Filtrace je jednoduchá technika používaná k oddělení pevných částic ze suspenze v tekuté řešení. Existuje mnoho filtračních metod, ale všechny jsou založeny na stejném obecném principu: heterogenní směs se nalije přes filtrační membránu. Filtrační membrána má póry určité velikosti. Částice větší než póry nebudou schopny projít membránou, zatímco částice menší než póry projdou neomezeně. Navíc projdou všechny kapaliny., Konečným výsledkem filtračního procesu je sběr zbytků na filtrační membráně. Tento zbytek je proto účinně oddělen od zbytku směsi, která prošla membránou.

filtrační proces může být zprostředkován gravitační silou. To je nejjednodušší způsob, jak dosáhnout oddělení. Běžným příkladem je filtrační papír používaný v odkapávacích kávovarech., Kávová sedlina je větší než póry kávového filtru, takže zůstávají na svém místě, zatímco horká voda může vyzvednout kávové oleje, příchutě a molekuly kofeinu a projít do hrnce níže.

Změny v procesu filtrace

V laboratorních podmínkách je často nepraktické čekat na gravitaci oddělit směs. V těchto případech můžeme použít filtrační proces, který využívá vakuum vytáhnout kapalina a malé částice přes póry filtrační membrány., Sání vakua výrazně zlepšuje rychlost filtračního procesu. Podobně lze k rychlému oddělení směsi použít filtrační odstředivku. Dostředivá/odstředivá síla odstředivky tlačí kapalina a malé částice přes filtrační membránu, zatímco velké částice zůstávají., Některé filtrační membrány jsou navrženy tak, aby zachovat požadované částice nad membrány (velikost pórů menší než požadované populace, ale větší než kontaminujících látek), zatímco jiné membrány jsou navrženy tak, aby požadované populace prostřednictvím (velikost pórů větší než požadované populace, ale menší než kontaminujících látek).

nejdůležitějším krokem filtračního procesu je určení velikosti částice, kterou se snažíte oddělit. Pak si můžete vybrat filtrační membránu s odpovídající velikostí pórů., Filtrační membrány mohou být extrémně malé, v řádu mikrometrů, což je kolem velikosti jednotlivé buňky. Filtrační proces by měl být zvolen s cílem udržet životaschopnost oddělených produktů. Například použití vakuové filtrace je pro chemické produkty naprosto v pořádku, ale nemusí být optimální pro izolaci buněk. Velikost a polydisperzita submikrometrových částic lze rychle měřit pomocí technik rozptylu světla. To poskytne obecnou představu o velikosti membrány potřebné pro filtrační proces., Pokud vzorek nanočástic je příliš polydisperse, což znamená, že částice jsou všechny různé velikosti, pak filtrace může být snadný způsob, jak oddělit nanočástic do více monodisperse frakce. Některé aplikace mohou potřebovat pevněji řízený rozsah průměr nanočástic, a jednoduchý filtrační proces může zjednodušit celkový postup syntézy.

Když přijde na mobilní filtrace vacumn nebo odstředivka může dát příliš mnoho síly na buňky a může způsobit poškození buněčné membrány., Biomagnetická separace by mohla být použita namísto zdlouhavého filtračního procesu pro separaci buněk a obohacování populace. Výhody biomagnetické separace zahrnují specificitu, rychlost a životaschopnost produktu. Na superparamagnetickým nanočástice používané v biomagnetické separace jsou snadno povrchově funkcionalizované přesně zacílit na konkrétní buňky, substrát, nebo molekuly. Dalším velkým přínosem biomagnetické separace je rychlost separace a životaschopnost buněk., Je důležité si uvědomit, že tyto výhody jsou vidět jen s dobře-inženýrství oddělení regály, které produkují homogenní síla v celém pracovním objemu. Řádně navrženy biomagnetické separace na oblečení nebude způsobit lýzu buňky nebo prasknutí, protože síla působící na buňky je stejná v celém pracovním objemu; buňky nejblíže ke stěnám baňky nebude docházet k vyšší magnetickou sílu než ty nejblíže k interiéru.

další variantou filtrace je filtrace za studena. Dá se také nazvat tento proces separace., Studená filtrace se provádí při nízkých teplotách, roztok může být ochlazen v ledové lázni a filtrační zařízení je také chlazeno. To umožňuje vytvoření malých krystalů pro snadné odstranění. Například tato technika se používá pro filtraci piva. Filtrování při nízkých teplotách umožňuje odstranění krystalů bílkovin a kvasinkových částic z piva.

horká filtrace je také variací filtrace. Pro horkou filtraci se trychtýř nebo filtrační zařízení zahřívají po celý proces, stejně jako vzorek., Cílem je udržet vše dostatečně teplé, aby roztok udržoval kapalinu, aby odfiltroval nečistoty, když prochází filtrem. Ideální trychtýř použít pro tento nebude obsahovat stonku, aby se vyloučila možnost krystaly tvořící kdykoliv a zpomalit proces. Když se vzorek ochladí, může znovu krystalizovat, nyní v čistějším stavu.

optimální filtrační proces vždy závisí na experimentálních parametrech a cílech., Ty se mohou lišit v experimentálních a průmyslových scénářích, ale základy filtračního procesu zůstávají stejné; je důležité charakterizovat cílovou populaci a znát velikost filtrovaných částic. Výběr filtrační membrány se správnou velikostí pórů je nezbytný pro udržení cíle při odfiltrování nežádoucích kontaminantů. .