, a także wyszkolonych techników.

Aplikacje

Filtrowanie: Filtr do kawy, filtr wody, filtr piecowy do usuwania cząstek, pneumatyczne systemy transportujące wykorzystują filtry, w laboratorium do filtracji stosuje się lejek szklany, lejek Buchnera lub lejek ze spiekanego szkła. W ludzkiej nerce filtracja nerkowa służy do filtrowania krwi i selektywnego ponownego wchłaniania wielu elementów niezbędnych dla organizmu w celu utrzymania homeostazy.

Wirowanie: Jeden z najbardziej wspólne aplikacje to obróbka osadów ściekowych polegająca na oddzielaniu ciał stałych od wysoce stężonych zawiesin. Wirowanie stosuje się również w procesie wzbogacania uranu. Oprócz tego technika ta jest stosowana w badaniach biologicznych do izolacji pożądanego ciała stałego lub cieczy z mieszaniny. Ponadto wirowanie służy do usuwania tłuszczu z mleka w celu wytworzenia odtłuszczonego mleka, do klarowania i stabilizacji wina oraz do oddzielania składników moczu i składników krwi w laboratoriach kryminalistycznych i medycznych.

Podsumowując, filtracja i wirowanie to różne techniki separacji, a kluczową różnicą między nimi jest wykorzystywana siła i sprzęt do separacji. W rezultacie mogą mieć zasadniczo różne zastosowania.

  Referencje: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. i Petrides D.P. Nauki i inżynieria bioseparacji. Oxford University Press, 2003. Cao, W. i Demeler B. (2008). Modelowanie analityczne eksperymenty ultrawirowania z adaptacyjnym rozwiązaniem czasoprzestrzennym w elementach skończonych dla wieloskładnikowych systemów reagujących. Biophysical Journal, (95), 54–65.