過濾(filtration)和離心(centrifugation)的區別
在深入分析過濾和離心分離這兩種分離技術的區別之前，讓我們先看看什麼是分離技術。在生物科學和工程中，分離技術用於從混合物中分離出所需的成分。這是一種將組分混合物轉化為兩個或兩個以上不同組分的傳質現象。混合物的分離取決於混合物成分之間的化學性質或物理性質的差異，如質量、密度、尺寸、形狀或化學親和力。分離技術通常根據它們用來實現分離的具體差異進行分類。過濾和離心分離是常用的分離技術，僅基於所需顆粒的物理運動。過濾和離心的關鍵區別在於使用的力和方法。過濾通常使用篩分技術在重力的幫助下過濾/去除汙染物或不需要的材料。這可以通過介質、膜或過濾器等物理屏障來實現。離心法利用離心力根據分子量分離所需的化合物和微粒。離心機用於分離。密度較大的化合物轉移到離心機的外部，可以從那裡除去。在本文中，讓我們詳細介紹過濾和離心分離之間的區別。
什麼是過濾(filtration)？
過濾用於分離混合物或懸浮液中所需的顆粒或成分。根據應用的不同，可以使用過濾技術分離出一個或多個感興趣的組件。它是一種物理分離方法，對不同化學成分的物質進行分離或提純，在化學、食品科學、工程等領域具有重要意義。在過濾過程中，分離發生在單個或多個穿孔層上。在過濾過程中，過大的顆粒無法通過穿孔層的孔被保留。然後，大顆粒可能在過濾器頂部形成殘留物或濾餅層，也可能堵塞過濾器網，防止液相穿過過濾器。
圖1：簡單過濾示意圖。
什麼是離心(centrifugation)？
離心分離是用離心機分離複雜液體混合物/漿液中所需成分的過程。離心的結果是，沉澱物在離心管的底部**得更快更徹底。剩下的液體稱為上清液。然後，在不干擾沉澱物的情況下快速從試管中轉移上清液，或者使用巴斯德吸管將其清除。離心過程中的顆粒沉降取決於離心加速度、顆粒的大小和形狀、存在固體的體積部分、顆粒與流體之間的密度差以及粘度。
圖2：離心過程示意圖
過濾(filtration)和離心(centrifugation)的區別
過濾和離心的定義
過濾：從液體中除去不需要的東西的行為或過程。
離心：分離溶液或混合物中較輕部分的過程。
過濾和離心特性
過濾和離心分離可能有明顯不同的特點，它們可以分為以下幾類：；
使用的力
過濾：重力用於過濾。
離心：離心力用於離心。
設備
過濾：可使用篩子或穿孔層或過濾器或介質或物理膜或過濾漏斗或其組合。有些助濾劑可以用來幫助過濾。這些通常是不可壓縮的硅藻土或二氧化硅。
離心：使用離心機和離心管。
操作方法
過濾：混合物中的大顆粒不能通過過濾器的網狀/多孔結構，而流體和小顆粒在重力作用下通過成為濾液（圖1）
為了使蛋糕底部的液體密度更大，可以用離心力將蛋糕從底部移開。這種方法特別適用於分離過濾不好的固體（如凝膠狀或細顆粒）。（圖2）
類型
過濾：根據預期結果，有三種過濾技術，即熱過濾、冷過濾和真空過濾。熱過濾技術主要用於從熱溶液中分離固體。這是為了避免與溶液接觸的過濾漏斗中出現結晶。冷過濾技術主要用於快速冷卻待結晶溶液。這種方法產生非常小的晶體，而不是通過緩慢地將溶液冷卻到室溫而得到大晶體。真空過濾法主要用於小批量溶液的快速乾燥。與冷熱過濾相比，這是最有效的過濾技術。
離心：有三種離心技術，即微型離心機、高速離心機和超離心。微型離心機通常用於研究活動中處理小體積的生物分子。這臺機器小到可以裝在桌面上。高速離心機可以處理更大的樣本量，主要用於大規模工業應用。超離心主要用於研究生物粒子的性質等研究目的。與微型離心機和高速離心機相比，它是最有效的分離方法。
目的
過濾：過濾的主要目的是從混合物中除去雜質，或者從混合物中分離出固體，從而達到預期的效果。
離心：離心的主要目的是從溶液中分離固體。
效率
過濾：簡單的過濾技術可能需要大量的時間來分離所需的材料，因此，過濾的效率低於離心分離。
離心：與過濾技術相比，分離發生得非常快。因此，離心比過濾更有效。
缺點
過濾：如果過濾極少量的溶液，大部分溶液可能被過濾介質吸收。含有膠狀或細小顆粒的混合物不能很好地過濾。因此，離心分離這些混合物可以使用。
離心：與過濾技術相比，這種方法需要專有技術和電力。
成本
過濾：成本取決於過濾過程的複雜性，通常簡單的過濾技術不需要電力以及受過培訓的人員。因此，與離心法相比，相關成本可能較低。
離心：與簡單的過濾技術相比，成本很高，因為離心機需要電力和訓練有素的技術人員。
應用
過濾：咖啡過濾器、水過濾器、熔爐過濾器去除顆粒物，氣力輸送系統使用過濾器，在實驗室中，採用玻璃漏斗、布氏漏斗或燒結玻璃漏斗進行過濾。在人體腎臟中，腎臟過濾被用來過濾血液和選擇性地重新吸收許多對維持體內平衡至關重要的元素。
離心法：最常見的應用之一是處理汙水汙泥，從高濃度懸浮液中分離固體。離心法也用於鈾濃縮過程。除此之外，這項技術還用於生物學研究，從混合物中分離出所需的固體或液體。此外，在法醫學和醫學研究實驗室，離心法用於去除牛奶中的脂肪，生產脫脂牛奶，澄清和穩定葡萄酒，分離尿液成分和血液元素。
References: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. and Petrides D.P. Bioseparati*** Science and Engineering. Oxford University Press, 2003. Cao, W. and Demeler B. (2008). Modeling Analytical Ultracentrifugation Experiments with an Adaptive Space-Time Finite Element Solution for Multicomponent Reacting Systems. Biophysical Journal, (95), 54–65.
