Vad är centrifugering? Vad används metoden till? Termen "centrifugering" betyder separation av flytande eller fasta partiklar av ett ämne i olika fraktioner med användning av centrifugalkrafter. Denna separation av ämnen utförs genom användning av speciella apparater - centrifuger. Vad är principen för metoden?
Centrifugeringsprincip
Låt oss överväga definitionen mer i detalj. Centrifugering är påverkan på ämnen genom ultrahöghastighetsrotation i en specialiserad apparat. Huvuddelen av varje centrifug är rotorn, som innehåller slitsar för att installera provrör med material som ska separeras i separata fraktioner. Vid rotation av rotorn vid höga hastigheter kommer centrifugalkraften in i bilden. Ämnen som placeras i provrör separeras i olika ämnen beroende på densitetsnivån. Till exempel, centrifugering av grundvattenprover separerar vätskan och fäller ut de fasta ämnen den innehåller.
Författaremetod
För första gången blev det känt vad centrifugering är, efter experiment som utförts av vetenskapsmannen A. F. Lebedev. Metoden utvecklades av en forskare för att fastställa jordvattnets sammansättning. Tidigare användes flytande sedimentering följt av separering av fasta prov från den för detta ändamål. Utvecklingen av centrifugeringsmetoden gjorde det möjligt att klara denna uppgift mycket snabbare. Tack vare denna separation blev det möjligt att extrahera den fasta fraktionen av ämnen från vätskan i torr form på några minuter.
Centrifugeringssteg
Differentialcentrifugering börjar med sedimentering av ämnen som ska undersökas. Sådan bearbetning av materialet sker i sedimenteringstankar. Under sedimenteringen separeras partiklar av materia under påverkan av gravitationen. Detta gör att ämnen kan förberedas för bättre separation med hjälp av centrifugalkrafter.
Vidare filtreras ämnena i provrören. I detta skede används de så kallade perforerade trummorna, som är utformade för att separera flytande partiklar från fasta. Under loppet av de presenterade aktiviteterna finns allt sediment kvar på centrifugens väggar.
Metodfördelar
Jämfört med andra metoder för att separera enskilda ämnen, såsom filtrering eller sedimentering, gör centrifugering det möjligt att få en fällning med en minimal fukth alt. Användningen av denna separationsmetod gör det möjligt att separera fint dispergerade suspensioner. Resultatet ärerhållande av partiklar med en storlek av 5-10 mikron. En annan viktig fördel med centrifugering är möjligheten att implementera den med utrustning med små volymer och dimensioner. Den enda nackdelen med metoden är den höga energiförbrukningen för enheter.
Centrifugering i biologi
Inom biologin används separation av ämnen i separata ämnen när det är nödvändigt att förbereda preparat för undersökning i mikroskop. Centrifugering här utförs på komplexa enheter - cytorotorer. Sådana enheter, förutom slitsar för provrör, är utrustade med provhållare, alla typer av glasskivor av en komplex design. Kvaliteten på de erhållna materialen och följaktligen mängden användbar information som kan hämtas från resultaten av analysen beror direkt på centrifugens utformning när man bedriver forskning inom biologi.
Centrifugering i oljeraffineringsindustrin
Centrifugeringsmetoden är oumbärlig vid oljeproduktion. Det finns kolvätefossiler från vilka vatten inte frigörs helt vid destillation. Centrifugering gör det möjligt att avlägsna överflödig vätska från oljans sammansättning, vilket ökar dess kvalitet. I detta fall löses oljan i bensen, upphettas sedan till 60 oC och utsätts sedan för centrifugalkraft. Mät slutligen mängden kvarvarande vatten i ämnet och upprepa proceduren vid behov.
Blodcentrifugering
Denna metod används ofta för medicinska ändamålmål. Inom medicin låter det dig lösa följande antal problem:
- Erhålla renade blodprover för plasmaferes. För dessa ändamål separeras blodceller från dess plasma i en centrifug. Operationen gör det möjligt att befria blodet från virus, överskott av antikroppar, patogena bakterier, toxiner.
- Förbereder blod för en donatortransfusion. Efter att ha separerat kroppsvätskan i separata fraktioner genom centrifugering, återförs blodkropparna till givaren och plasman används för transfusion eller fryses för senare användning.
- Isolering av blodplättsmassa. Ämnet erhålls från blodplasma berikad med blodplättar. Den resulterande massan används på kirurgiska och hematologiska avdelningar av medicinska institutioner, i akutterapi, operationssalar. Användningen av blodplättsmassa i medicin gör det möjligt att förbättra blodpropp hos offren.
- Syntes av erytrocytmassa. Centrifugering av blodkroppar sker genom känslig separation av dess fraktioner enligt en speciell teknik. Den färdiga massan, rik på erytrocyter, används för transfusion vid blodförlust, operationer. Erytrocytmassa används ofta för att behandla anemi och andra systemiska blodsjukdomar.
I modern medicinsk praxis används många enheter av en ny generation, som gör det möjligt att accelerera en roterande trumma till en viss hastighet och stoppa den vid ett visst tillfälle. Detta gör att du kan separera blod mer exakt i röda blodkroppar, blodplättar, plasma, serum ochblodproppar. Andra kroppsvätskor undersöks på liknande sätt, i synnerhet separeras ämnen i urinens sammansättning.
Centrifuger: huvudtyper
Vi kom på vad centrifugering är. Låt oss nu ta reda på vilka enheter som används för att implementera metoden. Centrifuger är antingen stängda eller öppna, med en mekanisk eller manuell drivning. Den huvudsakliga arbetsdelen av manuella öppna enheter är en roterande axel som är placerad vertik alt. I dess övre del är en stång vinkelrätt fixerad, där rörliga metallhylsor är placerade. De innehåller speciella provrör, avsmalnande i botten. Bomull placeras längst ner på ärmarna, vilket gör det möjligt att undvika skador på glasprovröret i kontakt med metall. Därefter sätts apparaten i rörelse. Efter en tid separeras vätskan från de suspenderade fasta ämnena. Därefter stoppas den manuella centrifugen. En tät, fast fällning koncentreras i botten av provrören. Ovanför den är den flytande delen av ämnet.
Mekaniska slutna centrifuger har ett stort antal hylsor för att rymma provrör. Sådana enheter är bekvämare än manuella. Deras rotorer drivs av kraftfulla elmotorer och kan accelerera upp till 3000 rpm. Detta gör det möjligt att genomföra bättre separering av flytande ämnen från fasta.
Funktioner för rörförberedelse under centrifugering
Rör som används tillcentrifugering, måste fyllas med provmaterial med identisk massa. Därför används speciella högprecisionsvågar för mätningar här. När balansering av flera rör i en centrifug krävs, används följande teknik. Efter att ha vägt ett par glasbehållare och uppnått samma massa, lämnas en av dem som standard. Efterföljande rör jämviktas med detta prov innan de placeras i apparaten. Denna teknik påskyndar arbetet avsevärt om det är nödvändigt att förbereda en hel serie rör för centrifugering.
Det är värt att notera att för mycket testämne aldrig placeras i provrör. Glasbehållare fylls på så sätt att avståndet till kanten är minst 10 mm. Annars kommer ämnet att rinna ut ur provröret under påverkan av centrifugalkraften.
Supercentrifuger
För att separera beståndsdelarna i extremt fina suspensioner räcker det inte med konventionella manuella eller mekaniska centrifuger. I detta fall krävs en mer imponerande effekt på ämnen från centrifugalkrafter. Supercentrifuger används vid implementeringen av sådana processer.
Enheterna i den presenterade planen är utrustade med en blindtrumma i form av ett rör med liten diameter - inte mer än 240 mm. Längden på en sådan trumma överstiger avsevärt dess tvärsnitt, vilket gör det möjligt att avsevärt öka antalet varv och skapa en kraftfull centrifugalkraft.
I supercentrifugen kommer testämnet in i trumman, rör sig längs med röret och träffar speciella reflektorer som kastas bortmaterial på enhetens väggar. Det finns också kammare utformade för separat uttag av lätta och tunga vätskor.
Supercentrifuge-fördelarna inkluderar:
- absolut täthet;
- högsta separationsgraden;
- kompakt storlek;
- möjlighet att separera ämnen på molekylär nivå.
Avslutningsvis
Så vi fick reda på vad centrifugering är. För närvarande finner metoden sin tillämpning när det är nödvändigt att isolera sediment av lösningar, rena vätskor och separera komponenter av biologiskt aktiva och kemiska ämnen. Ultracentrifuger används för att separera ämnen på molekylär nivå. Centrifugeringsmetoden används aktivt inom kemi-, olje-, kärnkrafts-, livsmedelsindustrin samt inom medicin.
