Какво представлява центрофугирането? Определение и принцип на метода

Какво представлява центрофугирането? За какво се използва методът? Терминът "центрофугиране" означава разделяне на течни или твърди частици на вещество в различни фракции чрез центробежни сили. Такова отделяне на веществата се извършва благодарение на използването на специални апарати - центрофуги. Какъв е принципът на метода?

Принцип на центрофугиране

Нека разгледаме по-подробно определението. Центрофугирането е ефектът върху субстанциите чрез ултра-висока скорост на въртене в специализиран апарат. Основната част на всяка центрофуга е роторът, който съдържа гнезда за монтиране на епруветки с материал, който трябва да бъде разделен на отделни фракции. По време на въртенето на ротора при високи скорости, центробежна сила. Веществата, поставени в епруветките, се разделят на различни вещества в зависимост от нивото на плътността. Например, при центрофугирането на пробите от подпочвените води течността се отделя и твърдите вещества, които се съдържат в нея, се депозират.

Автор на метода

За първи път стана известно, че такова центрофугиране, след експериментите, проведени от учен А. Ф. Лебедев. Методът е разработен от изследователя, за да се определи съставът на почвената вода. Преди това за тези цели се използва утаяване на течност, последвано от отделяне на твърди проби от нея. Развитието на метода на центрофугиране даде възможност да се справим с тази задача много по-бързо. Благодарение на това разделяне стана възможно да се извлече твърда част от веществата от течността в суха форма за няколко минути.

Етапи на центрофугиране

Диференциалното центрофугиране започва с приемането на вещества, които са предмет на разследване. Такава преработка на материал се извършва в утаителните резервоари. По време на утаяването, частиците се разделят чрез гравитация. Това ви позволява да подготвите веществата за по-добро разделяне с помощта на центробежни сили.

След това веществата в епруветките се филтрират. На този етап се използват така наречените перфорирани барабани, предназначени да отделят течни частици от твърди вещества. По време на представените събития, цялата седимент остава на стените на центрофугата.

Предимствата на метода

В сравнение с други методи, насочени към отделянето на отделните вещества, като филтриране или утаяване, центрофугирането позволява да се получи утайка с минимално съдържание на влага. Използването на този метод на разделяне позволява разделянето на фино диспергирани суспензии. Резултатът е производството на частици с размери от 5 до 10 μm. Друго важно предимство на центрофугирането е възможността за нейното изпълнение с помощта на оборудване с малки обеми и размери. Единственият недостатък на метода е високата енергийна интензивност на устройствата.

Центрофугиране в биологията

В биологията отделянето на веществата в отделни вещества се прибягва, ако е необходимо, за да се подготвят препаратите за изследване под микроскоп. Центрофугирането тук се извършва на сложни устройства - цитоктотори. В допълнение към слотовете за епруветки, тези устройства са снабдени с държачи за проби, всички видове стъкла с плъзгач с комплексен дизайн. От устройството на центрофугата, при провеждането на изследвания в областта на биологията, качеството на получените материали зависи пряко и съответно количеството полезна информация, която може да бъде получена от резултатите от анализа.

Центрофугиране в нефтопреработвателната промишленост

Методът на центрофугиране е незаменим при извличането на масло. Има въглеводороди, чиято вода не се отделя напълно при дестилация. Центрофугирането позволява да се отстрани излишната течност от състава на маслото, като се повиши качеството му. В този случай маслото се разтваря в бензен, след това се загрява до 60 ° С ^заС, след което се подлага на центробежна сила. Накрая, количеството вода, оставащо в веществото, се измерва и, ако е необходимо, процедурата се повтаря.

Центрофугиране на кръвта

Този метод се използва широко за терапевтични цели. В медицината ви позволява да разрешите следните проблеми:

1. Получаване на пречистени кръвни проби за провеждане на плазмафереза. За тези цели центрофугата разделя кръвните елементи от плазмата. Операцията дава възможност да се освободи кръвта от вируси, излишък от антитела, патогенни бактерии, токсини.
2. Приготвяне на кръв за донорна трансфузия. След разделяне на течността на тялото в отделни фракции чрез центрофугиране, донорът се връща в кръвните клетки и плазмата се използва за трансфузия или се замразява за по-нататъшна употреба.
3. Изолиране на тромбоцитната маса. Веществото се получава от Плазмена кръв, обогатена с тромбоцити. Получената маса се използва в хирургически и хематологични отделения на лечебни заведения, в спешна терапия, операционни зали. Използването на тромбоцитна маса в медицината дава възможност да се подобри коагулацията на кръвта в засегнатите.
4. Синтез на масата на еритроцитите. Центрофугирането на кръвните клетки се извършва чрез деликатно разделяне на неговите фракции съгласно специална техника. Готовата маса, богата на червени кръвни клетки, се използва за трансфузия със загуба на кръв, операции. Еритроцитната маса често се използва за лечение на анемия, други кръвни заболявания от системен характер.

В съвременната медицинска практика се използват много нови инструменти, които позволяват на въртящия се барабан да се ускори до определена скорост и да го спре в определен момент. Това ви позволява по-точно да разделите кръвта на червени кръвни клетки, тромбоцити, плазма, серум и съсиреци. По подобен начин се изследват и други телесни течности, по-специално се отделят веществата в урината.

Центрофуги: основни типове

Разбрахме какво е центрофугирането. Сега нека разберем кои устройства се използват за изпълнение на метода. Центрофугите са затворени и отворени, с механично или ръчно задвижване. Основната работна част на устройствата за ръчно отваряне е въртящата се ос, разположена вертикално. В горната си част лентата е перпендикулярно фиксирана, където се намират подвижни метални втулки. Те съдържат специални епруветки, стеснени на дъното. В долната част на ръкавите се полага памучна вата, която предотвратява повреждането на стъклената тръба, когато дойде в контакт с метала. След това апаратът се задейства. След известно време течността се отделя от суспендираните твърди вещества. След това ръчната центрофуга е спряна. На дъното на тръбите се концентрира гъста, твърда утайка. Над него е течната част на веществото.

Механичните центрофуги от затворен тип имат голям брой ръкави за поставяне на тръби. Такива устройства са по-удобни, отколкото ръчни. Техните ротори се задвижват от мощни електрически мотори и могат да ускорят до 3000 оборота в минута. Това прави възможно по-доброто разделяне на течните вещества от твърдите вещества.

Характеристики на подготовката на епруветките при центрофугиране

Тръбите, които се използват за центрофугиране, трябва да се пълнят с тестовия материал с еднаква маса. Ето защо за измерванията се използват специални точни везни. Когато се изисква балансиране на множество епруветки в центрофуга, се използва следният метод. След претегляне на чифт стъклени контейнери и постигане на същата маса, един от тях остава стандартен. Следващите епруветки се уравновесяват с тази проба, преди да бъдат поставени в апарата. Тази техника значително ускорява работата, когато е необходимо да се подготви за центрофугиране на цяла серия епруветки.

Струва си да се отбележи, че никога в тестовите епруветки няма твърде много тествани вещества. Стъклените контейнери се запълват по такъв начин, че разстоянието до ръба да е не по-малко от 10 мм. В противен случай веществото ще изтече от тръбата под въздействието на центробежна сила.

Sverhtsentrifugi

За да се отделят компонентите от изключително тънки суспензии, не е достатъчно да се използват конвенционални ръчни или механични центрофуги. В този случай се изисква по-впечатляващ ефект върху веществата от центробежните сили. Когато се прилагат такива методи, се използват суперцентрофуги.

Устройствата на представения план са оборудвани със слепен барабан под формата на тръба с незначителен диаметър - не повече от 240 мм. Дължината на такъв барабан е много по-голяма от напречното му сечение, което прави възможно значително увеличаване на броя на оборотите и създаване на мощна центробежна сила.

В суперцентрофуга тестваното вещество влиза в барабана, се движи по тръбата и удря срещу специални рефлектори, които хвърлят материала върху стените на устройството. Също така има отделения за отделяне на леки и тежки течности отделно.

Предимствата на суперцентрофугите включват:

• абсолютна плътност;
• най-високата интензивност на разделяне на веществата;
• компактен размер;
• възможността за разделяне на веществата на молекулярно ниво.

В заключение

Затова разбрахме какво е центрофугирането. Понастоящем методът намира приложение, когато е необходимо да се утаяват разтвори на разтвори, да се пречистват течности, отделни компоненти на биологично активни и химични вещества. Ултрацентрофугите се използват за отделяне на веществата на молекулярно ниво. Методът на центрофугиране се използва активно в химическата, нефтената, ядрената, хранителната промишленост, както и в медицината.