filtratie is een eenvoudige techniek die wordt gebruikt om vaste deeltjes van suspensie in een vloeibare oplossing te scheiden. Er zijn veel filtermethoden beschikbaar, maar alle zijn gebaseerd op hetzelfde algemene principe: een heterogeen mengsel wordt over een filtermembraan gegoten. Het filtermembraan heeft poriën van een bepaalde grootte. De deeltjes groter dan de poriën zullen niet door het membraan kunnen overgaan, terwijl de deeltjes kleiner dan de poriën ongehinderd door zullen gaan. Bovendien zullen alle vloeistoffen passeren., Het eindresultaat van een filtratieproces is een verzameling residu op het filtratiemembraan. Dit residu wordt daarom effectief gescheiden van de rest van het mengsel dat door het membraan.

het filtratieproces kan worden gemedieerd door de zwaartekracht. Dit is de eenvoudigste manier om een scheiding te bereiken. Een veel voorkomend voorbeeld is het filtreerpapier dat in koffiezetapparaten wordt gebruikt., Het koffiedik is groter dan de poriën van het koffiefilter, zodat ze op hun plaats blijven terwijl het warme water de koffieoliën, smaken en cafeã nemoleculen kan ophalen en door de pot hieronder kan reizen.

variaties in het filterproces

in het laboratorium is het vaak onpraktisch om te wachten tot de zwaartekracht een mengsel scheidt. In deze gevallen kunnen we een filtratieproces gebruiken dat een vacuüm gebruikt om de vloeistof en kleine deeltjes door de poriën van het filtratiemembraan te trekken., De Zuiging van het vacuüm verbetert de snelheid van het filtratieproces aanzienlijk. Ook kan een filtratiecentrifuge worden gebruikt om een mengsel snel te scheiden. De centripetale / centrifugale kracht van de centrifuge duwt de vloeistof en kleine deeltjes door het filtermembraan terwijl de grote deeltjes achterblijven., Sommige filtermembranen zijn ontworpen om de gewenste deeltjes boven het membraan te behouden (poriegrootte kleiner dan de gewenste populatie, maar groter dan de contaminanten), terwijl andere membranen zijn ontworpen om de gewenste populatie door te laten (poriegrootte groter dan de gewenste populatie, maar kleiner dan de contaminanten).

de belangrijkste stap van het filtratieproces is het bepalen van de grootte van het deeltje dat u probeert te scheiden. Dan kunt u kiezen voor een filtermembraan met een passende poriegrootte., De filtermembranen kunnen uiterst klein zijn, in de Orde van micrometers, die rond de grootte van een individuele cel is. Het filtratieproces moet worden gekozen met het doel de levensvatbaarheid van gescheiden producten te behouden. Het gebruik van vacuümfiltratie is bijvoorbeeld prima voor chemische producten, maar is mogelijk niet optimaal voor celisolatie. De grootte en polydispersiteit van submicrometerdeeltjes kunnen snel worden gemeten via lichtverstrooiingstechnieken. Dit geeft een algemeen idee van de membraangrootte die nodig is voor het filtratieproces., Als een steekproef van nanoparticles te polydisperse is, betekenend dat de deeltjes alle verschillende grootte zijn, dan zou de filtratie een gemakkelijke manier kunnen zijn om nanoparticles in meer monodisperse fracties te scheiden. Sommige toepassingen kunnen een strak gecontroleerde diameterwaaier van nanoparticles vereisen, en een eenvoudig filtratieproces kan de Algemene syntheseprocedure vereenvoudigen.

wanneer het gaat om celfiltratie kan een vacumn of centrifuge te veel kracht op de cellen uitoefenen en schade aan het celmembraan veroorzaken., Biomagnetische scheiding zou kunnen worden gebruikt in plaats van een langdurig filtratieproces voor celscheiding en populatieverrijking. De voordelen van biomagnetische scheiding omvatten specificiteit, snelheid, en product levensvatbaarheid. Superparamagnetische nanoparticles die in biomagnetische scheiding worden gebruikt zijn gemakkelijk oppervlakte-functionalized om specifiek een specifieke cel, substraat, of molecuul te richten. Een ander groot voordeel van biomagnetische scheiding is de snelheid van scheiding en de levensvatbaarheid van de cel., Het is belangrijk op te merken dat deze voordelen alleen worden gezien met goed ontworpen scheidingsrekken die een homogene kracht produceren in het hele werkvolume. Een goed ontworpen biomagnetische scheidingsrek zal geen cellysis of barsten veroorzaken omdat de kracht die op de cellen wordt uitgeoefend gedurende het werkvolume hetzelfde is; cellen die het dichtst bij de wanden van de kolf liggen zullen geen hogere magnetische kracht ervaren dan die het dichtst bij het interieur.

een andere variatie in filtratie is koude filtratie. Men kan dit ook een scheidingsproces noemen., Koude filtratie gebeurt bij koude temperaturen, de oplossing kan worden gekoeld in een ijsbad en het filtratieapparaat wordt ook gekoeld. Hierdoor kunnen kleine kristallen ontstaan voor eenvoudige verwijdering. Deze techniek wordt bijvoorbeeld gebruikt voor het filtreren van bier. Door Filtering bij koude temperaturen kunnen kristallen van eiwitten en gistdeeltjes uit het bier worden verwijderd.

hete filtratie is ook een variatie van filtratie. Voor hete filtratie wordt de trechter of filtratieapparaat verwarmd gedurende het hele proces, net als het monster., Het doel is om alles warm genoeg te houden om de oplossing vloeibaar te houden, om eventuele onzuiverheden uit te filteren als het door een filter gaat. Een ideale trechter om hiervoor te gebruiken zal geen stam bevatten, om de kans op kristallen op elk moment te elimineren en het proces te vertragen. Wanneer het monster afkoelt, kan het opnieuw kristalliseren, nu in een meer zuivere staat.

het optimale filterproces hangt altijd af van de experimentele parameters en doelen., Deze kunnen variëren tussen experimentele en industriële scenario ‘ s, maar de basisprincipes van het filtratieproces blijven hetzelfde; het is belangrijk om de doelpopulatie te karakteriseren en de grootte van de deeltjes te kennen die worden gefilterd. Het kiezen van een filtratiemembraan met een juiste poriegrootte is essentieel om het doel te behouden terwijl het uitfilteren van de ongewenste verontreinigingen. .