Какво е центрофугиране? За какво се използва методът? Терминът "центрофугиране" означава разделяне на течни или твърди частици от вещество на различни фракции с помощта на центробежни сили. Това разделяне на веществата се извършва чрез използването на специални апарати - центрофуги. Какъв е принципът на метода?
Принцип на центрофугиране
Нека разгледаме дефиницията по-подробно. Центрофугирането е въздействие върху вещества чрез свръхвисоко въртене в специализиран апарат. Основната част на всяка центрофуга е роторът, който съдържа прорези за поставяне на епруветки с материал, който трябва да бъде разделен на отделни фракции. По време на въртене на ротора при високи скорости се задейства центробежната сила. Веществата, поставени в епруветки, се разделят на различни вещества според нивото на плътност. Например, центрофугирането на проби от подземни води отделя течността и утаява съдържащите се в нея твърди вещества.
Авторметод
За първи път стана известно какво е центрофугиране след експериментите, проведени от учения А. Ф. Лебедев. Методът е разработен от изследовател за определяне на състава на почвената вода. Преди това за тази цел се използва утаяване на течност, последвано от отделяне на твърди проби от нея. Развитието на метода на центрофугиране направи възможно справянето с тази задача много по-бързо. Благодарение на това разделяне стана възможно да се извлече твърдата фракция на веществата от течността в суха форма за броени минути.
Стъпки на центрофугиране
Диференциалното центрофугиране започва с утаяването на веществата, които трябва да бъдат изследвани. Такава обработка на материала се извършва в резервоари за утаяване. По време на утаяването частиците на материята се отделят под въздействието на гравитацията. Това позволява на веществата да бъдат подготвени за по-добро разделяне с помощта на центробежни сили.
Освен това веществата в епруветките се филтрират. На този етап се използват така наречените перфорирани барабани, които са предназначени да отделят течни частици от твърди. В хода на представените дейности цялата утайка остава по стените на центрофугата.
Ползи от метода
В сравнение с други методи за отделяне на отделни вещества, като филтриране или утаяване, центрофугирането прави възможно получаването на утайка с минимално съдържание на влага. Използването на този метод на разделяне прави възможно отделянето на фино диспергирани суспензии. Резултатът еполучаване на частици с размер 5-10 микрона. Друго важно предимство на центрофугирането е възможността за неговото изпълнение с помощта на оборудване с малки обеми и размери. Единственият недостатък на метода е високата консумация на енергия от устройствата.
центрофугиране в биологията
В биологията разделянето на вещества на отделни вещества се използва, когато е необходимо да се приготвят препарати за изследване под микроскоп. Центрофугирането тук се извършва на сложни устройства - циторотори. Такива устройства, в допълнение към слотове за епруветки, са оборудвани с държачи за проби, всякакви стъклени пързалки със сложен дизайн. Качеството на получените материали и съответно количеството полезна информация, която може да се извлече от резултатите от анализа, зависи пряко от дизайна на центрофугата при провеждане на изследвания в биологията.
центрофугиране в нефтопреработващата промишленост
Методът на центрофугиране е незаменим при производството на масло. Има въглеводородни вкаменелости, от които водата не се отделя напълно по време на дестилацията. Центрофугирането прави възможно отстраняването на излишната течност от състава на маслото, повишавайки неговото качество. В този случай маслото се разтваря в бензол, след което се нагрява до 60 oC и след това се подлага на центробежна сила. Накрая измерете количеството останала вода в веществото и, ако е необходимо, повторете процедурата.
Центрофугиране на кръв
Този метод се използва широко в медицинатацели. В медицината ви позволява да разрешите следния брой проблеми:
- Получаване на пречистени кръвни проби за плазмафереза. За тези цели кръвните клетки се отделят от неговата плазма в центрофуга. Операцията дава възможност да се освободи кръвта от вируси, излишни антитела, патогенни бактерии, токсини.
- Подготовка на кръв за донорно преливане. След разделяне на телесната течност на отделни фракции чрез центрофугиране, кръвните клетки се връщат на донора, а плазмата се използва за трансфузия или се замразява за по-късна употреба.
- Изолиране на тромбоцитна маса. Веществото се получава от кръвна плазма, 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 прави възможно подобряването на съсирването на кръвта при жертвите.
- Синтез на еритроцитна маса. Центрофугирането на кръвни клетки става чрез деликатно разделяне на фракциите им по специална техника. Готовата маса, богата на еритроцити, се използва за преливане при кръвозагуба, операции. Еритроцитната маса често се използва за лечение на анемия и други системни кръвни заболявания.
В съвременната медицинска практика се използват много устройства от ново поколение, които позволяват да се ускори въртящ се барабан до определена скорост и да се спре в определен момент. Това ви позволява по-точно да разделите кръвта на червени кръвни клетки, тромбоцити, плазма, серум исъсиреци. По подобен начин се изследват и други телесни течности, по-специално веществата в състава на урината се отделят.
центрофуги: основни типове
Разбрахме какво е центрофугиране. Сега нека разберем какви устройства се използват за прилагане на метода. Центрофугите са затворени или отворени, с механично или ръчно задвижване. Основната работна част на ръчно отворените устройства е въртяща се ос, разположена вертикално. В горната му част перпендикулярно е фиксирана шина, където са разположени подвижни метални ръкави. Те съдържат специални епруветки, стеснени отдолу. В долната част на ръкавите е поставена памучна вата, което позволява да се избегне повреда на стъклената епруветка при контакт с метал. След това устройството се пуска в движение. След известно време течността се отделя от суспендираните твърди вещества. След това ръчната центрофуга се спира. На дъното на епруветките се концентрира плътна твърда утайка. Над него е течната част на веществото.
Механичните центрофуги от затворен тип имат голям брой втулки за поставяне на епруветки. Такива устройства са по-удобни от ръчните. Техните ротори се задвижват от мощни електродвигатели и са способни да ускоряват до 3000 оборота в минута. Това дава възможност за по-добро отделяне на течни вещества от твърди.
Характеристики на подготовката на епруветките по време на центрофугиране
Тръби, които се използват зацентрофугиране, трябва да се напълни с тестов материал с еднаква маса. Ето защо за измервания тук се използват специални високоточни скали. Когато е необходимо балансиране на множество епруветки в центрофуга, се използва следната техника. След претегляне на чифт стъклени съдове и постигане на същата маса, един от тях се оставя като стандарт. Следващите епруветки се уравновесяват с тази проба, преди да бъдат поставени в апарата. Тази техника значително ускорява работата, ако е необходимо да се подготви цяла серия епруветки за центрофугиране.
Заслужава да се отбележи, че твърде много тестово вещество никога не се поставя в епруветки. Стъклените съдове се пълнят по такъв начин, че разстоянието до ръба да е най-малко 10 мм. В противен случай веществото ще се излее от епруветката под въздействието на центробежна сила.
Суперцентрофуги
За да се отделят съставките на изключително фините суспензии, конвенционалните ръчни или механични центрофуги не са достатъчни. В този случай се изисква по-впечатляващ ефект върху веществата от центробежни сили. При осъществяването на такива процеси се използват суперцентрофуги.
Устройствата от представения план са оборудвани със сляп барабан под формата на тръба с малък диаметър - не повече от 240 мм. Дължината на такъв барабан значително надвишава напречното му сечение, което прави възможно значително увеличаване на броя на оборотите и създаване на мощна центробежна сила.
В суперцентрофугата изпитваното вещество влиза в барабана, движи се по тръбата и удря специални рефлектори, които се изхвърлятматериал по стените на устройството. Има и камери, предназначени за отделно изтегляне на леки и тежки течности.
Предимствата на суперцентрофугата включват:
- абсолютна стегнатост;
- най-висок процент на разделяне;
- компактен размер;
- възможност за разделяне на вещества на молекулярно ниво.
В приключване
И така, разбрахме какво е центрофугиране. Понастоящем методът намира приложение, когато е необходимо да се изолират утайки от разтвори, пречистване на течности и отделни компоненти на биологично активни и химични вещества. Ултрацентрофугите се използват за разделяне на вещества на молекулярно ниво. Методът на центрофугиране се използва активно в химическата, петролната, ядрената, хранителната промишленост, както и в медицината.
