تفاوت کلیدی – فیلتراسیون در مقابل سانتریفیوژ
قبل از اینکه به تحلیل عمیق تفاوت بین فیلتراسیون و سانتریفیوژ، دو تکنیک جداسازی بپردازیم، ابتدا اجازه دهید ببینیم که تکنیک جداسازی چیست. در علم و مهندسی زیست شناسی، از تکنیک جداسازی برای جداسازی ترکیب مورد نظر از مخلوط استفاده می شود. این یک پدیده انتقال جرم است که مخلوطی از اجزای تشکیل دهنده را به دو یا چند کسر مجزا تبدیل می کند. جداسازی مخلوط ها به تفاوت در خواص شیمیایی یا خواص فیزیکی مانند جرم، چگالی، اندازه، شکل یا میل ترکیبی شیمیایی در میان اجزای تشکیل دهنده یک مخلوط بستگی دارد.تکنیک های جداسازی اغلب با توجه به تفاوت های خاصی که برای دستیابی به جداسازی استفاده می کنند، دسته بندی می شوند. فیلتراسیون و سانتریفیوژ روش‌های جداسازی متداول هستند که فقط بر اساس حرکت فیزیکی ذرات مورد نظر هستند. تفاوت اصلی بین فیلتراسیون و سانتریفیوژ در نیرو و روش استفاده شده است. فیلتراسیون اغلب از یک تکنیک الک برای صاف کردن/حذف آلاینده ها یا مواد نامطلوب با کمک گرانش استفاده می کند. این را می توان از طریق موانع فیزیکی مانند رسانه ها، غشاها یا صافی ها به دست آورد. سانتریفیوژ از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی ترکیبات و ذرات مورد نظر بر اساس وزن مولکولی استفاده می کند. برای این جداسازی از دستگاه سانتریفیوژ استفاده می شود. ترکیبات متراکم تر به خارج از سانتریفیوژ منتقل می شوند و می توانند از آنجا خارج شوند. در این مقاله، اجازه دهید تفاوت های بین فیلتراسیون و سانتریفیوژ را توضیح دهیم.
فیلتراسیون چیست؟
فیلتراسیون برای جداسازی ذرات یا اجزای مورد نظر در یک مخلوط یا سوسپانسیون استفاده می شود.بسته به کاربرد، می توان یک یا چند جزء علاقه مند را با استفاده از تکنیک فیلتراسیون جدا کرد. این یک روش جداسازی فیزیکی است و در شیمی، علوم غذایی و مهندسی جداسازی مواد با ترکیبات شیمیایی مختلف یا خالص سازی ترکیبات بسیار مهم است. در طول فیلتراسیون، جداسازی در یک یا چند لایه سوراخ شده رخ می دهد. در فیلتر کردن، ذراتی که برای عبور از سوراخ های لایه سوراخ شده بیش از حد بزرگ هستند، حفظ می شوند. سپس، ذرات بزرگ ممکن است یک لایه باقیمانده یا کیک در بالای فیلتر تشکیل دهند و همچنین ممکن است مش فیلتر را مسدود کنند و از عبور فاز سیال از فیلتر جلوگیری کنند.
شکل 1: تصویری از فیلتراسیون ساده.
سانتریفیوژ چیست؟
سانتریفیوژ فرآیندی است که در آن از دستگاه سانتریفیوژ برای جداسازی اجزای مورد نظر از مخلوط/دوغاب مایع پیچیده استفاده می شود.در نتیجه سانتریفیوژ، رسوب با سرعت بیشتری و به طور کامل در کف لوله سانتریفیوژ جمع می شود. مایع باقی مانده به عنوان مایع رویی شناخته می شود. سپس این مایع رویی یا به سرعت از لوله بدون ایجاد اختلال در رسوب منتقل می شود یا با استفاده از پیپت پاستور خارج می شود. ذراتی که در سانتریفیوژ رسوب می کنند به شتاب گریز از مرکز، اندازه و شکل ذرات، بخش حجمی جامدات موجود، تفاوت چگالی بین ذره و سیال و ویسکوزیته بستگی دارد.
شکل 2: تصویر فرآیند سانتریفیوژ
تفاوت بین فیلتراسیون و سانتریفیوژ چیست؟
تعریف فیلتراسیون و سانتریفیوژ
فیلتراسیون: عمل یا فرآیند حذف چیزی ناخواسته از مایع.
سانتریفیوژ: فرآیند جداسازی بخش‌های سبک‌تر از محلول یا مخلوط.
ویژگی های فیلتراسیون و سانتریفیوژ
فیلتراسیون و سانتریفیوژ ممکن است ویژگی‌های متفاوتی داشته باشند و می‌توان آنها را به زیر گروه‌های زیر دسته‌بندی کرد؛
زور استفاده شده
فیلتراسیون: نیروی گرانشی در فیلتراسیون استفاده می شود.
سانتریفیوژ: نیروی گریز از مرکز در سانتریفیوژ استفاده می شود.
تجهیزات
فیلتراسیون: می توان از الک یا لایه سوراخ دار یا صافی یا مدیا یا غشای فیزیکی یا قیف فیلتر یا ترکیب آنها استفاده کرد. برخی از فیلترهای کمکی می توانند برای کمک به فیلتراسیون استفاده شوند. اینها معمولاً خاک دیاتومه یا سیلیس تراکم ناپذیر هستند.
سانتریفیوژ: از دستگاه سانتریفیوژ و لوله های سانتریفیوژ استفاده می شود.
روش عملیات
فیلتراسیون: ذرات بزرگ در مخلوط نمی توانند از ساختار مش / سوراخ شده فیلتر عبور کنند در حالی که سیال و ذرات کوچک تحت نیروی گرانش عبور می کنند و تبدیل به فیلتر می شوند (شکل 1)
سانتریفیوژ: مخلوط محلول سانتریفیوژ می شود تا جامد سنگین تر/چگال تر را به پایین فشار دهد، جایی که اغلب یک کیک سفت ایجاد می کند. مایع بالای این کیک را می توان برداشت یا ریخت. این روش به ویژه برای جداسازی جامداتی که به خوبی فیلتر نمی شوند (به عنوان مثال: ذرات ژلاتینی یا ریز) مفید است. (شکل 2)
انواع
فیلتراسیون: سه تکنیک فیلتراسیون بر اساس نتیجه پیش بینی شده وجود دارد که به عنوان فیلتراسیون گرم، سرد و خلاء شناخته می شود. روش فیلتراسیون داغ در درجه اول برای جداسازی جامدات از محلول داغ استفاده می شود. این به منظور جلوگیری از ایجاد کریستال در قیف فیلتری که با محلول در تماس است استفاده می شود. روش فیلتراسیون سرد در درجه اول برای خنک کردن سریع محلولی که باید متبلور شود استفاده می شود. این روش منجر به ایجاد کریستال های بسیار کوچک در مقابل بدست آوردن کریستال های بزرگ با سرد کردن آرام محلول تا دمای اتاق می شود. روش فیلتراسیون خلاء در درجه اول برای یک دسته کوچک از محلول برای خشک کردن سریع کریستال های کوچک استفاده می شود.این کارآمدترین روش فیلتراسیون در مقایسه با فیلتراسیون سرد و گرم است.
سانتریفیوژ: سه روش سانتریفیوژ وجود دارد که عبارتند از میکرو سانتریفیوژها، سانتریفیوژهای پرسرعت و فوق سانتریفیوژ. میکروسانتریفیوژ اغلب در فعالیت های تحقیقاتی برای پردازش حجم های کوچکی از مولکول های بیولوژیکی استفاده می شود. این دستگاه به اندازه کافی کوچک است که می توان آن را روی میز قرار داد. سانتریفیوژهای پرسرعت می‌توانند حجم نمونه‌های بیشتری را تحمل کنند و عمدتاً در کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند. اولترا سانتریفیوژ عمدتا برای اهداف تحقیقاتی مانند مطالعه خواص ذرات بیولوژیکی استفاده می شود. این کارآمدترین روش جداسازی در مقایسه با میکرو سانتریفیوژها و سانتریفیوژهای پرسرعت است.
هدف
فیلتراسیون: هدف اصلی از فیلتراسیون بدست آوردن نتیجه مطلوب با حذف ناخالصی ها از مخلوط یا جداسازی مواد جامد از مخلوط است.
سانتریفیوژ: هدف اصلی از سانتریفیوژ جداسازی جامدات از محلول است.
کارایی
فیلتراسیون: تکنیک های ساده فیلتراسیون ممکن است به زمان زیادی برای جداسازی مواد مورد نظر نیاز داشته باشند و در نتیجه، فیلتراسیون کارایی کمتری نسبت به سانتریفیوژ دارد.
سانتریفیوژ: جداسازی در مقایسه با تکنیک های فیلتراسیون بسیار سریع اتفاق می افتد. بنابراین، سانتریفیوژ کارآمدتر از فیلتراسیون است.
معایب
فیلتراسیون: اگر مقادیر بسیار کمی از محلول فیلتر شود، بیشتر این محلول ممکن است توسط محیط فیلتر جذب شود. مخلوط های حاوی ذرات ژلاتینی یا ریز به خوبی فیلتر نمی شوند. بنابراین، برای جداسازی این مخلوط ها می توان از سانتریفیوژ استفاده کرد.
سانتریفیوژ: این روش در مقایسه با تکنیک های فیلتراسیون به دانش و انرژی الکتریکی نیاز دارد.
هزینه
فیلتراسیون: هزینه به پیچیدگی فرآیند فیلتراسیون بستگی دارد و معمولاً تکنیک های ساده فیلتراسیون به نیروی برق و همچنین افراد آموزش دیده نیاز ندارند. بنابراین، هزینه مرتبط ممکن است در مقایسه با سانتریفیوژ پایین باشد.
سانتریفیوژ: هزینه در مقایسه با روش ساده فیلتراسیون بالا است زیرا سانتریفیوژ به برق و همچنین تکنسین های آموزش دیده نیاز دارد.
برنامه ها
فیلتراسیون: فیلتر قهوه، فیلتر آب، فیلتر کوره ها برای حذف ذرات، سیستم های انتقال پنوماتیک از فیلترها استفاده می کنند، در آزمایشگاه از قیف شیشه ای، قیف بوخنر یا قیف شیشه ای متخلخل برای فیلتراسیون استفاده می شود. در کلیه انسان، از فیلتراسیون کلیوی برای فیلتر کردن خون و جذب مجدد انتخابی بسیاری از عناصر حیاتی برای بدن برای حفظ هموستاز استفاده می شود.
سانتریفیوژ: یکی از رایج ترین کاربردها تصفیه لجن فاضلاب است که در آن مواد جامد از سوسپانسیون های بسیار غلیظ جدا می شود. از سانتریفیوژ برای فرآیند غنی سازی اورانیوم نیز استفاده می شود. علاوه بر آن، این تکنیک در تحقیقات بیولوژیکی برای جداسازی جامد یا مایع مورد نظر از مخلوط استفاده می شود. علاوه بر این، از سانتریفیوژ برای حذف چربی از شیر برای تولید شیر بدون چربی، شفاف سازی و تثبیت شراب و جداسازی ترکیبات ادرار و عناصر خون در آزمایشگاه های پزشکی قانونی و تحقیقات پزشکی استفاده می شود.
در نتیجه، فیلتراسیون و سانتریفیوژ تکنیک‌های جداسازی متفاوتی هستند و تفاوت اصلی بین آنها نیروی مورد استفاده و تجهیزات جداسازی است. در نتیجه، آنها ممکن است کاربردهای متفاوتی داشته باشند.
