Ce este centrifugarea? Definiție și principiu al metodei

Ce este centrifugarea? Pentru ce este folosită metoda? Termenul "centrifugare" înseamnă separarea particulelor lichide sau solide ale unei substanțe în diferite fracții prin intermediul forțelor centrifuge. O astfel de separare a substanțelor se face datorită folosirii aparatelor speciale - centrifuge. Care este principiul metodei?

Principiul centrifugării

Să luăm în considerare definiția în detaliu. Centrifugarea este efectul asupra substanțelor prin rotație de mare viteză într-un aparat specializat. Partea principală a oricărei centrifuge este rotorul, care conține cuiburi pentru instalarea tuburilor de testare cu material, care trebuie separat în fracțiuni separate. În timpul rotirii rotorului la viteze mari, forța centrifugală. Substanțele plasate în eprubete sunt împărțite în diferite substanțe în funcție de nivelul densității. De exemplu, în centrifugarea probelor de apă subterană, lichidul este separat și solidele conținute în acesta sunt depozitate.

Autor al metodei

Pentru prima dată a devenit cunoscut faptul că o astfel de centrifugare, după experimentele efectuate de om de știință A. F. Lebedev. Metoda a fost dezvoltată de către cercetător pentru a determina compoziția apei din sol. Anterior, în aceste scopuri, a fost utilizat sedimentarea lichidului, urmată de separarea probelor solide de acesta. Dezvoltarea metodei de centrifugare a făcut posibilă această depășire mult mai rapidă. Datorită acestei separări, a devenit posibilă extragerea unei fracții solide de substanțe din lichid într-o formă uscată pentru câteva minute.

Etape de centrifugare

Centrifugarea diferențială începe cu absorbția de substanțe supuse investigației. O astfel de prelucrare materială are loc în rezervoarele de decantare. În timpul sedimentării, particulele sunt separate prin gravitate. Acest lucru vă permite să preparați substanțele pentru o mai bună separare cu ajutorul forțelor centrifuge.

Apoi, substanțele din eprubete sunt filtrate. În acest stadiu, se folosesc așa-numitele tobe perforate destinate separării particulelor lichide de solide. În timpul evenimentelor prezentate, întregul sediment rămâne pe pereții centrifugii.

Avantajele metodei

În comparație cu alte metode destinate separării substanțelor individuale, cum ar fi filtrarea sau sedimentarea, centrifugarea face posibilă obținerea unui sediment cu un conținut minim de umiditate. Utilizarea acestei metode de separare permite separarea suspensiilor fin dispersate. Rezultatul este producția de particule cu dimensiunea de 5-10 μm. Un alt avantaj important al centrifugării este posibilitatea implementării sale cu ajutorul echipamentelor de volume și dimensiuni mici. Singurul dezavantaj al metodei este intensitatea energetică ridicată a dispozitivelor.

Centrifugare în biologie

În biologie, separarea substanțelor în substanțe separate este recursă, dacă este necesar, pentru a pregăti preparatele pentru examinare sub microscop. Centrifugarea se face aici pe dispozitive complexe - cilotoare. În plus față de sloturile pentru tuburile de testare, aceste dispozitive sunt echipate cu suporturi de probă, toate tipurile de pahare de diapozitive cu un design complex. Din dispozitivul centrifugii, în desfășurarea cercetărilor în domeniul biologiei, calitatea materialelor obținute depinde direct și, prin urmare, cantitatea de informații utile care pot fi obținute din rezultatele analizei.

Centrifugare în industria de rafinare a petrolului

Metoda de centrifugare este indispensabilă în extracția uleiului. Există hidrocarburi, din care apa nu este pe deplin emisă în timpul distilării. Centrifugarea face posibilă îndepărtarea excesului de lichid din compoziția uleiului, sporind calitatea acestuia. În acest caz, uleiul este dizolvat în benzen, apoi este încălzit la 60 ° C ^despreC și apoi supuse forței centrifuge. În cele din urmă, se măsoară cantitatea de apă rămasă în substanță și, dacă este necesar, procedura se repetă.

Centrifugarea sângelui

Această metodă este utilizată pe scară largă în scopuri terapeutice. În medicină, vă permite să rezolvați următoarele probleme:

1. Obținerea de probe de sânge purificate pentru efectuarea plasmeferezei. În aceste scopuri, centrifuga separă elementele sangvine de plasmă. Operația face posibilă scăderea sângelui de viruși, anticorpi în exces, bacterii patogene, toxine.
2. Pregătirea sângelui pentru transfuzia donatorilor. După împărțirea lichidului corporal în fracțiuni separate prin centrifugare, donatorul este returnat celulelor sanguine, iar plasma este utilizată pentru transfuzie sau congelată pentru utilizare ulterioară.
3. Izolarea masei plachetare. Substanța este obținută de la Plasma sanguină îmbogățită cu trombocite. Masa rezultată este utilizată în departamentele chirurgicale și hematologice ale instituțiilor medicale, în terapia de urgență, în sălile de operații. Utilizarea masei plachetare în medicină face posibilă îmbunătățirea coagulabilității sângelui la nivelul afectat.
4. Sinteza masei eritrocitelor. Centrifugarea celulelor sanguine are loc prin separarea delicată a fracțiilor sale, în conformitate cu o tehnică specială. Masa gata preparata, bogata in celule rosii din sange, este folosita pentru transfuzii cu pierderi de sange, operatii. Masa eritrocitară este adesea utilizată pentru tratamentul anemiei, a altor boli de sânge de natură sistemică.

În practica medicală modernă, se folosesc multe instrumente de nouă generație care permit tamburului rotativ să se accelereze la o anumită viteză și să îl oprească la un anumit moment. Acest lucru vă permite să divizați cu mai multă precizie sângele în globule roșii, trombocite, plasmă, ser și cheaguri. În mod similar, sunt examinate alte fluide ale corpului, în special, substanțele din urină sunt separate.

Centrifuge: tipuri de bază

Am dat seama ce este centrifugarea. Acum, să aflăm care dispozitive sunt folosite pentru implementarea metodei. Centrifugele sunt închise și deschise, cu un dispozitiv mecanic sau manual. Partea principală de lucru a dispozitivelor deschise manual este axa de rotație, situată pe verticală. În partea superioară, o bandă este fixată perpendicular, unde sunt localizate manșoane metalice mobile. Acestea conțin tuburi de testare speciale, înguste în partea de jos. La partea inferioară a mânecilor se așează vată de bumbac, care evită deteriorarea tubului de sticlă atunci când vine în contact cu metalul. Apoi aparatul este pus în mișcare. După un anumit timp, lichidul se separă de solidele suspendate. După aceasta centrifuga manuală este oprită. Un precipitat dens, solid este concentrat la baza tuburilor. Deasupra este partea lichidă a substanței.

Centrifugele mecanice de tip închis au un număr mare de manșoane pentru introducerea tuburilor. Astfel de dispozitive sunt mai convenabile decât cele manuale. Rotoarele sunt antrenate de motoare electrice puternice și pot accelera la 3000 rpm. Acest lucru face posibilă o mai bună separare a substanțelor lichide de substanțele solide.

Caracteristicile preparării eprubetelor în timpul centrifugării

Tuburile utilizate pentru centrifugare trebuie să fie umplut cu materialul de testare cu o masă identică. Prin urmare, pentru măsurători se utilizează scale de precizie speciale. Atunci când este necesară echilibrarea mai multor tuburi de test într-o centrifugă, se folosește următoarea metodă. După cântărirea unei perechi de recipiente de sticlă și realizarea aceleiași mase, una dintre ele este lăsată ca standard. Tuburile ulterioare sunt echilibrate cu această probă înainte de a fi introduse în aparat. Această tehnică accelerează semnificativ activitatea atunci când este necesar să se pregătească pentru centrifugarea unei serii întregi de tuburi de testare.

Este demn de remarcat faptul că în eprubete nu există niciodată prea multe substanțe de testat. Containerele din sticlă sunt umplute astfel încât distanța până la margine să nu fie mai mică de 10 mm. În caz contrar, substanța se va revărsa din tub sub influența forței centrifuge.

Sverhtsentrifugi

Pentru a separa componentele suspensiilor extrem de subțiri, nu este suficient să se utilizeze centrifuge manuală sau mecanică convențională. În acest caz, este necesar un efect mai impresionant asupra substanțelor din forțele centrifuge. Atunci când se realizează astfel de procese, se utilizează supercentrifugi.

Dispozitivele planului prezentat sunt echipate cu un tambur orb, sub forma unui tub cu diametru nesemnificativ - nu mai mult de 240 mm. Lungimea unui astfel de tambur este mult mai mare decât secțiunea transversală, ceea ce face posibilă creșterea semnificativă a numărului de rotații și crearea unei forțe centrifuge puternice.

Într-o supercentrifugă, substanța de test intră în tambur, se deplasează de-a lungul tubului și se lovește de reflectori speciali care aruncă materialul pe pereții dispozitivului. Există, de asemenea, camere pentru separarea separată a lichidelor ușoare și grele.

Avantajele supercentrifugelor includ:

• o etanșeitate absolută;
• cea mai mare intensitate a separării substanțelor;
• dimensiune compactă;
• posibilitatea separării substanțelor la nivel molecular.

În concluzie

Deci am aflat ce este centrifugarea. În prezent, metoda își găsește aplicarea atunci când este necesară precipitarea soluțiilor de soluții, purificarea lichidelor, a componentelor separate ale substanțelor active biologic și chimice. Ultracentrifugele sunt utilizate pentru separarea substanțelor la nivel molecular. Metoda de centrifugare este utilizată în mod activ în industria chimică, petrolieră, nucleară, alimentară, precum și în medicină.