Anahtar Fark – Filtrasyon ve Santrifüjleme
İki ayırma tekniği olan Filtrasyon ve Santrifüjleme arasındaki farkın derinlemesine analizine geçmeden önce, ayırma tekniğinin ne olduğunu görelim. Biyoloji bilimi ve mühendisliğinde, istenen bileşeni bir karışımdan izole etmek için bir ayırma tekniği kullanılır. Bu, bileşenlerin bir karışımını iki veya daha fazla farklı fraksiyona dönüştüren bir kütle transferi olgusudur. Karışımların ayrılması, bir karışımın bileşenleri arasındaki kimyasal özelliklerdeki veya kütle, yoğunluk, boyut, şekil veya kimyasal afinite gibi fiziksel özelliklerdeki farklılıklara bağlıdır. Ayırma teknikleri genellikle ayırmayı sağlamak için kullandıkları belirli farklılıklara göre kategorize edilir. Filtrasyon ve santrifüjleme, yalnızca istenen parçacıkların fiziksel hareketine dayanan yaygın olarak kullanılan ayırma teknikleridir. Filtrasyon ve santrifüj arasındaki temel fark, kullanılan kuvvet ve yöntemdedir. Filtrasyon, kirleticileri veya istenmeyen malzemeleri yerçekimi yardımıyla süzmek/çıkartmak için genellikle bir eleme tekniği kullanır. Bu, ortam, membranlar veya süzgeçler gibi fiziksel engeller yoluyla elde edilebilir. Santrifüjleme, istenen bileşikleri ve partikülü moleküler ağırlığa göre ayırmak için merkezkaç kuvvetini kullanır. Bu ayırma için santrifüj makinesi kullanılır. Daha yoğun bileşikler santrifüjün dışına aktarılır ve oradan çıkarılabilir. Bu yazıda filtrasyon ve santrifüj arasındaki farkları inceleyelim.
Filtrasyon Nedir?
Filtrasyon, bir karışım veya süspansiyondaki istenen parçacıkları veya bileşenleri ayırmak için kullanılır. Uygulamaya bağlı olarak, filtrasyon tekniği kullanılarak bir veya daha fazla ilgili bileşen izole edilebilir. Fiziksel bir ayırma yöntemidir ve kimya, gıda bilimi ve mühendislikte farklı kimyasal bileşime sahip malzemeleri ayırmak veya bileşikleri saflaştırmak için çok önemlidir. Süzme sırasında, bir veya birden çok delikli katmanda/katmanlarda ayrılma meydana gelir. Filtrelemede, delikli tabakanın deliklerinden geçemeyecek kadar büyük partiküller tutulur. Ardından, büyük partiküller filtrenin üstünde bir tortu veya kek tabakası oluşturabilir ve ayrıca filtre ağını tıkayarak sıvı fazın filtreyi geçmesini engelleyebilir.
Şekil 1: Basit filtrelemenin gösterimi.
Santrifüjleme Nedir?
Santrifüjleme, bir santrifüj makinesinin karmaşık bir sıvı karışımın/bulamacın istenen bileşenlerini ayırmak için kullanıldığı bir işlemdir. Santrifüjleme sonucunda çökelti daha hızlı ve tam olarak santrifüj tüpünün tabanında toplanır. Kalan sıvı, süpernatan sıvı olarak bilinir. Bu süpernatant daha sonra ya çökeltiyi bozmadan tüpten hızla aktarılır ya da bir Pasteur pipeti kullanılarak çıkarılır. Santrifüjlemede çöken parçacıklar, santrifüj ivmesine, parçacıkların boyutuna ve şekline, mevcut katıların hacim kısmına, parçacık ile sıvı arasındaki yoğunluk farkına ve viskoziteye bağlıdır.
Şekil 2: Santrifüj işleminin gösterimi
Filtrasyon ve Santrifüjleme arasındaki fark nedir?
Filtrasyon ve Santrifüjlemenin Tanımı
Filtrasyon: Bir sıvıdan istenmeyen bir şeyi çıkarma eylemi veya işlemi.
Santrifüjleme: Bir çözeltinin veya karışımın daha hafif kısımlarını ayırma işlemi.
Filtrasyon ve Santrifüjlemenin Özellikleri
Filtrasyon ve santrifüj önemli ölçüde farklı özelliklere sahip olabilir ve aşağıdaki alt gruplara ayrılabilirler;
Kullanılan Kuvvet
Filtrasyon: Filtrasyonda yerçekimi kuvveti kullanılır.
Santrifüjleme: Santrifüjlemede merkezkaç kuvveti kullanılır.
Ekipman
Filtrasyon: Elekler veya delikli tabaka veya süzgeç veya ortam veya fiziksel membran veya filtre hunisi veya bunların kombinasyonları kullanılabilir. Filtrelemeye yardımcı olmak için bazı filtre yardımcıları kullanılabilir. Bunlar genellikle sıkıştırılamaz iki atomlu toprak veya silikadır.
Santrifüj: Santrifüj makinesi ve santrifüj tüpleri kullanılır.
Çalışma Yöntemi
Filtrasyon: Karışımdaki büyük partiküller filtrenin gözenekli/delikli yapısından geçemezken sıvı ve küçük partiküller yerçekimi kuvveti altında geçerek süzülür (Şekil 1)
Santrifüjleme: Çözelti karışımı, daha ağır/yoğun katıyı tabana zorlamak için santrifüjlenir, burada sık sık sert bir kek oluşturur. Bu kekin üzerindeki sıvı çıkarılabilir veya dökülebilir. Bu yöntem özellikle iyi filtrelenmeyen katıların (Örn: jelatinimsi veya ince parçacıklar) ayrılması için kullanışlıdır. (Şekil 2)
Türler
Filtrasyon: Sıcak, soğuk ve vakum filtreleme olarak bilinen beklenen sonuca dayalı üç filtreleme tekniği vardır. Sıcak filtrasyon tekniği, öncelikle katıları sıcak bir çözeltiden ayırmak için kullanılır. Bu, çözelti ile temas eden filtre hunisinde kristal oluşumunu önlemek için kullanılır. Soğuk filtrasyon tekniği öncelikle kristalize edilecek çözeltiyi hızla soğutmak için kullanılır. Bu yöntem, çözeltiyi yavaşça oda sıcaklığına soğutarak büyük kristaller elde etmenin aksine, çok küçük kristallerin gelişmesine neden olur. Vakumlu filtrasyon yöntemi, öncelikle küçük kristalleri hızlı bir şekilde kurutmak için küçük bir çözelti partisi için kullanılır. Bu, sıcak ve soğuk filtrelemeye kıyasla en verimli filtreleme tekniğidir.
Santrifüjleme: Mikro santrifüjler, yüksek hızlı santrifüjler ve ultra santrifüjler olmak üzere üç santrifüjleme tekniği vardır. Mikrosantrifüj genellikle küçük hacimli biyolojik molekülleri işlemek için araştırma faaliyetlerinde kullanılır. Bu makine bir masa üstüne sabitlenecek kadar küçüktür. Yüksek hızlı santrifüjler, daha büyük numune hacimlerini işleyebilir ve çoğunlukla büyük ölçekli endüstri uygulamalarında kullanılır. Ultra santrifüjleme esas olarak biyolojik parçacıkların özelliklerini incelemek gibi araştırma amaçları için kullanılır. Mikro santrifüjlere ve yüksek hızlı santrifüjlere kıyasla en verimli ayırma yöntemidir.
Amaç
Filtrasyon: Filtrasyonun temel amacı, bir karışımdaki yabancı maddeleri uzaklaştırarak veya bir karışımdan katıların izolasyonu için istenen sonucu elde etmektir.
Santrifüjleme: Santrifüjlemenin temel amacı, bir çözeltiden katıların izole edilmesidir.
Verimlilik
Filtrasyon: Basit filtrasyon teknikleri, istenen materyali ayırmak için çok zaman gerektirebilir ve sonuç olarak, filtrasyon santrifüjlemeden daha az verimlidir.
Santrifüjleme: Filtrasyon tekniklerine kıyasla ayırma çok hızlı gerçekleşir. Bu nedenle santrifüjleme, filtrelemeden daha verimlidir.
Dezavantajlar
Filtrasyon: Çok az miktarda solüsyon filtrelenirse, bu solüsyonun çoğu filtre ortamı tarafından emilebilir. Jelatinli veya ince partiküller içeren karışımlar iyi filtrelenmez. Bu nedenle bu karışımları ayırmak için santrifüj kullanılabilir.
Santrifüjleme: Bu yöntem, filtrasyon tekniklerine kıyasla teknik bilgi ve elektrik gerektirir.
Maliyet
Filtrasyon: Maliyet, filtreleme işleminin karmaşıklığına bağlıdır ve genellikle basit filtreleme teknikleri, eğitimli kişilerin yanı sıra elektrik gerektirmez. Bu nedenle, santrifüjlemeye kıyasla ilgili maliyet düşük olabilir.
Santrifüjleme: Basit filtrasyon tekniğine kıyasla maliyet yüksektir, çünkü santrifüjün elektriğe ve eğitimli teknisyenlere ihtiyacı vardır.
Uygulamalar
Filtrasyon: Kahve filtresi, su filtresi, partikülleri uzaklaştırmak için fırın filtresi, Pnömatik taşıma sistemleri filtreler kullanır, laboratuvarda filtrasyon için bir cam huni, bir Buchner hunisi veya sinterlenmiş cam hunisi kullanılır. İnsan böbreğinde, böbrek filtrasyonu, kanı filtrelemek ve vücudun homeostazı sürdürmesi için hayati önem taşıyan birçok elementin seçici olarak yeniden emilmesi için kullanılır.
Santrifüjleme: En yaygın uygulamalardan biri, katının yüksek konsantrasyonlu süspansiyonlardan ayrıldığı kanalizasyon çamurunun arıtılmasıdır. Uranyum zenginleştirme işlemi için santrifüjleme de kullanılır. Buna ek olarak, bu teknik biyolojik araştırmalarda bir karışımdan istenilen katı veya sıvının izolasyonu için kullanılmaktadır. Ek olarak, santrifüjleme, adli ve tıbbi araştırma laboratuvarlarında yağsız süt üretmek, şarabı berraklaştırmak ve stabilize etmek ve idrar bileşenlerini ve kan elementlerini ayırmak için sütün yağını çıkarmak için kullanılır.
Sonuç olarak, filtrasyon ve santrifüj farklı ayırma teknikleridir ve aralarındaki temel fark, kullanılan kuvvet ve ayırma ekipmanıdır. Sonuç olarak, önemli ölçüde farklı uygulamalara sahip olabilirler.
