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 et en génie biologiques, 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 ou plusieurs fractions distinctes. La séparation des mélanges dépend des différences de propriétés chimiques ou de propriétés physiques telles que la masse, la densité, la taille, la forme ou l'affinité chimique, parmi les constituants d'un mélange. Les techniques de séparation sont souvent classées en fonction des différences spécifiques qu'elles utilisent pour réaliser la séparation. La filtration et la centrifugation sont les techniques de séparation couramment utilisées basées uniquement sur le mouvement physique des particules souhaitées. La principale différence entre la filtration et la centrifugation réside 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 grâce à des barrières physiques telles que des médias, des membranes ou des tamis. La centrifugation utilise la force centrifuge pour séparer les composés souhaités et les particules sur la base du poids moléculaire. Une centrifugeuse est utilisée pour cette séparation. Les composés plus denses sont transférés à l'extérieur de la centrifugeuse et peuvent en être retirés. Dans cet article, expliquons les différences entre la filtration et la centrifugation.
Qu'est-ce que la filtration ?
La filtration est utilisée pour séparer les particules ou constituants souhaités 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 s'agit d'une méthode de séparation physique et il est très important en chimie, en science alimentaire 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 un résidu ou une couche de gâteau au-dessus du filtre et peuvent également bloquer la maille du filtre, empêchant la phase fluide de traverser le filtre.
Figure 1: Illustration d'une filtration simple.
Qu'est-ce que la centrifugation ?
La centrifugation est un processus par lequel une machine à centrifuger est utilisée pour séparer les constituants souhaités d'un mélange liquide/boue complexe. À la suite de la centrifugation, le précipité est plus rapidement et complètement rassemblé au fond du tube de centrifugation. Le liquide restant est appelé liquide surnageant. Ce surnageant est alors soit rapidement transféré du tube sans perturber le précipité, soit éliminé à l'aide d'une pipette Pasteur. Les particules qui précipitent lors de la centrifugation dépendent de l'accélération centrifuge, de la taille et de la forme des particules, de la proportion volumique de solides présents, 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 d'indésirable d'un liquide.
Centrifugation: processus de séparation des portions plus légères d'une solution ou d'un mélange.
Caractéristiques de la filtration et de la centrifugation
La filtration et la centrifugation peuvent avoir des caractéristiques très différentes et elles peuvent être classées dans les sous-groupes suivants;
Force utilisée
Filtration: La force gravitationnelle est utilisée dans la filtration.
Centrifugation: La force centrifuge est utilisée dans la centrifugation.
Équipement
Filtration: Des tamis ou une couche perforée ou une passoire ou un média ou une membrane physique ou un entonnoir filtrant ou leurs combinaisons peuvent être utilisés. 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 de fonctionnement
Filtration: les grosses particules dans le mélange ne peuvent pas passer à travers la structure en maille/perforée du filtre tandis que le liquide et les petites particules passent sous la force de gravité et deviennent le filtrat (Figure 1)
Centrifugation: Le mélange de solution est centrifugé pour forcer le solide plus lourd/plus dense vers le fond, où il crée fréquemment un gâteau ferme. Le liquide au-dessus de ce gâteau peut être retiré ou décanté. Cette méthode est particulièrement utile pour séparer les solides qui ne filtrent pas bien (Ex: particules gélatineuses ou fines). (Illustration 2)
Types
Filtration: Il existe trois techniques de filtration basées sur le résultat attendu, connues sous le nom de filtration à chaud, à froid et sous vide. La technique de filtration à chaud 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. La technique de filtration à froid est principalement utilisée pour refroidir rapidement la solution à cristalliser. Cette méthode entraîne le développement de très petits cristaux par opposition à l'obtention de gros cristaux en refroidissant lentement la solution à température ambiante. La méthode de filtration sous vide est principalement utilisée pour un petit lot de solution afin de sécher rapidement les petits cristaux. Il s'agit de la technique de filtration la plus efficace par rapport à la filtration à chaud et à froid.
Centrifugation: Il existe trois techniques de centrifugation, à savoir les microcentrifugeuses, les centrifugeuses à grande vitesse et les ultracentrifugations. La microcentrifugeuse est souvent utilisée dans les activités de recherche pour traiter de petits volumes de molécules biologiques. Cette machine est suffisamment petite pour être fixée sur une table. Les centrifugeuses à grande vitesse peuvent traiter de plus grands volumes d'échantillons et sont principalement utilisées dans des applications industrielles à grande échelle. L'ultra-centrifugation est principalement utilisée 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 microcentrifugeuses et aux centrifugeuses à grande vitesse.
Objectif
Filtration: le but principal de la filtration est d'obtenir le résultat souhaité en éliminant les impuretés d'un mélange ou, pour l'isolement des solides d'un mélange.
Centrifugation: le but principal de la centrifugation est l'isolement des 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.
Inconvénients
Filtration: Si de très petites quantités de solution sont filtrées, la plus grande 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 demande savoir-faire et électricité par rapport aux techniques de filtration.
Coût
Filtration: le coût dépend de la complexité du processus de filtration, et les techniques de filtration généralement simples ne nécessitent pas d'électricité ni de personnes formées. Par conséquent, le coût associé peut être faible par rapport 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 fours pour éliminer les particules, Les systèmes de transport pneumatique utilisent des filtres, en laboratoire, un entonnoir en verre, un entonnoir 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 vitaux pour que l'organisme maintienne l'homéostasie.
Centrifugation: L'une des applications les plus courantes est le traitement des boues d'épuration où la séparation des solides des suspensions hautement concentrées. La centrifugation est également utilisée pour le processus d'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 dégraisser le 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 principale différence entre elles est la force utilisée et l'équipement de séparation. En conséquence, ils peuvent avoir des applications sensiblement différentes.
