filtracja jest prostą techniką stosowaną do oddzielania cząstek stałych od zawiesiny w roztworze ciekłym. Dostępnych jest wiele metod filtracji, ale wszystkie opierają się na tej samej ogólnej zasadzie: mieszanka heterogeniczna jest przelewana na membranę filtracyjną. Membrana filtra ma pory o określonej wielkości. Cząstki większe niż pory nie będą w stanie przejść przez membranę, podczas gdy cząstki mniejsze niż pory będą przechodzić bez przeszkód. Dodatkowo wszystkie płyny przechodzą przez., Końcowym wynikiem procesu filtracji jest gromadzenie pozostałości na membranie filtracyjnej. Pozostałość ta jest zatem skutecznie oddzielona od reszty mieszaniny, która przeszła przez membranę.

proces filtracji może być pośredniczony przez siłę grawitacji. Jest to najprostszy sposób na osiągnięcie separacji. Powszechnym przykładem jest papier filtracyjny stosowany w ekspresach do kawy kroplowej., Fusy z Kawy są większe niż pory filtra kawy, dzięki czemu pozostają na miejscu, podczas gdy gorąca woda może zbierać olejki kawowe, smaki i cząsteczki kofeiny i podróżować do garnka poniżej.

zmiany w procesie filtracji

w laboratorium często niepraktyczne jest oczekiwanie na grawitacyjne oddzielenie mieszaniny. W takich przypadkach możemy użyć procesu filtracji, który wykorzystuje próżnię do ciągnięcia cieczy i małych cząstek przez pory membrany filtracyjnej., Ssanie próżni znacznie poprawia szybkość procesu filtracji. Podobnie, Wirówka filtracyjna może być używana do szybkiego oddzielania mieszaniny. Siła dośrodkowa / odśrodkowa wirówki popycha ciecz i małe cząstki przez membranę filtra, podczas gdy duże cząstki pozostają., Niektóre membrany filtracyjne są zaprojektowane tak, aby zatrzymywać pożądane cząstki powyżej membrany (rozmiar porów mniejszy niż pożądana populacja, ale większy niż zanieczyszczenia), podczas gdy inne membrany są zaprojektowane tak, aby umożliwić pożądaną populację (rozmiar porów większy niż pożądana populacja, ale mniejszy niż zanieczyszczenia).

najważniejszym etapem procesu filtracji jest określenie wielkości cząstek, które próbujesz oddzielić. Następnie można wybrać membranę filtracyjną o odpowiedniej wielkości porów., Membrany filtracyjne mogą być bardzo małe, rzędu mikrometrów, czyli wielkości pojedynczej komórki. Proces filtracji powinien być wybrany w celu utrzymania żywotności oddzielonych produktów. Na przykład zastosowanie filtracji próżniowej jest doskonale odpowiednie dla produktów chemicznych, ale może nie być optymalne dla izolacji komórek. Wielkość i polidyspersję cząstek submikrometru można szybko zmierzyć za pomocą technik rozpraszania światła. Zapewni to ogólne wyobrażenie o rozmiarze membrany wymaganym do procesu filtracji., Jeśli próbka nanoparticles jest zbyt polydisperse, co oznacza, że cząstki są wszystkie różne rozmiary, następnie filtracja może być łatwy sposób, aby oddzielić nanoparticles do bardziej monodisperse frakcje. Niektóre zastosowania mogą wymagać bardziej ściśle kontrolowanego zakresu średnic nanocząstek, A prosty proces filtracji może uprościć ogólną procedurę syntezy.

jeśli chodzi o filtrację komórek, vacumn lub Wirówka może wywierać zbyt dużą siłę na komórki i może spowodować uszkodzenie błony komórkowej., Separacja biomagnetyczna może być stosowana zamiast długiego procesu filtracji dla separacji komórek i wzbogacania populacji. Korzyści z biomagnetycznej separacji obejmują specyficzność, szybkość i żywotność produktu. Nanocząstki superparamagnetyczne stosowane w biomagnetycznej separacji są łatwo powierzchniowo funkcjonalizowane, aby konkretnie celować w konkretną komórkę, substrat lub cząsteczkę. Kolejną wielką zaletą separacji biomagnetycznej jest szybkość separacji i żywotność komórek., Ważne jest, aby pamiętać, że korzyści te są widoczne tylko w dobrze zaprojektowanych stojakach separacyjnych, które wytwarzają jednorodną siłę w całej objętości roboczej. Odpowiednio skonstruowany biomagnetyczny stojak separacyjny nie spowoduje lizy komórek ani pęknięcia, ponieważ siła wywierana na komórki jest taka sama w całej objętości roboczej; komórki znajdujące się najbliżej ścian kolby nie doświadczą większej siły magnetycznej niż te najbliżej wnętrza.

kolejną odmianą filtracji jest filtracja na zimno. Można to również nazwać procesem separacji., Filtracja na zimno odbywa się w niskich temperaturach, roztwór można schłodzić w łaźni lodowej, a urządzenie filtracyjne jest również chłodzone. Pozwala to na tworzenie małych kryształów w celu łatwego usuwania. Na przykład ta technika jest używana do filtracji piwa. Filtrowanie w niskich temperaturach pozwala na usunięcie kryształów białek i cząstek drożdży z piwa.

filtracja na gorąco jest również odmianą filtracji. W przypadku filtracji na gorąco, lejek lub aparat filtracyjny jest podgrzewany w całym procesie, podobnie jak próbka., Celem jest utrzymanie wszystkiego na tyle ciepło, aby utrzymać płynny roztwór, aby odfiltrować wszelkie zanieczyszczenia, gdy przechodzi przez filtr. Idealny lejek do użycia w tym celu nie będzie zawierał łodygi, aby wyeliminować ryzyko powstawania kryształów w dowolnym momencie i spowolnić proces. Kiedy próbka ostygnie, może ponownie krystalizować, teraz w bardziej czystym stanie.

optymalny proces filtracji zawsze zależy od parametrów eksperymentalnych i celów., Mogą się one różnić w zależności od scenariuszy eksperymentalnych i przemysłowych, ale podstawy procesu filtracji pozostają takie same; ważne jest, aby scharakteryzować docelową populację i znać rozmiar filtrowanych cząstek. Wybór membrany filtracyjnej o odpowiedniej wielkości porów jest niezbędny do utrzymania celu podczas filtrowania niepożądanych zanieczyszczeń. .