ความแตกต่างที่สำคัญ – การกรองกับการหมุนเหวี่ยง
ก่อนที่จะไปวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างการกรองและการปั่นแยกซึ่งเป็นเทคนิคการแยกสองแบบ ให้เราดูก่อนว่าเทคนิคการแยกคืออะไร ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพและวิศวกรรมศาสตร์ เทคนิคการแยกจะใช้เพื่อแยกองค์ประกอบที่ต้องการออกจากของผสม นี่คือปรากฏการณ์การถ่ายโอนมวลที่แปลงส่วนผสมขององค์ประกอบเป็นเศษส่วนที่แตกต่างกันสองส่วนหรือมากกว่า การแยกของผสมขึ้นอยู่กับความแตกต่างในคุณสมบัติทางเคมีหรือคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น มวล ความหนาแน่น ขนาด รูปร่าง หรือความสัมพันธ์ทางเคมี ท่ามกลางองค์ประกอบของส่วนผสมเทคนิคการแยกมักจะถูกจัดประเภทตามความแตกต่างเฉพาะที่พวกเขาใช้เพื่อให้ได้การแยก การกรองและการปั่นเหวี่ยงเป็นเทคนิคการแยกที่ใช้กันทั่วไปโดยพิจารณาจากการเคลื่อนที่ทางกายภาพของอนุภาคที่ต้องการเท่านั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการกรองและการปั่นเหวี่ยงอยู่ในแรงที่ใช้และวิธีการ การกรองมักใช้เทคนิคการกรองเพื่อกรอง/ขจัดสิ่งปนเปื้อนหรือวัสดุที่ไม่ต้องการออกโดยใช้แรงโน้มถ่วง สิ่งนี้สามารถทำได้ผ่านสิ่งกีดขวางทางกายภาพ เช่น สื่อ เมมเบรน หรือตัวกรอง การหมุนเหวี่ยงใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเพื่อแยกสารประกอบและอนุภาคที่ต้องการตามน้ำหนักโมเลกุล เครื่องหมุนเหวี่ยงใช้สำหรับการแยกนี้ สารประกอบที่มีความหนาแน่นมากขึ้นจะถ่ายโอนไปยังด้านนอกของเครื่องหมุนเหวี่ยงและสามารถขจัดออกจากที่นั่นได้ ในบทความนี้ มาดูรายละเอียดความแตกต่างระหว่างการกรองและการปั่นแยกกัน
การกรองคืออะไร
การกรองใช้เพื่อแยกอนุภาคหรือองค์ประกอบที่ต้องการออกจากสารผสมหรือสารแขวนลอยขึ้นอยู่กับการใช้งาน สามารถแยกส่วนประกอบที่สนใจอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบโดยใช้เทคนิคการกรอง เป็นวิธีการแยกทางกายภาพและเป็นสิ่งสำคัญมากในด้านเคมี วิทยาศาสตร์การอาหาร และวิศวกรรมในการแยกวัสดุที่มีองค์ประกอบทางเคมีต่างกันหรือเพื่อทำให้สารประกอบบริสุทธิ์ ในระหว่างการกรอง การแยกจะเกิดขึ้นที่ชั้นเดียวหรือหลายชั้น/วินาทีที่มีรูพรุน ในการกรอง อนุภาคที่มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะผ่านรูของชั้นที่มีรูพรุนจะยังคงอยู่ จากนั้นอนุภาคขนาดใหญ่อาจเกิดคราบหรือชั้นเค้กที่ด้านบนของตัวกรองและอาจปิดกั้นตาข่ายกรองเพื่อป้องกันไม่ให้เฟสของไหลผ่านตัวกรอง
ภาพที่ 1: ภาพประกอบของการกรองอย่างง่าย
การหมุนเหวี่ยงคืออะไร
การหมุนเหวี่ยงเป็นกระบวนการที่ใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อแยกองค์ประกอบที่ต้องการของส่วนผสม/ของเหลวผสมของเหลวที่ซับซ้อนอันเป็นผลมาจากการหมุนเหวี่ยง ตะกอนจะถูกรวบรวมอย่างรวดเร็วและรวมตัวกันอย่างสมบูรณ์ที่ด้านล่างของหลอดสำหรับการหมุนเหวี่ยง ของเหลวที่เหลือเรียกว่าของเหลวเหนือตะกอน ส่วนลอยเหนือตะกอนนี้จะถูกถ่ายเทอย่างรวดเร็วจากหลอดโดยไม่รบกวนตะกอน หรือกำจัดออกโดยใช้ปิเปตปาสเตอร์ อนุภาคที่ตกตะกอนในการหมุนเหวี่ยงจะขึ้นอยู่กับความเร่งของการหมุนเหวี่ยง ขนาดและรูปร่างของอนุภาค ส่วนปริมาตรของของแข็งที่มีอยู่ ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างอนุภาคกับของเหลว และความหนืด
รูปที่ 2: ภาพประกอบของกระบวนการหมุนเหวี่ยง
การกรองและการหมุนเหวี่ยงต่างกันอย่างไร
คำจำกัดความของการกรองและการหมุนเหวี่ยง
การกรอง: การกระทำหรือกระบวนการนำสิ่งที่ไม่ต้องการออกจากของเหลว
การหมุนเหวี่ยง: กระบวนการแยกส่วนที่เบากว่าของสารละลายหรือของผสม
ลักษณะของการกรองและการหมุนเหวี่ยง
การกรองและการหมุนเหวี่ยงอาจมีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญและสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยต่อไปนี้
บังคับใช้
การกรอง: ใช้แรงโน้มถ่วงในการกรอง
การหมุนเหวี่ยง: แรงเหวี่ยงที่ใช้ในการหมุนเหวี่ยง
อุปกรณ์
การกรอง: ตะแกรงหรือชั้นพรุนหรือกระชอนหรือสื่อหรือเมมเบรนทางกายภาพหรือกรวยกรองหรือใช้รวมกันได้ สารช่วยกรองบางชนิดสามารถใช้เพื่อช่วยกรองได้ สิ่งเหล่านี้เป็นดินเบาหรือซิลิกาที่ไม่สามารถบีบอัดได้ทั่วไป
การหมุนเหวี่ยง: ใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงและหลอดหมุนเหวี่ยง
วิธีดำเนินการ
การกรอง: อนุภาคขนาดใหญ่ในส่วนผสมไม่สามารถผ่านตาข่าย/โครงสร้างที่มีรูพรุนของตัวกรองได้ ในขณะที่ของเหลวและอนุภาคขนาดเล็กไหลผ่านภายใต้แรงโน้มถ่วงที่กลายเป็นตัวกรอง (รูปที่ 1)
การปั่นเหวี่ยง: ส่วนผสมของสารละลายจะถูกหมุนเหวี่ยงเพื่อบังคับของแข็งที่หนักกว่า/แน่นกว่าลงไปด้านล่าง ซึ่งมักจะสร้างเค้กที่แน่น ของเหลวที่อยู่เหนือเค้กนี้สามารถถอดออกหรือเทออกได้ วิธีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการแยกของแข็งที่กรองได้ไม่ดี (เช่น: เจลาตินหรืออนุภาคละเอียด) (รูปที่ 2)
ประเภท
การกรอง: มีเทคนิคการกรองสามแบบตามผลลัพธ์ที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งเรียกว่าการกรองแบบร้อน เย็น และแบบสุญญากาศ เทคนิคการกรองแบบร้อนใช้เพื่อแยกของแข็งออกจากสารละลายร้อนเป็นหลัก ใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดผลึกในกรวยกรองที่มาสัมผัสกับสารละลาย เทคนิคการกรองแบบเย็นใช้เป็นหลักในการทำให้สารละลายตกผลึกอย่างรวดเร็ว วิธีนี้ส่งผลให้เกิดการพัฒนาผลึกขนาดเล็กมาก ในทางตรงกันข้ามกับการเกิดผลึกขนาดใหญ่โดยการทำให้สารละลายเย็นลงอย่างช้าๆ จนถึงอุณหภูมิห้อง วิธีการกรองแบบสุญญากาศส่วนใหญ่จะใช้สำหรับสารละลายกลุ่มเล็กๆ เพื่อทำให้ผลึกขนาดเล็กแห้งอย่างรวดเร็วนี่เป็นเทคนิคการกรองที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดเมื่อเทียบกับการกรองแบบร้อนและเย็น
การหมุนเหวี่ยง: มีสามเทคนิคการหมุนเหวี่ยง ได้แก่ เครื่องหมุนเหวี่ยงขนาดเล็ก เครื่องหมุนเหวี่ยงความเร็วสูง และการหมุนเหวี่ยงพิเศษ ไมโครเซนตริฟิวจ์มักใช้ในกิจกรรมการวิจัยเพื่อประมวลผลโมเลกุลทางชีววิทยาปริมาณเล็กน้อย เครื่องนี้มีขนาดเล็กพอที่จะยึดบนโต๊ะได้ เครื่องหมุนเหวี่ยงความเร็วสูงสามารถรองรับปริมาณตัวอย่างที่มากขึ้น และส่วนใหญ่จะใช้ในงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การหมุนเหวี่ยงแบบพิเศษส่วนใหญ่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย เช่น การศึกษาคุณสมบัติของอนุภาคชีวภาพ เป็นวิธีการแยกที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดเมื่อเทียบกับเครื่องหมุนเหวี่ยงขนาดเล็กและเครื่องหมุนเหวี่ยงความเร็วสูง
วัตถุประสงค์
การกรอง: จุดประสงค์หลักของการกรองคือการได้ผลลัพธ์ที่ต้องการโดยการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากส่วนผสมหรือเพื่อแยกของแข็งออกจากส่วนผสม
การหมุนเหวี่ยง: จุดประสงค์หลักของการหมุนเหวี่ยงคือการแยกของแข็งออกจากสารละลาย
ประสิทธิภาพ
การกรอง: เทคนิคการกรองแบบธรรมดาอาจต้องใช้เวลามากในการแยกวัสดุที่ต้องการออกจากกัน ส่งผลให้การกรองมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการหมุนเหวี่ยง
การหมุนเหวี่ยง: การแยกสารเกิดขึ้นเร็วมากเมื่อเทียบกับเทคนิคการกรอง ดังนั้นการหมุนเหวี่ยงจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าการกรอง
ข้อเสีย
การกรอง: หากกรองสารละลายในปริมาณเล็กน้อย สารละลายส่วนใหญ่อาจถูกดูดซับโดยสื่อกรอง สารผสมที่มีเจลาตินหรืออนุภาคละเอียดกรองได้ไม่ดี ดังนั้นในการแยกส่วนผสมเหล่านี้จึงสามารถใช้การหมุนเหวี่ยงของผสมเหล่านี้ได้
การหมุนเหวี่ยง: วิธีนี้ต้องใช้ความรู้และไฟฟ้าเมื่อเทียบกับเทคนิคการกรอง
ต้นทุน
การกรอง: ค่าใช้จ่ายขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของกระบวนการกรอง และโดยปกติแล้วเทคนิคการกรองแบบธรรมดาจะไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเช่นเดียวกับผู้ที่ได้รับการฝึกอบรม ดังนั้น ต้นทุนที่เกี่ยวข้องอาจต่ำเมื่อเทียบกับการหมุนเหวี่ยง
การหมุนเหวี่ยง: ค่าใช้จ่ายสูงเมื่อเทียบกับเทคนิคการกรองแบบธรรมดา เพราะเครื่องหมุนเหวี่ยงต้องการไฟฟ้าและช่างเทคนิคที่ผ่านการฝึกอบรมมาแล้ว
แอพพลิเคชั่น
การกรอง: ตัวกรองกาแฟ, เครื่องกรองน้ำ, ตัวกรองเตาเผาเพื่อขจัดอนุภาค, ระบบลำเลียงแบบนิวเมติกใช้ตัวกรอง, ในห้องปฏิบัติการ, กรวยแก้ว, กรวย Buchner หรือกรวยแก้วซินเตอร์ใช้สำหรับกรอง ในไตของมนุษย์ การกรองไตใช้เพื่อกรองเลือดและการดูดซึมซ้ำขององค์ประกอบต่างๆ ที่จำเป็นต่อร่างกายเพื่อรักษาสภาวะสมดุล
การหมุนเหวี่ยง: หนึ่งในการใช้งานที่พบบ่อยที่สุดคือการบำบัดกากตะกอนน้ำเสียที่แยกของแข็งออกจากสารแขวนลอยที่มีความเข้มข้นสูง การหมุนเหวี่ยงยังใช้สำหรับกระบวนการเสริมสมรรถนะยูเรเนียม นอกจากนั้น เทคนิคนี้ยังใช้ในการวิจัยทางชีววิทยาเพื่อแยกของแข็งหรือของเหลวที่ต้องการออกจากส่วนผสม นอกจากนี้ การหมุนเหวี่ยงยังใช้เพื่อขจัดไขมันออกจากนมเพื่อผลิตนมพร่องมันเนย เพื่อทำให้ไวน์มีความกระจ่างและเสถียร และเพื่อแยกส่วนประกอบของปัสสาวะและองค์ประกอบเลือดในห้องปฏิบัติการวิจัยทางนิติเวชและการแพทย์
โดยสรุป การกรองและการหมุนเหวี่ยงเป็นเทคนิคการแยกที่แตกต่างกัน และความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขาคือแรงที่ใช้และอุปกรณ์แยก เป็นผลให้พวกเขาอาจมีการใช้งานที่แตกต่างกันอย่างมาก