Différence entre filtration et centrifugation

Différence clé - Filtration vs Centrifugation
 

Avant de passer à une analyse approfondie de la différence entre filtration et centrifugation, les deux techniques de séparation, voyons d’abord ce qu’est une technique de séparation. En sciences biologiques et en génie, une technique de séparation est utilisée pour isoler le constituant souhaité d'un mélange. Il s'agit d'un phénomène de transfert de masse qui convertit un mélange de constituants en deux fractions distinctes ou plus. La séparation des mélanges dépend des différences de propriétés chimiques ou physiques, telles que la masse, la densité, la taille, la forme ou l'affinité chimique, parmi les composants d'un mélange. Les techniques de séparation sont souvent classées en fonction des différences spécifiques qu’elles utilisent pour obtenir la séparation. La filtration et la centrifugation sont les techniques de séparation couramment utilisées, basées uniquement sur le mouvement physique des particules souhaitées. le différence clé entre la filtration et la centrifugation sont dans la force et la méthode utilisées. La filtration utilise souvent une technique de tamisage pour filtrer / éliminer les contaminants ou les matériaux indésirables à l'aide de la gravité. Ceci peut être réalisé à travers des barrières physiques telles que des médias, des membranes ou des filtres. La centrifugation utilise la force centrifuge pour séparer les composés souhaités et les particules en fonction du poids moléculaire. Une centrifugeuse est utilisée pour cette séparation. Les composés les plus denses sont transférés à l'extérieur de la centrifugeuse et peuvent en être retirés. Dans cet article, développons les différences entre filtration et centrifugation.

Qu'est-ce que la filtration??

La filtration est utilisée pour séparer les particules ou les constituants désirés dans un mélange ou une suspension. Selon l'application, un ou plusieurs composants intéressés peuvent être isolés à l'aide d'une technique de filtration. Il est une méthode de séparation physique et il est très important en chimie, en sciences de l'alimentation et en ingénierie de séparer des matériaux de composition chimique différente ou de purifier des composés. Pendant la filtration, la séparation se produit au niveau d'une ou plusieurs couches perforées. Lors du filtrage, les particules trop grosses pour passer à travers les trous de la couche perforée sont retenues. Ensuite, les grosses particules peuvent former une couche de résidus ou de gâteau au-dessus du filtre et peuvent également bloquer le tamis du filtre, empêchant ainsi la phase fluide de traverser le filtre..

Figure 1: Illustration de la filtration simple.

Qu'est-ce que la centrifugation?

La centrifugation est un processus par lequel un une centrifugeuse est utilisée pour séparer les constituants souhaités d'un mélange liquide complexe. À la suite de la centrifugation, le précipité est plus rapidement et complètement recueilli au fond du tube à centrifuger. Le liquide restant est appelé liquide surnageant. Ce surnageant est ensuite soit rapidement transféré du tube sans perturber le précipité, soit éliminé à l'aide d'une pipette Pasteur. Les particules précipitant dans la centrifugation dépendent de l'accélération centrifuge, de la taille et de la forme des particules, du volume de matières solides présentes, de la différence de densité entre la particule et le fluide et de la viscosité..

Figure 2: Illustration du processus de centrifugation

Quelle est la différence entre la filtration et la centrifugation?

Définition de la filtration et de la centrifugation

Filtration: l'acte ou le processus d'élimination de quelque chose de indésirable dans un liquide.

Centrifugation: le processus de séparation de parties plus légères d'une solution ou d'un mélange.

Caractéristiques de Filtration et Centrifugation

La filtration et la centrifugation peuvent avoir des caractéristiques très différentes et peuvent être classées dans les sous-groupes suivants;

Force utilisée

Filtration: La force de gravitation est utilisée dans la filtration.

Centrifugation: La force centrifuge est utilisée en centrifugation.

Équipement

Filtration: Vous pouvez utiliser des tamis ou une couche perforée, un filtre, un média, une membrane physique ou un entonnoir de filtration ou leurs combinaisons. Certains auxiliaires de filtration peuvent être utilisés pour faciliter la filtration. Ce sont généralement de la terre de diatomées ou de la silice incompressible.

Centrifugation: Une centrifugeuse et des tubes à centrifuger sont utilisés.

Mode opératoire

Filtration: Les grosses particules dans le mélange ne peuvent pas traverser la structure maillée / perforée du filtre, tandis que les petites particules et les fluides passent sous l’effet de la gravité et deviennent filtrat (Figure 1).

Centrifugation: Le mélange de solution est centrifugé pour forcer le solide plus lourd / plus dense vers le bas, où il crée fréquemment un gâteau ferme. Le liquide situé au-dessus de ce gâteau peut être retiré ou décanté. Cette méthode est particulièrement utile pour séparer les solides mal filtrés (exemple: particules gélatineuses ou fines). (Figure 2)

Les types

Filtration: Il y a trois techniques de filtration basé sur le résultat attendu connu sous le nom de filtration à chaud, à froid et sous vide. Filtration à chaud Cette technique est principalement utilisée pour séparer les solides d’une solution chaude. Ceci est utilisé afin d'éviter le développement de cristaux dans l'entonnoir du filtre qui entre en contact avec la solution. Filtration à froid Cette technique est principalement utilisée pour refroidir rapidement la solution à cristalliser. Cette méthode aboutit au développement de très petits cristaux contrairement à l’obtention de gros cristaux en refroidissant lentement la solution à température ambiante.. Filtration sous vide Cette méthode est principalement utilisée pour un petit lot de solution afin de sécher rapidement les petits cristaux. C'est la technique de filtration la plus efficace par rapport à la filtration à chaud et à froid.

Centrifugation: Il y a trois techniques de centrifugation à savoir micro-centrifugeuses, centrifugeuses à grande vitesse et ultra-centrifugations. Micro-centrifugeuse est souvent utilisé dans des activités de recherche pour traiter de petits volumes de molécules biologiques. Cette machine est assez petite pour se fixer sur une table. Centrifugeuses à grande vitesse peut traiter des volumes d'échantillons plus importants et est principalement utilisé dans les applications industrielles à grande échelle. Ultra-centrifugation est principalement utilisé à des fins de recherche telles que l'étude des propriétés des particules biologiques. C'est la méthode de séparation la plus efficace par rapport aux micro-centrifugeuses et aux centrifugeuses à grande vitesse.

Objectif

Filtration: L'objectif principal de la filtration est d'obtenir le résultat souhaité en éliminant les impuretés d'un mélange ou en isolant les solides d'un mélange..

Centrifugation: La centrifugation a pour but principal d'isoler les solides d'une solution.

Efficacité

Filtration: Les techniques de filtration simples peuvent nécessiter beaucoup de temps pour séparer le matériau souhaité et, par conséquent, la filtration est moins efficace que la centrifugation.

Centrifugation: La séparation se produit très rapidement par rapport aux techniques de filtration. Par conséquent, la centrifugation est plus efficace que la filtration.

Désavantages

Filtration: Si de très petites quantités de solution sont filtrées, la majeure partie de cette solution peut être absorbée par le média filtrant. Les mélanges contenant des particules gélatineuses ou fines ne filtrent pas bien. Par conséquent, pour séparer ces mélanges, la centrifugation peut être utilisée.

Centrifugation: Cette méthode nécessite du savoir-faire et de l'électricité par rapport aux techniques de filtration.

Coût

Filtration: Le coût dépend de la complexité du processus de filtration et les techniques de filtration simples ne nécessitent généralement pas d'électricité, pas plus que des personnes formées. Par conséquent, le coût associé peut être faible comparé à la centrifugation.

Centrifugation: Le coût est élevé par rapport à la technique de filtration simple car la centrifugeuse a besoin d'électricité ainsi que de techniciens qualifiés.

Applications

Filtration: Filtre à café, filtre à eau, filtre de fournaise pour éliminer les particules, systèmes de transport pneumatiques utilisent des filtres, en laboratoire, un entonnoir en verre, un entonnoir de Buchner ou un entonnoir en verre fritté est utilisé pour la filtration. Dans le rein humain, la filtration rénale est utilisée pour filtrer le sang et la réabsorption sélective de nombreux éléments essentiels au maintien de l'homéostasie..

Centrifugation: Un des plus applications communes est le traitement des boues d’épuration qui consiste à séparer les solides des suspensions fortement concentrées. La centrifugation est également utilisée pour l'enrichissement de l'uranium. En plus de cela, cette technique est utilisée dans la recherche biologique pour l'isolement du solide ou du liquide souhaité à partir d'un mélange. En outre, la centrifugation est utilisée pour extraire les matières grasses du lait afin de produire du lait écrémé, pour clarifier et stabiliser le vin et pour séparer les constituants de l'urine et les éléments sanguins dans les laboratoires de recherche médico-légale et médicale.

En conclusion, la filtration et la centrifugation sont des techniques de séparation différentes et la différence essentielle entre elles est la force utilisée et les équipements de séparation. En conséquence, ils peuvent avoir des applications très différentes.

  Références: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. et Petrides D.P. Bioséparations Science et Ingénierie. Oxford University Press, 2003. Cao, W. et Demeler B. (2008). Modélisation d'analyses d'ultracentrifugation analytique avec une solution d'éléments finis spatio-temporelle adaptative pour les systèmes à réaction multi-composants. Journal biophysique, (95), 54-65.