Ce este centrifugarea? La ce se foloseste metoda? Termenul "centrifugare" înseamnă separarea particulelor lichide sau solide ale unei substanțe în diferite fracțiuni folosind forțe centrifuge. Această separare a substanțelor se realizează prin utilizarea unor aparate speciale - centrifuge. Care este principiul metodei?
Principiul centrifugării
Să luăm în considerare definiția mai detaliat. Centrifugarea este impactul asupra substanțelor prin rotație ultra-rapidă într-un aparat specializat. Partea principală a oricărei centrifuge este rotorul, care conține fante pentru instalarea eprubetelor cu material care urmează să fie separat în fracții separate. În timpul rotației rotorului la viteze mari, intră în joc forța centrifugă. Substanțele introduse în eprubete sunt separate în diferite substanțe în funcție de nivelul de densitate. De exemplu, centrifugarea probelor de apă subterană separă lichidul și precipită solidele pe care le conține.
Autormetoda
Pentru prima dată s-a cunoscut ce este centrifugarea, în urma experimentelor efectuate de omul de știință A. F. Lebedev. Metoda a fost dezvoltată de un cercetător pentru a determina compoziția apei din sol. Anterior, decantarea lichidului urmată de separarea probelor solide din acesta a fost folosită în acest scop. Dezvoltarea metodei de centrifugare a făcut posibilă rezolvarea acestei sarcini mult mai rapid. Datorită acestei separări, a devenit posibilă extragerea fracțiunii solide a substanțelor din lichid sub formă uscată în câteva minute.
Pași de centrifugare
Centrifugarea diferențială începe cu decantarea substanțelor care urmează să fie investigate. O astfel de prelucrare a materialului are loc în rezervoare de decantare. În timpul depunerii, particulele de materie sunt separate sub influența gravitației. Acest lucru permite pregătirea substanțelor pentru o mai bună separare folosind forțele centrifuge.
În plus, substanțele din eprubete sunt filtrate. În această etapă, sunt utilizate așa-numitele tamburi perforate, care sunt concepute pentru a separa particulele lichide de cele solide. În cursul activităților prezentate, tot sedimentul rămâne pe pereții centrifugei.
Beneficiile metodei
În comparație cu alte metode de separare a substanțelor individuale, precum filtrarea sau decantarea, centrifugarea face posibilă obținerea unui precipitat cu un conținut minim de umiditate. Utilizarea acestei metode de separare face posibilă separarea suspensiilor fin dispersate. Rezultatul esteobţinându-se particule cu dimensiunea de 5-10 microni. Un alt avantaj important al centrifugării este posibilitatea implementării acesteia folosind echipamente de volume și dimensiuni mici. Singurul dezavantaj al metodei este consumul ridicat de energie al dispozitivelor.
Centrifugarea în biologie
În biologie, separarea substanțelor în substanțe separate este utilizată atunci când este necesară pregătirea preparatelor pentru examinare la microscop. Centrifugarea aici se efectuează pe dispozitive complexe - citorotoare. Astfel de dispozitive, pe lângă fantele pentru eprubete, sunt echipate cu suporturi pentru mostre, tot felul de lame de sticlă cu un design complex. Calitatea materialelor obținute și, în consecință, cantitatea de informații utile care poate fi adunată din rezultatele analizei depinde direct de proiectarea centrifugei atunci când se efectuează cercetări în biologie.
Centrifugarea în industria de rafinare a petrolului
Metoda de centrifugare este indispensabilă în producția de ulei. Există fosile de hidrocarburi din care apa nu este complet eliberată în timpul distilării. Centrifugarea face posibilă eliminarea excesului de lichid din compoziția uleiului, crescând calitatea acestuia. În acest caz, uleiul este dizolvat în benzen, apoi încălzit la 60 oC și apoi supus forței centrifuge. În cele din urmă, măsurați cantitatea de apă rămasă în substanță și, dacă este necesar, repetați procedura.
Centrifugarea sângelui
Această metodă este utilizată pe scară largă în domeniul medicalobiective. În medicină, vă permite să rezolvați următorul număr de probleme:
- Obținerea de probe de sânge purificat pentru plasmafereză. În aceste scopuri, celulele sanguine sunt separate de plasma sa într-o centrifugă. Operația face posibilă eliminarea sângelui de viruși, anticorpi în exces, bacterii patogene, toxine.
- Pregătirea sângelui pentru o transfuzie la donator. După separarea lichidului corporal în fracții separate prin centrifugare, celulele sanguine sunt returnate donatorului, iar plasma este folosită pentru transfuzie sau congelată pentru utilizare ulterioară.
- Izolarea masei trombocitelor. Substanța este obținută din plasmă sanguină îmbogățită cu trombocite. Masa rezultată este utilizată în secțiile chirurgicale și hematologice ale instituțiilor medicale, în terapie de urgență, săli de operație. Utilizarea masei trombocitelor în medicină face posibilă îmbunătățirea coagulării sângelui la victime.
- Sinteza masei eritrocitelor. Centrifugarea celulelor sanguine are loc prin separarea delicată a fracțiilor sale conform unei tehnici speciale. Masa finită, bogată în eritrocite, se folosește pentru transfuzii în caz de pierderi de sânge, operații. Masa eritrocitară este adesea folosită pentru a trata anemie și alte boli sistemice ale sângelui.
În practica medicală modernă, se folosesc multe dispozitive de nouă generație, care fac posibilă accelerarea unui tambur rotativ până la o anumită viteză și oprirea acestuia la un moment dat. Acest lucru vă permite să separați mai precis sângele în globule roșii, trombocite, plasmă, ser șicheaguri. Alte fluide corporale sunt examinate în mod similar, în special, substanțele din compoziția urinei sunt separate.
Centrifuge: tipuri principale
Ne-am dat seama ce este centrifugarea. Acum să aflăm ce dispozitive sunt folosite pentru a implementa metoda. Centrifugile sunt fie închise, fie deschise, cu acționare mecanică sau manuală. Partea principală de lucru a dispozitivelor deschise manuale este o axă de rotație situată vertical. În partea superioară, o bară este fixată perpendicular, unde sunt amplasate manșoane metalice mobile. Acestea contin eprubete speciale, ingustate in partea de jos. Vata de vata este plasata in partea de jos a manecilor, ceea ce face posibila evitarea deteriorarii eprubetei de sticla in contact cu metalul. Apoi, aparatul este pus în mișcare. După un timp, lichidul este separat de solidele în suspensie. După aceea, centrifuga manuală este oprită. Un precipitat dens, solid este concentrat pe fundul eprubetelor. Deasupra ei se află partea lichidă a substanței.
Centrifugele de tip închis mecanic au un număr mare de manșoane pentru a găzdui eprubete. Astfel de dispozitive sunt mai convenabile decât cele manuale. Rotoarele lor sunt antrenate de motoare electrice puternice și sunt capabile să accelereze până la 3000 rpm. Acest lucru face posibilă o mai bună separare a substanțelor lichide de cele solide.
Caracteristici ale pregătirii tubului în timpul centrifugării
Tube care sunt folosite pentrucentrifugare, trebuie umplut cu material de testat de masă identică. Prin urmare, aici se folosesc cântare speciale de în altă precizie pentru măsurători. Când este necesară echilibrarea mai multor tuburi într-o centrifugă, se utilizează următoarea tehnică. După ce a cântărit o pereche de recipiente de sticlă și a obținut aceeași masă, unul dintre ele este lăsat ca standard. Tuburile ulterioare sunt echilibrate cu această probă înainte de a fi introduse în aparat. Această tehnică accelerează semnificativ munca dacă este necesar să se pregătească o serie întreagă de tuburi pentru centrifugare.
Este de remarcat faptul că prea multă substanță de testat nu este niciodată plasată în eprubete. Recipientele din sticlă sunt umplute astfel încât distanța până la margine să fie de cel puțin 10 mm. În caz contrar, substanța se va turna din eprubetă sub influența forței centrifuge.
Supercentrifuge
Pentru a separa constituenții suspensiilor extrem de fine, centrifugele convenționale manuale sau mecanice nu sunt suficiente. În acest caz, este necesar un efect mai impresionant asupra substanțelor din forțele centrifuge. Supercentrifugele sunt folosite în implementarea unor astfel de procese.
Aparatele din planul prezentat sunt echipate cu un tambur oarb sub forma unui tub cu diametru mic - nu mai mult de 240 mm. Lungimea unui astfel de tambur depășește semnificativ secțiunea transversală, ceea ce face posibilă creșterea semnificativă a numărului de rotații și crearea unei forțe centrifuge puternice.
În supercentrifugă, substanța de testat intră în tambur, se mișcă de-a lungul tubului și lovește reflectoare speciale care sunt aruncate.material pe pereții dispozitivului. Există, de asemenea, camere proiectate pentru extragerea separată a lichidelor ușoare și grele.
Beneficiile pentru
Supercentrifuge includ:
- etanșeitate absolută;
- cea mai mare rată de separare;
- dimensiune compactă;
- posibilitatea de a separa substanțele la nivel molecular.
În încheiere
Așa că am aflat ce este centrifugarea. În prezent, metoda își găsește aplicarea atunci când este necesară izolarea sedimentelor de soluții, purificarea lichidelor și separarea componentelor substanțelor biologic active și chimice. Ultracentrifugele sunt folosite pentru a separa substanțele la nivel molecular. Metoda de centrifugare este utilizată activ în industria chimică, petrolieră, nucleară, alimentară, precum și în medicină.
