Kaj je centrifugiranje? Za kaj se uporablja metoda? Izraz "centrifugiranje" pomeni ločevanje tekočih ali trdnih delcev snovi na različne frakcije z uporabo centrifugalnih sil. To ločevanje snovi se izvaja z uporabo posebnih naprav - centrifug. Kakšno je načelo metode?
Načelo centrifugiranja
Oglejmo si definicijo podrobneje. Centrifugiranje je vpliv na snovi z izjemno hitrim vrtenjem v specializiranem aparatu. Glavni del vsake centrifuge je rotor, ki vsebuje reže za namestitev epruvet z materialom, ki ga je treba ločiti na ločene frakcije. Med vrtenjem rotorja pri visokih hitrostih pride v poštev centrifugalna sila. Snovi, ki jih damo v epruvete, se ločijo na različne snovi glede na stopnjo gostote. Na primer, centrifugiranje vzorcev podzemne vode loči tekočino in obori trdne snovi, ki jih vsebuje.
Avtormetoda
Prvič je postalo znano, kaj je centrifugiranje, po poskusih, ki jih je izvedel znanstvenik A. F. Lebedev. Metodo je razvil raziskovalec za določitev sestave vode v tleh. Prej je bilo v ta namen uporabljeno usedanje tekočine, ki mu je sledilo ločevanje trdnih vzorcev iz nje. Razvoj metode centrifugiranja je omogočil veliko hitrejše spopadanje s to nalogo. Zahvaljujoč tej ločitvi je bilo mogoče v nekaj minutah ekstrahirati trdno frakcijo snovi iz tekočine v suhi obliki.
Koraki centrifugiranja
Diferencialno centrifugiranje se začne z usedanjem snovi, ki jih je treba raziskati. Takšna obdelava materiala poteka v usedalnikih. Med usedanjem se delci snovi ločijo pod vplivom gravitacije. To omogoča pripravo snovi za boljše ločevanje z uporabo centrifugalnih sil.
Poleg tega se snovi v epruvetah filtrirajo. Na tej stopnji se uporabljajo tako imenovani perforirani bobni, ki so namenjeni ločevanju tekočih delcev od trdnih. Med predstavljenimi aktivnostmi vsa usedlina ostane na stenah centrifuge.
Prednosti metode
V primerjavi z drugimi metodami za ločevanje posameznih snovi, kot sta filtracija ali usedanje, omogoča centrifugiranje pridobivanje oborine z minimalno vsebnostjo vlage. Uporaba te metode ločevanja omogoča ločevanje fino dispergiranih suspenzij. Rezultat jepridobivanje delcev velikosti 5-10 mikronov. Druga pomembna prednost centrifugiranja je možnost njegove izvedbe z uporabo opreme majhnih volumnov in dimenzij. Edina pomanjkljivost metode je visoka poraba energije naprav.
Centrifugiranje v biologiji
V biologiji se ločevanje snovi na ločene snovi uporablja, kadar je treba pripraviti pripravke za pregled pod mikroskopom. Centrifugiranje se tukaj izvaja na kompleksnih napravah - citorotorjih. Takšne naprave so poleg rež za epruvete opremljene z držali vzorcev, vsemi vrstami steklenih stekel kompleksne zasnove. Kakovost pridobljenih materialov in s tem tudi količina koristnih informacij, ki jih je mogoče pridobiti iz rezultatov analize, je neposredno odvisna od zasnove centrifuge pri izvajanju raziskav v biologiji.
Centrifugiranje v industriji rafiniranja nafte
Metoda centrifugiranja je nepogrešljiva pri proizvodnji olja. Obstajajo fosili ogljikovodikov, iz katerih se voda med destilacijo ne sprosti v celoti. Centrifugiranje omogoča odstranitev odvečne tekočine iz sestave olja, kar poveča njegovo kakovost. V tem primeru se olje raztopi v benzenu, nato segreje na 60 oC in nato izpostavi centrifugalni sili. Na koncu izmerite količino preostale vode v snovi in po potrebi ponovite postopek.
Centrifugiranje krvi
Ta metoda se pogosto uporablja v medicinicilji. V medicini vam omogoča, da rešite naslednje število težav:
- Pridobivanje prečiščenih vzorcev krvi za plazmaferezo. V te namene se krvne celice ločijo od plazme v centrifugi. Operacija omogoča, da se kri očisti virusov, odvečnih protiteles, patogenih bakterij, toksinov.
- Priprava krvi za transfuzijo darovalca. Po ločitvi telesne tekočine na ločene frakcije s centrifugiranjem se krvne celice vrnejo darovalcem, plazma pa se uporabi za transfuzijo ali zamrzne za kasnejšo uporabo.
- Izolacija mase trombocitov. Snov se pridobiva iz krvne plazme, obogatene s trombociti. Nastala masa se uporablja v kirurških in hematoloških oddelkih zdravstvenih ustanov, v urgentni terapiji, operacijskih sobah. Uporaba trombocitne mase v medicini omogoča izboljšanje strjevanja krvi pri žrtvah.
- Sinteza eritrocitne mase. Centrifugiranje krvnih celic poteka z občutljivim ločevanjem njihovih frakcij po posebni tehniki. Končna masa, bogata z eritrociti, se uporablja za transfuzijo v primeru izgube krvi, operacij. Eritrocita masa se pogosto uporablja za zdravljenje anemije in drugih sistemskih krvnih bolezni.
V sodobni medicinski praksi se uporabljajo številne naprave nove generacije, ki omogočajo pospeševanje vrtečega se bobna do določene hitrosti in ustavitev v določenem trenutku. To vam omogoča natančnejše ločevanje krvi na rdeče krvne celice, trombocite, plazmo, serum instrdki. Podobno se pregledajo tudi druge telesne tekočine, zlasti se ločijo snovi v sestavi urina.
Centrifuge: glavne vrste
Ugotovili smo, kaj je centrifugiranje. Zdaj pa ugotovimo, katere naprave se uporabljajo za izvajanje metode. Centrifuge so zaprte ali odprte, z mehanskim ali ročnim pogonom. Glavni delovni del ročno odprtih naprav je vrtljiva os, ki se nahaja navpično. V njegovem zgornjem delu je pravokotno pritrjena palica, kjer se nahajajo premični kovinski rokavi. Vsebujejo posebne epruvete, zožene na dnu. Na spodnji strani rokavov je vata vata, ki omogoča, da se izognemo poškodbam steklene epruvete v stiku s kovino. Nato se naprava začne v gibanju. Čez nekaj časa se tekočina loči od suspendiranih trdnih snovi. Po tem se ročna centrifuga ustavi. Gosta, trdna oborina se koncentrira na dnu epruvet. Nad njim je tekoči del snovi.
Mehanske centrifuge zaprtega tipa imajo veliko število rokavov za namestitev epruvet. Takšne naprave so bolj priročne kot ročne. Njihove rotorje poganjajo močni elektromotorji in so sposobni pospeševati do 3000 vrt/min. To omogoča boljše ločevanje tekočih snovi od trdnih.
Značilnosti priprave epruvete med centrifugiranjem
Cevke, ki se uporabljajo zacentrifugiranja, je treba napolniti s preskusnim materialom enake mase. Zato se za meritve tukaj uporabljajo posebne visoko precizne lestvice. Kadar je potrebno uravnotežiti več epruvet v centrifugi, se uporablja naslednja tehnika. Ko stehtamo par steklenih posod in dosežemo enako maso, eno od njih pustimo kot standard. Naslednje epruvete se uravnotežijo s tem vzorcem, preden se dajo v aparat. Ta tehnika bistveno pospeši delo, če je treba pripraviti celo serijo epruvet za centrifugiranje.
Omeniti velja, da v epruvete nikoli ne damo preveč testne snovi. Steklene posode napolnimo tako, da je razdalja do roba najmanj 10 mm. V nasprotnem primeru se bo snov pod vplivom centrifugalne sile izlila iz epruvete.
supercentrifuge
Za ločevanje sestavin izjemno finih suspenzij običajne ročne ali mehanske centrifuge niso dovolj. V tem primeru je potreben bolj impresiven učinek na snovi iz centrifugalnih sil. Pri izvajanju takšnih procesov se uporabljajo supercentrifuge.
Naprave predstavljenega načrta so opremljene s slepim bobnom v obliki cevi majhnega premera - ne več kot 240 mm. Dolžina takšnega bobna znatno presega njegov presek, kar omogoča znatno povečanje števila vrtljajev in ustvarja močno centrifugalno silo.
V supercentrifugi preskusna snov vstopi v boben, se premika vzdolž cevi in zadene posebne reflektorje, ki se vržejo stranmateriala na stenah naprave. Obstajajo tudi komore, zasnovane za ločen odvzem lahkih in težkih tekočin.
Prednosti supercentrifuge vključujejo:
- popolna tesnost;
- najvišja stopnja ločevanja;
- kompaktna velikost;
- možnost ločevanja snovi na molekularni ravni.
Na koncu
Tako smo ugotovili, kaj je centrifugiranje. Trenutno se metoda uporablja, ko je treba izolirati usedline raztopin, očistiti tekočine in ločiti sestavine biološko aktivnih in kemičnih snovi. Ultracentrifuge se uporabljajo za ločevanje snovi na molekularni ravni. Metoda centrifugiranja se aktivno uporablja v kemični, naftni, jedrski, živilski industriji, pa tudi v medicini.
