filtrarea este o tehnică simplă utilizată pentru a separa particulele solide de suspensie într-o soluție lichidă. Există multe metode de filtrare disponibile, dar toate se bazează pe același principiu general: un amestec heterogen este turnat peste o membrană filtrantă. Membrana filtrului are pori de o anumită dimensiune. Particulele mai mari decât porii nu vor putea trece prin membrană, în timp ce particulele mai mici decât porii vor trece nestingherite. În plus, toate lichidele vor trece prin., Rezultatul final al unui proces de filtrare este o colecție de reziduuri pe membrana de filtrare. Prin urmare, acest reziduu este separat efectiv de restul amestecului care a trecut prin membrană.

procesul de filtrare poate fi mediat de forța gravitației. Acesta este cel mai simplu mod de a realiza o separare. Un exemplu comun este hârtia de filtru utilizată în aparatele de cafea prin picurare., Motivele de cafea sunt mai mari decât porii filtrului de cafea, astfel încât acestea să rămână în loc, în timp ce apa caldă poate ridica uleiurile de cafea, aromele și moleculele de cofeină și poate călători în vasul de mai jos.

Variații în procesul de filtrare

În laborator este de multe ori imposibil să așteptați pentru gravitație pentru a separa un amestec. În aceste cazuri, putem folosi un proces de filtrare care utilizează un vid pentru a trage lichidul și particulele mici prin porii membranei de filtrare., Aspirarea vidului îmbunătățește foarte mult viteza procesului de filtrare. În mod similar, o centrifugă de filtrare poate fi utilizată pentru a separa rapid un amestec. Forța centripetă / centrifugă a centrifugei împinge lichidul și particulele mici prin membrana filtrului în timp ce particulele mari rămân., Unele membrane de filtrare sunt proiectate să rețină particulele dorite deasupra membranei (dimensiunea porilor mai mică decât populația dorită, dar mai mare decât contaminanții), în timp ce alte membrane sunt proiectate pentru a permite populației dorite (dimensiunea porilor mai mare decât populația dorită, dar mai mică decât contaminanții).

cel mai important pas al procesului de filtrare este determinarea dimensiunii particulei pe care încercați să o separați. Apoi puteți alege o membrană de filtru cu o dimensiune adecvată a porilor., Membranele filtrante pot fi extrem de mici, de ordinul micrometrelor, care este în jurul dimensiunii unei celule individuale. Procesul de filtrare trebuie ales cu scopul de a menține viabilitatea produselor separate. De exemplu, utilizarea filtrării în vid este perfect fină pentru produsele chimice, dar poate să nu fie optimă pentru izolarea celulelor. Dimensiunea și polidispersitatea particulelor submicrometrului pot fi măsurate rapid prin tehnici de împrăștiere a luminii. Acest lucru va oferi o idee generală a dimensiunii membranei necesare pentru procesul de filtrare., Dacă un eșantion de nanoparticule este prea polydisperse, în sensul că particulele sunt toate diferite dimensiuni, apoi de filtrare ar putea fi o modalitate ușoară de a separa nanoparticule în mai monodisperse fracțiuni. Unele aplicații pot avea nevoie de o gamă de diametre mai bine controlate de nanoparticule, iar un proces simplu de filtrare poate simplifica procedura generală de sinteză.

când vine vorba de filtrarea celulelor, o vacumnă sau o centrifugă poate pune prea multă forță asupra celulelor și ar putea provoca deteriorarea membranei celulare., Separarea biomagnetică ar putea fi utilizată în locul unui proces de filtrare îndelungat pentru separarea celulelor și îmbogățirea populației. Beneficiile separării biomagnetice includ specificitatea, viteza și viabilitatea produsului. Nanoparticulele superparamagnetice utilizate în separarea biomagnetică sunt ușor funcționalizate la suprafață pentru a viza în mod specific o anumită celulă, substrat sau moleculă. Un alt mare beneficiu al separării biomagnetice este viteza de separare și viabilitatea celulară., Este important să rețineți că aceste beneficii sunt văzute numai cu rafturi de separare bine proiectate care produc o forță omogenă pe tot volumul de lucru. Un rack de separare biomagnetică proiectat corespunzător nu va provoca liza celulară sau spargere, deoarece forța exercitată asupra celulelor este aceeași pe tot parcursul volumului de lucru; celulele cele mai apropiate de pereții balonului nu vor experimenta o forță magnetică mai mare decât cele mai apropiate de interior.

o altă variație în filtrare este filtrarea la rece. Se poate numi și acest proces de separare., Filtrarea la rece se face la temperaturi scăzute, soluția poate fi răcită într-o baie de gheață, iar aparatul de filtrare este răcit. Acest lucru permite formarea de cristale mici pentru îndepărtarea ușoară. De exemplu, această tehnică este utilizată pentru filtrarea berii. Filtrarea la temperaturi scăzute permite eliminarea cristalelor de proteine și particule de drojdie din bere.

filtrarea la cald este, de asemenea, o variație a filtrării. Pentru filtrarea la cald, aparatul de pâlnie sau filtrare este încălzit pe tot parcursul procesului, la fel ca eșantionul., Scopul este să păstrați totul suficient de cald pentru a menține soluția lichidă, pentru a filtra orice impurități în timp ce trece printr-un filtru. O pâlnie ideală pentru a utiliza pentru acest lucru nu va conține o tulpină, pentru a elimina șansa de cristale formează oricând și încetini procesul. Când eșantionul se răcește, se poate cristaliza din nou, acum într-o stare mai pură.

procesul optim de filtrare depinde întotdeauna de parametrii și obiectivele experimentale., Acestea pot varia în funcție de scenariile experimentale și industriale, dar elementele de bază ale procesului de filtrare rămân aceleași; este important să se caracterizeze populația țintă și să se cunoască dimensiunea particulelor filtrate. Alegerea unei membrane de filtrare cu o dimensiune adecvată a porilor este esențială pentru păstrarea țintei în timp ce filtrarea contaminanților nedoriți. .