Τι είναι η φυγοκέντρηση; Ορισμός και αρχή της μεθόδου

Τι είναι η φυγοκέντρηση; Ποια είναι η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε; Ο όρος "φυγοκέντρηση" σημαίνει τον διαχωρισμό υγρών ή στερεών σωματιδίων μιας ουσίας σε διάφορα κλάσματα με φυγοκεντρικές δυνάμεις. Αυτός ο διαχωρισμός των ουσιών πραγματοποιείται λόγω της χρήσης ειδικών συσκευών - φυγοκεντρητών. Ποια είναι η αρχή της μεθόδου;

Αρχή φυγοκέντρησης

Ας εξετάσουμε τον ορισμό με περισσότερες λεπτομέρειες. Η φυγοκέντρηση είναι η επίδραση στις ουσίες με περιστροφή εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας σε μια εξειδικευμένη συσκευή. Το κύριο μέρος κάθε φυγοκέντρου είναι ο ρότορας, ο οποίος περιέχει φωλιές για την εγκατάσταση των δοκιμαστικών σωλήνων με υλικό, το οποίο πρέπει να διαχωριστεί σε ξεχωριστά κλάσματα. Κατά τη διάρκεια της περιστροφής του δρομέα σε υψηλές ταχύτητες, τίθεται σε ενέργεια η φυγόκεντρη δύναμη. Οι ουσίες που τοποθετούνται σε δοκιμαστικούς σωλήνες χωρίζονται σε διαφορετικές ουσίες ανάλογα με το επίπεδο πυκνότητας. Για παράδειγμα, στη φυγοκέντρηση των δειγμάτων υπογείων υδάτων, το υγρό διαχωρίζεται και τα στερεά που περιέχονται σε αυτό εναποτίθενται.

Συγγραφέας της μεθόδου

Για πρώτη φορά έγινε γνωστό ότι μια τέτοια φυγοκέντρηση, μετά από τα πειράματα που διεξήγαγε ο επιστήμονας Α. F. Lebedev. Η μέθοδος αναπτύχθηκε από τον ερευνητή για να προσδιοριστεί η σύνθεση του νερού του εδάφους. Νωρίτερα, για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε υγρή καθίζηση, ακολουθούμενη από τον διαχωρισμό στερεών δειγμάτων από αυτό. Η ανάπτυξη της μεθόδου φυγοκέντρησης κατέστησε δυνατή την ταχύτερη αντιμετώπιση αυτού του έργου. Χάρη σε αυτό το διαχωρισμό, έγινε δυνατό να εξαχθεί ένα στερεό κλάσμα ουσιών από το υγρό σε ξηρή μορφή για μερικά λεπτά.

Στάδια φυγοκέντρησης

Η διαφορική φυγοκέντρηση ξεκινά με την καθίζηση των ουσιών που υπόκεινται σε έρευνα. Αυτή η επεξεργασία υλικού λαμβάνει χώρα στη συσκευή καθίζησης. Κατά την καθίζηση, τα σωματίδια διαχωρίζονται με βαρύτητα. Αυτό σας επιτρέπει να προετοιμάσετε τις ουσίες για έναν καλύτερο διαχωρισμό με τη βοήθεια φυγοκεντρικών δυνάμεων.

Στη συνέχεια οι ουσίες στους δοκιμαστικούς σωλήνες διηθούνται. Σε αυτό το στάδιο, χρησιμοποιούνται τα λεγόμενα διάτρητα τύμπανα που προορίζονται να διαχωρίσουν σωματίδια υγρού από στερεά. Κατά τη διάρκεια των υποβληθεισών δραστηριοτήτων, το σύνολο των ιζημάτων παραμένει στους τοίχους της φυγοκέντρου.

Πλεονεκτήματα

Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους που αποσκοπούν στον διαχωρισμό μεμονωμένων ουσιών, όπως διήθηση ή καθίζηση, η φυγοκέντρηση καθιστά δυνατή την απόκτηση ιζήματος με ελάχιστη περιεκτικότητα σε υγρασία. Η χρήση αυτής της μεθόδου διαχωρισμού επιτρέπει τον διαχωρισμό των εναιωρημάτων με λεπτά διασπορά. Το αποτέλεσμα είναι η παραγωγή σωματιδίων μεγέθους 5-10 μm. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της φυγοκέντρησης είναι η δυνατότητα εφαρμογής της με τη βοήθεια εξοπλισμού μικρών όγκων και διαστάσεων. Το μόνο μειονέκτημα της μεθόδου είναι η υψηλή ενεργειακή ένταση των συσκευών.

Φυγοκέντρηση στη Βιολογία

Στη βιολογία, ο διαχωρισμός των ουσιών σε ξεχωριστές ουσίες καταφεύγει στην προετοιμασία των παρασκευασμάτων για τη μελέτη υπό μικροσκόπιο. Η φυγοκέντρηση εδώ πραγματοποιείται σε σύνθετες συσκευές - κυτοκινητήρες. Τέτοιες συσκευές εκτός από τις εγκοπές για τους δοκιμαστικούς σωλήνες συμπληρώνονται με υποδοχές δειγμάτων, με όλα τα είδη διαφανειών ενός πολύπλοκου σχεδίου. Από τη συσκευή της φυγόκεντρες, όταν διεξάγεται έρευνα στην βιολογία, η ποιότητα των λαμβανόμενων υλικών εξαρτάται άμεσα από την ποσότητα των χρήσιμων πληροφοριών που μπορούν να ληφθούν από τα αποτελέσματα της ανάλυσης.

Φυγοκέντρηση στη βιομηχανία διύλισης πετρελαίου

Η μέθοδος φυγοκέντρησης είναι απαραίτητη για την εκχύλιση του ελαίου. Υπάρχουν υδρογονάνθρακες, εκ των οποίων το νερό δεν εκπέμπεται πλήρως κατά την απόσταξη. Η φυγοκέντρηση καθιστά δυνατή την απομάκρυνση της περίσσειας υγρού από τη σύνθεση του ελαίου, αυξάνοντας την ποιότητά του. Στην περίπτωση αυτή, το έλαιο διαλύεται σε βενζόλιο, στη συνέχεια θερμαίνεται στους 60 ^° C, και στη συνέχεια υποβάλλεται σε φυγοκεντρική δύναμη. Τέλος, μετριέται η ποσότητα νερού που παραμένει στην ουσία και, αν είναι απαραίτητο, η διαδικασία επαναλαμβάνεται.

Φυγοκέντρηση του αίματος

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως για θεραπευτικούς σκοπούς. Στην ιατρική, σας επιτρέπει να επιλύσετε τα ακόλουθα προβλήματα:

1. Λήψη δειγμάτων καθαρισμένου αίματος για τη διεξαγωγή πλασμαφαίρεσης. Για τους σκοπούς αυτούς, ο φυγόκεντρος διαχωρίζει τα στοιχεία του αίματος από το πλάσμα του. Η λειτουργία καθιστά δυνατή την απαλλαγή του αίματος από ιούς, περίσσεια αντισωμάτων, παθογόνων βακτηρίων, τοξινών.
2. Παρασκευή αίματος για μετάγγιση δότη. Μετά τη διαίρεση του υγρού του σώματος σε χωριστά κλάσματα με φυγοκέντρηση, ο αιμοδότης επιστρέφει στον δότη και το πλάσμα χρησιμοποιείται για μετάγγιση ή καταψύχεται για μετέπειτα χρήση.
3. Απομόνωση μάζας αιμοπεταλίων. Η ουσία λαμβάνεται από πλάσμα αίματος εμπλουτισμένο με αιμοπετάλια. Η προκύπτουσα μάζα χρησιμοποιείται σε χειρουργικά και αιματολογικά τμήματα ιατρικών ιδρυμάτων, σε θεραπεία έκτακτης ανάγκης, χειρουργεία. Η χρήση της μάζας των αιμοπεταλίων στην ιατρική καθιστά δυνατή τη βελτίωση της πήξης του αίματος στα προσβεβλημένα άτομα.
4. Σύνθεση μάζας ερυθροκυττάρων. Η φυγοκέντρηση των κυττάρων του αίματος γίνεται με λεπτό διαχωρισμό των κλασμάτων του σύμφωνα με μια ειδική τεχνική. Μια έτοιμη μάζα, πλούσια σε ερυθρά αιμοσφαίρια, χρησιμοποιείται για μετάγγιση με απώλεια αίματος, λειτουργίες. Η ερυθροκυτταρική μάζα χρησιμοποιείται συχνά για τη θεραπεία της αναιμίας, άλλων ασθενειών του αίματος συστημικής φύσης.

Στη σύγχρονη ιατρική πρακτική, χρησιμοποιούνται πολλά όργανα νέας γενιάς που επιτρέπουν στο περιστρεφόμενο τύμπανο να επιταχύνεται σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα και να σταματάει σε μια συγκεκριμένη στιγμή. Αυτό σας επιτρέπει να διαιρέσετε με μεγαλύτερη ακρίβεια το αίμα σε ερυθρά αιμοσφαίρια, αιμοπετάλια, πλάσμα, ορό και θρόμβους. Παρομοίως, εξετάζονται και άλλα σωματικά υγρά, και ειδικότερα διαχωρίζονται οι ουσίες στα ούρα.

Φυγοκεντρητές: βασικοί τύποι

Καταλάβαμε τι είναι η φυγοκέντρηση. Τώρα ας μάθουμε ποιες συσκευές χρησιμοποιούνται για την εφαρμογή της μεθόδου. Οι φυγοκεντρητές είναι κλειστές και ανοιχτές, με μηχανική ή χειροκίνητη κίνηση. Το κύριο τμήμα εργασίας των ανοικτών χειροκίνητων συσκευών είναι ένας περιστρεφόμενος άξονας, τοποθετημένος κάθετα. Στο επάνω μέρος του η ταινία είναι σταθερή κάθετα, όπου βρίσκονται κινούμενα μεταλλικά μανίκια. Περιέχουν ειδικούς δοκιμαστικούς σωλήνες, που στενεύουν στο κάτω μέρος. Στο κάτω μέρος των μανικιών βάλτε βαμβάκι, το οποίο αποφεύγει τη βλάβη του γυάλινου σωλήνα όταν έρχεται σε επαφή με το μέταλλο. Στη συνέχεια τίθεται σε κίνηση η συσκευή. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το υγρό διαχωρίζεται από τα αιωρούμενα στερεά. Στη συνέχεια, η χειροκίνητη φυγοκέντρηση διακόπτεται. Ένα πυκνό, συμπαγές ίζημα συμπυκνώνεται στο κάτω μέρος των σωλήνων. Πάνω από αυτό είναι το υγρό μέρος της ουσίας.

Οι μηχανικές κλειστές φυγοκεντρικές διαθέτουν μεγάλο αριθμό περιβλημάτων για τοποθέτηση σωλήνων. Τέτοιες συσκευές είναι πιο βολικές από τις χειροκίνητες. Οι ρότορες τους κινούνται από ισχυρούς ηλεκτρικούς κινητήρες και μπορούν να επιταχυνθούν στις 3000 σ.α.λ. Αυτό καθιστά δυνατό τον καλύτερο διαχωρισμό υγρών ουσιών από στερεές ουσίες.

Χαρακτηριστικά της προετοιμασίας των δοκιμαστικών σωλήνων κατά τη διάρκεια της φυγοκέντρησης

Οι σωλήνες που χρησιμοποιούνται για φυγοκέντρηση πρέπει να γεμίζονται με το υλικό δοκιμής της ίδιας μάζας. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται ειδικές κλίμακες υψηλής ακρίβειας για μετρήσεις εδώ. Όταν απαιτείται εξισορρόπηση πολλαπλών δοκιμαστικών σωλήνων σε φυγόκεντρο, χρησιμοποιείται η ακόλουθη μέθοδος. Μετά τη ζύγιση δυο δοχείων από γυαλί και την επίτευξη της ίδιας μάζας, ένα από αυτά αφήνεται ως πρότυπο. Οι επόμενοι σωλήνες εξισορροπούνται με αυτό το δείγμα προτού τοποθετηθούν στη συσκευή. Αυτή η μέθοδος επιταχύνει σημαντικά την εργασία όταν χρειάζεται να προετοιμαστεί για φυγοκέντρηση μιας ολόκληρης σειράς δοκιμαστικών σωλήνων.

Αξίζει να σημειωθεί ότι ποτέ δεν υπάρχουν πάρα πολλές δοκιμαστικές ουσίες σε δοκιμαστικούς σωλήνες. Οι γυάλινες συσκευασίες είναι γεμισμένες κατά τέτοιο τρόπο ώστε η απόσταση από την άκρη να είναι τουλάχιστον 10 mm. Διαφορετικά, η ουσία θα ρίξει έξω από το σωλήνα υπό την επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης.

Σούπερφυγοκεντρητές

Για να διαχωριστούν τα εξαρτήματα εξαιρετικά λεπτών αναρτήσεων, δεν αρκεί η χρήση συμβατικών μηχανικών ή μηχανικών φυγοκεντρητών. Σε αυτή την περίπτωση, απαιτείται μια πιο εντυπωσιακή επίδραση στις ουσίες από την πλευρά των φυγοκεντρικών δυνάμεων. Κατά την εφαρμογή τέτοιων διεργασιών, χρησιμοποιούνται υπερ-φυγοκεντρητές.

Οι διατάξεις του παρουσιαζόμενου σχεδίου είναι εφοδιασμένες με τυφλό τύμπανο με τη μορφή σωλήνα ασήμαντης διαμέτρου - όχι περισσότερο από 240 mm. Το μήκος ενός τέτοιου τυμπάνου είναι πολύ μεγαλύτερο από την διατομή του, πράγμα που καθιστά δυνατή την σημαντική αύξηση του αριθμού στροφών και τη δημιουργία ισχυρής φυγόκεντρης δύναμης.

Στον υπερ-φυγόκεντρο, η εξεταζόμενη ουσία εισέρχεται στο τύμπανο, κινείται κατά μήκος του σωλήνα και χτυπάει με ειδικούς ανακλαστήρες, οι οποίοι ρίχνουν το υλικό στα τοιχώματα της συσκευής. Υπάρχουν επίσης θάλαμοι σχεδιασμένοι για ξεχωριστή εξαγωγή ελαφρών και βαρέων υγρών.

Τα πλεονεκτήματα των υπερφυγοκεντρητών περιλαμβάνουν:

• Απόλυτη στεγανότητα.
• Η υψηλότερη ένταση διαχωρισμού των ουσιών.
• Συμπαγές μέγεθος.
• Η δυνατότητα διαχωρισμού των ουσιών σε μοριακό επίπεδο.

Συμπερασματικά

Γνωρίζαμε λοιπόν τι είναι η φυγοκέντρηση. Επί του παρόντος, η μέθοδος βρίσκει εφαρμογή της όταν είναι απαραίτητο να καθιζάνουν διαλύματα διαλυμάτων, να καθαρίζουν τα υγρά, ξεχωριστά συστατικά βιολογικά ενεργών και χημικών ουσιών. Οι υπερφυγοκεντρητές χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό των ουσιών σε μοριακό επίπεδο. Η μέθοδος φυγοκέντρησης χρησιμοποιείται ενεργά στις χημικές, πετρελαϊκές, πυρηνικές, βιομηχανίες τροφίμων, καθώς και στην ιατρική.