filtrering är en enkel teknik som används för att separera fasta partiklar från suspension i en flytande lösning. Det finns många filtreringsmetoder tillgängliga, men alla är baserade på samma allmänna princip: en heterogen blandning hälls över ett filtermembran. Filtermembranet har porer av en viss storlek. Partiklar större än porerna kommer inte att kunna passera genom membranet, medan partiklar mindre än porerna kommer att passera genom obehindrat. Dessutom kommer alla vätskor att passera genom., Det slutliga resultatet av en filtreringsprocess är en samling rester på filtreringsmembranet. Denna återstod separeras därför effektivt från resten av blandningen som passerade genom membranet.

filtreringsprocessen kan förmedlas av tyngdkraften. Detta är det enklaste sättet att uppnå en separation. Ett vanligt exempel är det filterpapper som används i dropp kaffebryggare., Kaffegrunderna är större än porerna i kaffefiltret så att de stannar på plats medan det varma vattnet kan hämta kaffeoljor, smaker och koffeinmolekyler och gå vidare till potten nedan.

variationer i filtreringsprocessen

I laboratoriet är det ofta opraktiskt att vänta på gravitationen för att separera en blandning. I dessa fall kan vi använda en filtreringsprocess som använder ett vakuum för att dra vätskan och små partiklar genom filtreringsmembranets porer., Sugningen av vakuumet förbättrar avsevärt filtreringsprocessens hastighet. På samma sätt kan en filtreringscentrifug användas för att snabbt separera en blandning. Centrifugens centripetal / centrifugalkraft skjuter vätskan och små partiklar genom filtermembranet medan de stora partiklarna förblir., Vissa filtermembran är utformade för att behålla de önskade partiklarna ovanför membranet (porstorlek mindre än den önskade populationen, men större än föroreningarna), medan andra membran är utformade för att tillåta den önskade populationen genom (porstorlek större än den önskade populationen, men mindre än föroreningarna).

det viktigaste steget i filtreringsprocessen är att bestämma storleken på partikeln du försöker separera. Då kan du välja ett filtermembran med lämplig porstorlek., Filtermembran kan vara extremt små, i storleksordningen mikrometer, som ligger runt storleken på en enskild cell. Filtreringsprocessen bör väljas med målet att upprätthålla livskraften hos separerade produkter. Till exempel är användningen av vakuumfiltrering helt bra för kemiska produkter, men kanske inte optimal för cellisolering. Storleken och polydispersiteten hos submikrometerpartiklar kan snabbt mätas via ljusspridningstekniker. Detta kommer att ge en allmän uppfattning om membranstorleken som krävs för filtreringsprocessen., Om ett prov av nanopartiklar är alltför polydisperse, vilket innebär att partiklarna är alla olika storlekar, då filtrering kan vara ett enkelt sätt att separera nanopartiklar i mer monodisperse fraktioner. Vissa applikationer kan behöva ett mer tätt kontrollerat diameterområde av nanopartiklar, och en enkel filtreringsprocess kan förenkla det övergripande syntesproceduren.

när det gäller cellfiltrering kan en vacumn eller centrifug lägga för mycket kraft på cellerna och orsaka skador på cellmembranet., Biomagnetisk separation kan användas i stället för en lång filtreringsprocess för cellseparation och befolkningsanrikning. Fördelarna med biomagnetisk separation inkluderar specificitet, hastighet och produktviabilitet. De superparamagnetiska nanopartiklar som används vid biomagnetisk separation är lätt ytfunktionaliserade för att specifikt rikta in en specifik cell, substrat eller molekyl. En annan stor fördel med biomagnetisk separation är hastigheten på separation och cellviabilitet., Det är viktigt att notera att dessa fördelar endast ses med välkonstruerade separationsställ som ger en homogen kraft genom arbetsvolymen. Ett korrekt konstruerat biomagnetiskt separationsställ kommer inte att orsaka celllys eller sprängning eftersom kraften som utövas på cellerna är densamma under hela arbetsvolymen.celler som ligger närmast kolvens väggar kommer inte att uppleva en högre magnetisk kraft än de som ligger närmast interiören.

en annan variation i filtrering är kallfiltrering. Man kan också kalla detta en separationsprocess., Kallfiltrering görs vid kalla temperaturer, lösningen kan kylas i ett isbad och filtreringsapparaten kyls också. Detta gör det möjligt för små kristaller att bilda för enkel borttagning. Till exempel används denna teknik för filtrering av öl. Filtrering vid kalla temperaturer gör det möjligt att avlägsna kristaller av proteiner och jästpartiklar från ölen.

Varmfiltrering är också en variant av filtrering. För varm filtrering upphettas tratten eller filtreringsapparaten under hela processen, liksom provet., Målet är att hålla allt varmt nog för att hålla lösningen vätska, att filtrera bort eventuella föroreningar när den passerar genom ett filter. En idealisk tratt att använda för detta kommer inte att innehålla en stam, för att eliminera risken för att kristaller bildas när som helst och sakta ner processen. När provet svalnar kan det kristallisera igen, nu i ett mer rent tillstånd.

den optimala filtreringsprocessen beror alltid på experimentella parametrar och mål., Dessa kan variera mellan experimentella och industriella scenarier, men grunderna i filtreringsprocessen förblir desamma; det är viktigt att karakterisera målpopulationen och känna till storleken på partiklarna som filtreras. Att välja ett filtreringsmembran med en riktig porstorlek är viktigt för att behålla målet medan man filtrerar bort de oönskade föroreningarna. .