Hvad er centrifugering? Definition og princip af metoden

Hvad er centrifugering? Hvad anvendes metoden til? Udtrykket "centrifugering" betyder separation af væske eller faste partikler af et stof i forskellige fraktioner ved centrifugalkræfter. En sådan adskillelse af stoffer udføres på grund af anvendelsen af specielle apparater - centrifuger. Hvad er princippet om metoden?

Centrifugeringsprincip

Lad os overveje definitionen mere detaljeret. Centrifugering er effekten på stoffer ved ultrahøjhastighedsrotation i et specialiseret apparat. Hoveddelen af enhver centrifuge er rotoren, som indeholder reden til installation af reagensglas med materiale, som skal adskilles i separate fraktioner. Under rotationen af rotoren ved høje hastigheder kommer centrifugalkraft i spil . Stoffer anbragt i reagensglas er opdelt i forskellige stoffer i henhold til densitetsniveauet. For eksempel separeres væske i centrifugering af grundvandsprøver, og faste stoffer indeholdt i det deponeres.

Forfatter af metoden

For første gang blev det kendt, at en sådan centrifugering efter forsøgene udført af forskeren A. F. Lebedev. Metoden blev udviklet af forskeren for at bestemme sammensætningen af jord vand. Tidligere blev der i dette øjemed anvendt flydende sedimentering efterfulgt af adskillelse af faste prøver fra den. Udviklingen af centrifugeringsmetoden gjorde det muligt at klare denne opgave meget hurtigere. Takket være denne adskillelse blev det muligt at ekstrahere en fast fraktion af stoffer fra væsken i tør form i nogle få minutter.

Centrifugeringstrin

Differentiel centrifugering begynder med sedimentering af stoffer, der er genstand for undersøgelse. Sådan materialebehandling finder sted i sedimenteringsapparatet. Under sedimentering adskilles partikler af tyngdekraften. Dette giver dig mulighed for at forberede stofferne til en bedre adskillelse ved hjælp af centrifugalkræfter.

Derefter filtreres stofferne i reagensglasene. På dette stadium anvendes de såkaldte perforerede tromler, der er beregnet til at adskille væskepartikler fra faste stoffer. Under de indsendte aktiviteter forbliver hele sedimentet på centrifugens vægge.

Fordelene ved fremgangsmåden

Sammenlignet med andre metoder med henblik på adskillelse af individuelle stoffer, såsom filtrering eller sedimentering, gør centrifugering det muligt at opnå et sediment med et minimum fugtindhold. Anvendelsen af denne separationsmetode muliggør adskillelse af fint dispergerede suspensioner. Resultatet er produktion af partikler 5-10 μm i størrelse. En anden vigtig fordel ved centrifugering er muligheden for dens implementering ved hjælp af udstyr med små mængder og dimensioner. Den eneste ulempe ved fremgangsmåden er indretningernes høje energiintensitet.

Centrifugering i biologi

I biologi anvendes separationen af stoffer i separate stoffer ved fremstilling af præparater til undersøgelsen under et mikroskop. Centrifugering her foregår på komplekse enheder - cytorotorer. Sådanne apparater udover spalterne til reagensglas er færdige med prøveholdere med alle slags glider af et kompliceret design. Fra centrifugens anordning afhænger kvaliteten af de opnåede materialer direkte på mængden af nyttig information, der kan opnås ud fra analyseresultaterne, når de udfører forskning i biologi.

Centrifugering i olieraffinaderingsindustrien

Fremgangsmåden til centrifugering er uundværlig ved udvinding af olie. Der er kulbrinter, hvoraf vand ikke udledes fuldstændigt under destillation. Centrifugering gør det muligt at fjerne overskydende væske fra sammensætningen af olie, hvilket øger kvaliteten. I dette tilfælde opløses olien i benzen, opvarmes derefter til 60 ^° C og udsættes derefter for centrifugalkraft. Endelig måles mængden af resterende vand i stoffet, og om nødvendigt gentages proceduren.

Centrifugering af blod

Denne metode anvendes i vid udstrækning til terapeutiske formål. I medicin giver det dig mulighed for at løse følgende problemer:

1. Indhentning af rensede blodprøver til udførelse af plasmaferese. Til disse formål adskiller centrifugen blodelementerne fra dets plasma. Operationen gør det muligt at fjerne blod fra vira, overskydende antistoffer, patogene bakterier, toksiner.
2. Fremstilling af blod til donortransfusion. Efter adskillelse af legemsvæsken i separate fraktioner ved hjælp af centrifugering, returneres bloddonoren til donoren, og plasmaet anvendes til transfusion eller frosset til efterfølgende anvendelse.
3. Isolering af blodplademasse. Stof opnås fra blodplasma beriget med blodplader. Den resulterende masse anvendes i kirurgiske og hæmatologiske afdelinger af medicinske institutioner, i nødbehandling, driftsrum. Anvendelsen af blodplademasse i medicin gør det muligt at forbedre blodkoagulabiliteten hos de berørte.
4. Syntese af erytrocytmasse. Centrifugering af blodceller sker ved delikat adskillelse af dets fraktioner ifølge en særlig teknik. En klar masse, der er rig på røde blodlegemer, bruges til transfusion med blodtab, operationer. Erythrocytisk masse anvendes ofte til behandling af anæmi, andre blodsygdomme af systemisk art.

I moderne medicinsk praksis anvendes mange nye generationens instrumenter, der gør det muligt at accelerere den roterende tromle til en bestemt hastighed og stoppe det på et bestemt tidspunkt. Dette giver dig mulighed for mere præcist at opdele blodet i røde blodlegemer, blodplader, plasma, serum og blodpropper. Tilsvarende undersøges andre kropsvæsker, især stoffer i urinen adskilles.

Centrifuger: basistyper

Vi regnede med, hvad centrifugering er. Lad os nu finde ud af, hvilke enheder der bruges til at implementere metoden. Centrifugerne er lukkede og åbne, med mekanisk eller manuel drev. Den vigtigste arbejdsdel af de håndåbnede enheder er en roterende akse, der er placeret lodret. I sin øvre del er båndet fastgjort vinkelret, hvor bevægelige metalhylster er placeret. De indeholder specielle testrør, indsnævret i bunden. I bunden af ærmerne ligger bomuldsuld, hvilket forhindrer skader på glasrøret, når det kommer i kontakt med metalet. Derefter sættes apparatet i bevægelse. Efter en vis tid adskilles væsken fra de suspenderede faste stoffer. Herefter stoppes den manuelle centrifuge. Et tæt, fast bundfald koncentreres i bunden af rørene. Over den er den flydende del af stoffet.

Mekaniske lukkede centrifuger har et stort antal ærmer til rørplacering. Sådanne indretninger er mere bekvemme end manuelle. Deres rotorer drives af kraftige elektriske motorer og kan accelerere til 3000 omdr./min. Dette gør det muligt at foretage en bedre adskillelse af flydende stoffer fra faste stoffer.

Egenskaber ved fremstilling af reagensglas under centrifugering

Rørene, der anvendes til centrifugering, skal fyldes med testmaterialet af samme masse. Derfor anvendes specielle højtryksskalaer til måling her. Når balancering af flere reagensglas i en centrifuge er påkrævet, anvendes følgende metode. Efter vejning af et par glasbeholdere og opnåelse af samme masse, er en af dem efterladt som standard. Efterfølgende rør er ækvilibreret med denne prøve, før de placeres i apparatet. Denne metode øger arbejdet betydeligt, når det er nødvendigt at forberede centrifugering af en hel række reagensglas.

Det er værd at bemærke, at der ikke er for mange teststoffer i reagensglas. Glasbeholderne er fyldt på en sådan måde, at afstanden til kanten er mindst 10 mm. Ellers vil stoffet hælde ud af røret under påvirkning af centrifugalkraften.

Sverhtsentrifugi

For at adskille komponenterne i ekstremt tynde suspensioner er det ikke tilstrækkeligt at anvende konventionelle manuelle eller mekaniske centrifuger. I dette tilfælde kræves en mere imponerende effekt på stofferne fra siden af centrifugalkræfterne. Ved implementering af sådanne processer anvendes supercentrifuger.

Indretningerne af den præsenterede plan er udstyret med en blind tromle i form af et rør af ubetydelig diameter - højst 240 mm. Længden af en sådan tromle er meget større end dens tværsnit, hvilket gør det muligt at øge antallet af omdrejninger betydeligt og skabe en kraftig centrifugalkraft.

I supercentrifugen kommer teststoffet ind i tromlen, bevæger sig langs røret og rammer specielle reflektorer, som smider materialet på apparatets vægge. Der er også kamre designet til separat udsugning af lette og tunge væsker.

Fordele ved supercentrifuger omfatter:

• Absolut tæthed;
• Den højeste intensitet af adskillelse af stoffer;
• Kompakt størrelse;
• Muligheden for at adskille stoffer på molekyliveau.

Afslutningsvis

Så vi fandt ud af, hvad der er centrifugering. I øjeblikket finder metoden sin anvendelse, når det er nødvendigt at udfælde opløsninger af opløsninger, rense væsker, separate komponenter af biologisk aktive og kemiske stoffer. Ultracentrifuger anvendes til separering af stoffer på molekylær niveau. Metoden til centrifugering anvendes aktivt i kemi-, olie-, nukleare, fødevareindustrien samt i medicin.