Što je centrifugiranje? Definicija i načelo metode

Što je centrifugiranje? Za što se koristi metoda? Pojam "centrifugiranje" znači odvajanje tekućih ili krutih čestica tvari u različite frakcije pomoću centrifugalnih sila. Takvo se odvajanje tvari provodi zahvaljujući korištenju posebnih uređaja - centrifuga. Koji je princip metode?

Načelo centrifugiranja

Razmotrimo definiciju podrobnije. Centrifugiranje je učinak na supstance pomoću ultra-velike brzine rotacije u specijaliziranom aparatu. Glavni dio bilo koje centrifuge je rotor koji sadrži gnijezda za instalaciju epruveta s materijalom, koji se moraju razdvojiti u zasebne frakcije. Tijekom rotacije rotora pri velikim brzinama, centrifugalna sila. Tvari koje se stavljaju u ispitne cijevi podijeljene su na različite tvari u skladu s razinom gustoće. Na primjer, u centrifugiranju uzoraka podzemnih voda, tekućina se odvaja i odložene krute tvari.

Autor ove metode

Po prvi put je postalo poznato da je takva centrifugacija, nakon eksperimenata koje je proveo znanstvenik A. F. Lebedev. Metoda je razvila istraživač kako bi se odredio sastav vode tla. Prethodno je za te svrhe korišteno taloženje tekućine, nakon čega je od njega odvojeno čvrste uzorke. Razvoj metode centrifugiranja omogućio je mnogo bržem rješavanju ovog zadatka. Zahvaljujući ovom odvajanju, postalo je moguće nekoliko minuta ekstrahirati čvrstu frakciju tvari iz tekućine u suhom obliku.

Faze centrifugiranja

Diferencijalna centrifugacija počinje s unosom tvari koje se podvrgavaju istraživanju. Takva obrada materijala odvija se u spremnicima za odlaganje. Tijekom taloženja, čestice se odvajaju gravitacijom. To vam omogućuje pripremu tvari za bolje razdvajanje uz pomoć centrifugalnih sila.

Zatim se tvari u epruvetama filtriraju. U ovoj fazi koriste se takozvani perforirani bubnjevi koji trebaju odvojiti tekuće čestice od krutih tvari. Tijekom prezentiranih događaja cijeli sediment ostaje na zidovima centrifuge.

Prednosti postupka

U usporedbi s drugim postupcima u cilju odvajanja pojedinačnih tvari, kao što je filtriranje ili sedimentacije, centrifugiranje omogućuje da se dobije talog s minimalnim indikatora vlage. Upotreba ove metode odvajanja omogućuje odvajanje fino dispergiranih suspenzija. Rezultat je proizvodnja čestica veličine 5-10 μm. Druga važna prednost centrifugiranja je mogućnost njene implementacije uz pomoć opreme malog volumena i dimenzija. Jedini nedostatak metode je visoki intenzitet energije uređaja.

Centrifugiranje u biologiji

U biologiji, odvajanje tvari u zasebne tvari koristi se, ako je potrebno, za pripremu pripravaka za ispitivanje pod mikroskopom. Ovdje se centrifugiraju na složenim uređajima - citorotori. Pored utora za ispitne cijevi, ti su uređaji opremljeni držačima uzoraka, svim vrstama kliznih stakala složenog dizajna. Iz uređaja centrifuga u istraživanjima u biologiji izravno utječe na kvalitetu dobivenih materijala a time i količinu korisnih informacija koje se mogu iščitati iz rezultata analize.

Centrifugiranje u industriji rafiniranja nafte

Metoda centrifugiranja je neophodna u ekstrakciji ulja. Postoje ugljikovodici, od kojih se voda ne emitira potpuno tijekom destilacije. Centrifugiranje omogućuje uklanjanje viška tekućine iz sastava ulja, povećavajući njegovu kvalitetu. U tom slučaju, ulje se otopi u benzenu, zatim se zagrije do 60 ° C ^okoC, i zatim podvrgnuti centrifugalnoj sili. Konačno, mjeri se količina preostale vode u tvari i ako je potrebno, postupak se ponavlja.

Centrifugiranje krvi

Ova metoda je naširoko korištena u terapijske svrhe. U medicini vam omogućuje rješavanje sljedećih problema:

1. Dobivanje pročišćenih uzoraka krvi za provođenje plazmefereze. U ove svrhe centrifuga odvaja krvne sastojke od plazme. Operacija omogućuje osloboditi krv virusa, višak protutijela, patogene bakterije, toksini.
2. Priprema krvi za transfuziju davatelja. Nakon odvajanja tjelesnu tekućinu u odvojene frakcije centrifugiranjem reciklirati donatora crvenih krvnih stanica i u plazmi koristi za transfuziju ili smrznuti za kasniju upotrebu.
3. Izolacija mase trombocita. Tvari se dobivaju od Krv plazme obogaćena trombocitima. Dobivena masa se koristi u kirurškim i hematološkim odjelima medicinskih ustanova, u hitnoj terapiji, operacijskim prostorijama. Korištenje masnih trombocita u medicini omogućava poboljšanje koagulabilnosti krvi u zahvaćenom.
4. Sinteza eritrocitne mase. Centrifugiranje krvnih stanica javlja se osjetljivim odvajanjem njegovih frakcija prema posebnoj tehnici. Gotova masa, bogata crvenim krvnim stanicama, koristi se za transfuziju s gubitkom krvi, operacijama. Erythrocytic masa se često koristi za liječenje anemije, drugih krvnih bolesti sistemske prirode.

U suvremenoj medicinskoj praksi koriste se mnogi instrumenti nove generacije koji omogućuju ubrzanje rotirajućeg bubnja do određene brzine i zaustavljanje u određenom trenutku. To vam omogućuje da preciznije podijelite krv u crvene krvne stanice, trombocite, plazmu, serum i ugruške. Slično tome, pregledavaju se i druge tjelesne tekućine, posebno se odvajaju tvari u urinu.

Centrifuge: osnovne vrste

Shvatili smo što je centrifugacija. Sad ćemo saznati koji su uređaji upotrijebljeni za implementaciju metode. Centrifuge su zatvorene i otvorene, s mehaničkim ili ručnim pogonom. Glavni radni dio ruku otvorenih uređaja je rotirajuća os, koja se nalazi vertikalno. U gornjem dijelu trake su okomito učvršćene, gdje se nalaze pomični metalni rukavci. Sadrže posebne epruvete, sužene na dnu. Na dnu rukava stavlja pamučnu vunu, koja izbjegava oštećenje staklene cijevi kad dođe u dodir s metalom. Zatim se aparat pokreće. Nakon određenog vremena tekućina se odvaja od suspendiranih krutih tvari. Nakon toga se ručna centrifuga zaustavlja. Gusti, kruti talog koncentriran je na dnu cijevi. Iznad toga je tekući dio tvari.

Mehanički centrifugi zatvorenog tipa imaju veliki broj rukavaca za postavljanje cijevi. Takvi uređaji su praktičniji od ručnih. Njihovim rotorima pokreću snažni elektromotori i mogu se ubrzati do 3000 okr / min. To omogućava bolje odvajanje tekućih tvari od čvrstih tvari.

Značajke pripreme ispitnih epruveta tijekom centrifugiranja

Cijevi koje se koriste za centrifugiranje trebaju se napuniti testnim materijalom identične mase. Stoga se za mjerenja ovdje koriste posebne ljestvice za preciznost. Kada se zahtijeva balansiranje višestrukih epruveta u centrifugi, koristi se sljedeća metoda. Nakon što smo izvadili par staklenih posuda i postigli istu masu, jedan od njih ostaje kao standard. Naknadne cijevi su ekvilibrirane s ovim uzorkom prije stavljanja u uređaj. Ova tehnika znatno ubrzava rad kad je potrebno pripremiti za centrifugiranje cijelog niza ispitnih epruveta.

Valja napomenuti da nikad nema previše ispitnih tvari u epruvetama. Staklene posude se pune tako da udaljenost do ruba nije manja od 10 mm. Inače, tvar će izliti iz cijevi pod utjecajem centrifugalne sile.

Sverhtsentrifugi

Da biste odvojili komponente izuzetno tankih suspenzija, nije dovoljno koristiti konvencionalne ručne ili mehaničke centrifuge. U tom slučaju, potrebno je impresivniji utjecaj na tvari iz centrifugalnih sila. Pri implementaciji takvih procesa koriste se supercentrifugi.

Uređaji prikazanog plana opremljeni su slijepim bubnjem u obliku cijevi beznačajnog promjera - ne više od 240 mm. Duljina takvog bubnja je znatno veća od njegovog presjeka, što omogućuje značajno povećanje broja okretaja i stvaranje snažne centrifugalne sile.

U sverhtsentrifuge Ispitivana tvar teče u bubanj, kreće duž cijevi i pogodi posebne reflektore da odbace materijal aparata. Tu su i komore za odvajanje svjetla i teških tekućina odvojeno.

Prednosti supercentrifuga uključuju:

• apsolutna nepropusnost;
• najveći intenzitet odvajanja tvari;
• kompaktna veličina;
• mogućnost razdvajanja tvari na molekularnoj razini.

U zaključku

Tako smo saznali što je centrifugiranje. Trenutačno, metoda pronalazi svoju primjenu kada je potrebno precipitirati otopine otopina, pročišćavati tekućine, odvojiti komponente biološki aktivnih i kemijskih tvari. Ultracentrifugi se koriste za odvajanje tvari na molekularnoj razini. Metoda centrifugiranja se aktivno koristi u kemijskoj, naftnoj, nuklearnoj, prehrambenoj industriji, kao iu medicini.