Co je centrifugace? Definice a princip metody

Co je centrifugace? Pro jakou metodu se používá? Pojem "odstředění" znamená oddělení kapalných nebo pevných částic látky do různých frakcí pomocí odstředivých sil. Takové oddělení látek se provádí díky použití speciálních zařízení - odstředivky. Jaký je princip metody?

Princip centrifugace

Zvažme tuto definici podrobněji. Centrifugace je účinek na látky při velmi vysokých otáčkách ve specializovaném zařízení. Hlavní částí jakékoli centrifugy je rotor, který obsahuje hnízda pro instalaci zkumavek s materiálem, která musí být rozdělena na jednotlivé frakce. Během otáčení rotoru při vysokých rychlostech, odstředivá síla. Látky umístěné ve zkumavkách jsou rozděleny do různých látek podle úrovně hustoty. Například při odstředění vzorků podzemních vod se kapalina oddělí a v ní se usazují tuhé látky obsažené v ní.

Autor metody

Poprvé se stalo známým, že takové odstředění, po pokusech provedených vědcem A. F. Lebedev. Metoda byla vyvinuta výzkumným pracovníkem za účelem určení složení půdní vody. Dříve se k těmto účelům použilo sedimentace kapaliny, následovalo oddělení pevných vzorků. Vývoj metody centrifugace umožnil mnohem rychleji zvládnout tento úkol. Díky tomuto oddělování bylo možné získat z kapaliny pevný podíl látek v suché formě po dobu několika minut.

Stupně odstředění

Diferenciální odstřeďování začíná přijímáním látek, které jsou předmětem šetření. Takové zpracování materiálu probíhá v usazovacích nádržích. Během sedimentace jsou částice odděleny gravitací. To vám umožní připravit látky pro lepší oddělení pomocí odstředivých sil.

Poté se látky ve zkumavkách filtrují. V této fázi se používají tzv. Perforované bubny, které jsou určeny k oddělování kapalin z částic. Během prezentovaných událostí zůstává na stěnách odstředivky celý sediment.

Výhody

Ve srovnání s jinými metodami zaměřenými na separaci jednotlivých látek, jako je filtrace nebo usazování, umožňuje centrifugace získat sediment s minimálním obsahem vlhkosti. Použití této separační metody umožňuje oddělení jemně dispergovaných suspenzí. Výsledkem je produkce částic o velikosti 5-10 μm. Další důležitou výhodou odstředění je možnost jeho provedení pomocí zařízení malých objemů a rozměrů. Jedinou nevýhodou metody je vysoká energetická náročnost zařízení.

Centrifugace v biologii

V biologii, separace látky do jednotlivých látek se uchylovat, pokud je to nutné, přípravu léků pro zkoumání pod mikroskopem. Centrifugace se provádí na složitých zařízeních - cytorotorech. Taková zařízení kromě slotů pro trubky dodávané s držáky vzorku, všechny druhy snímků složitou strukturou. Z odstředivky zařízení v oblasti výzkumu v biologii přímo ovlivňuje kvalitu materiálů získaných v souladu s tím a se množství užitečných informací, které mohou být sbíráno z výsledků analýzy.

Centrifugace v průmyslu rafinace ropy

Metoda odstředění je nezbytná pro extrakci oleje. Existují uhlovodíky, jejichž voda během destilace není plně vylučována. Centrifugací je možné odstranit přebytečnou tekutinu ze složení oleje a zvýšit její kvalitu. V tomto případě se olej rozpustí v benzenu a poté se zahřeje na 60 ° C ^oC a poté vystaven odstředivé síle. Nakonec se měří množství vody zbývající v dané látce a v případě potřeby se postup opakuje.

Centrifugace krve

Tato metoda je široce používána pro terapeutické účely. V lékařství vám umožňuje vyřešit následující problémy:

1. Získání vyčištěných vzorků krve k provádění plazmaferézy. Pro tyto účely centrifuga odděluje krevní elementy od plazmy. Operace umožňuje zbavit se krve virů, přebytečných protilátek, patogenních bakterií, toxinů.
2. Příprava krve pro transfuzi dárce. Po oddělení tělní tekutiny do oddělených frakcí centrifugací recyklovaný dárce červených krvinek a použitých pro transfuzi nebo zmrazeného pro následné použití plazmy.
3. Izolace trombocytů. Látka se získává od Plazmová krev obohacená krevními destičkami. Výsledná hmota se používá v chirurgických a hematologických odděleních lékařských zařízení, v havarijní terapii, operačních sálech. Použití trombocytů v medicíně umožňuje zlepšit koagulaci krve u postižených.
4. Syntéza hmoty erytrocytů. Centrifugace krevních buněk probíhá jemným oddělením frakcí podle zvláštní techniky. Připravená hmota, bohatá na červené krvinky, se používá k transfúzi se ztrátou krve, operacemi. Erythrocytická hmota se často používá k léčbě anémie, jiných krevních onemocnění systémové povahy.

V moderní lékařské praxi se používá mnoho nástrojů nové generace, které umožňují urychlit rotující buben na určitou rychlost a zastavit ho v určitém okamžiku. To vám umožní přesněji rozdělit krev na červené krvinky, krevní destičky, plazmu, sérum a sraženiny. Podobně jsou vyšetřovány další tělesné tekutiny, zvláště jsou odděleny látky v moči.

Centrifugy: základní typy

Zjistili jsme, jaké odstředění je. Nyní zjistíme, která zařízení se používají k implementaci metody. Centrifugy jsou uzavřeny a otevřeny s mechanickým nebo ručním pohonem. Hlavním pracovním úsekem ručně otevřených zařízení je osa otáčení, umístěná svisle. Ve své horní části je pás umístěn kolmo, kde jsou umístěny pohyblivé kovové pouzdra. Obsahují speciální zkumavky, zúžené v dolní části. Na spodní straně rukávů leželo vata, která zabraňuje poškození skleněné trubice při kontaktu s kovem. Potom se přístroj uvede do pohybu. Po určité době se kapalina odděluje od suspendovaných pevných látek. Potom se ruční odstředivka zastaví. Hustá, pevná sraženina se koncentruje na dně zkumavek. Nad ním je kapalná část látky.

Mechanické centrifugy uzavřeného typu mají velké množství objímky pro umístění trubek. Taková zařízení jsou výhodnější než manuální. Jejich rotory jsou poháněny výkonnými elektromotory a mohou zrychlovat na 3000 ot / min. To umožňuje provádět lepší oddělení kapalných látek od pevných látek.

Vlastnosti přípravy zkumavek při odstřeďování

Trubky, které se používají k odstředění, by měly být naplněny zkušebním materiálem stejné hmotnosti. Proto se zde používají speciální měřící váhy. Při vyvažování více zkumavek v odstředivce se používá následující metoda. Po zvážení dvou skleněných obalů a dosažení stejné hmotnosti, zůstává jedna z nich jako standardní. Následné zkumavky jsou rovnováženy s tímto vzorkem před tím, než jsou umístěny v přístroji. Tato technika výrazně zrychluje práci, když je třeba připravit na odstředění celé řady zkumavek.

Stojí za zmínku, že v testovacích zkumavkách nikdy není příliš mnoho testovaných látek. Skleněné nádoby jsou naplněny tak, aby vzdálenost k okraji nebyla menší než 10 mm. V opačném případě bude látka vystupovat z trubice pod vlivem odstředivé síly.

Supercentrifugy

Pro oddělení součástí extrémně tenkých závěsů nestačí použít konvenční ruční nebo mechanické odstředivky. V tomto případě je zapotřebí působivější účinek na látky z odstředivých sil. Při provádění takových postupů se používají supercentrifugy.

Zařízení předloženého plánu jsou vybavena slepým bubnem ve tvaru trubky o nevýznamném průměru - ne více než 240 mm. Délka takového bubnu je mnohem větší než jeho průřez, což umožňuje výrazně zvýšit počet otáček a vytvořit silnou odstředivou sílu.

V sverhtsentrifuge testovaná látka proudí do bubnu, se pohybuje podél trubky a zasahuje speciální reflektory, které vyřazené materiál spotřebiče. K dispozici jsou také komory pro separaci lehkých a těžkých kapalin odděleně.

Výhody supercentrifugů zahrnují:

• absolutní těsnost;
• nejvyšší intenzita oddělení látek;
• kompaktní velikost;
• možnost oddělení látek na molekulární úrovni.

Na závěr

Takže jsme zjistili, co je to odstřeďování. V současné době je metoda používána, je-li třeba precipitovat roztoky roztoků, čištění kapalin, oddělené složky biologicky aktivních a chemických látek. Ultracentrifugy se používají pro separaci látek na molekulární úrovni. Metoda odstředění se aktivně používá v chemickém, ropném, jaderném, potravinářském průmyslu i v lékařství.