Hvad er centrifugering? Hvad bruges metoden til? Udtrykket "centrifugering" betyder adskillelse af flydende eller faste partikler af et stof i forskellige fraktioner ved hjælp af centrifugalkræfter. Denne adskillelse af stoffer udføres ved brug af specielle apparater - centrifuger. Hvad er princippet i metoden?
Centrifugeringsprincip
Lad os overveje definitionen mere detaljeret. Centrifugering er påvirkningen af stoffer ved ultra-højhastighedsrotation i et specialiseret apparat. Hoveddelen af enhver centrifuge er rotoren, som indeholder slidser til montering af reagensglas med materiale, der skal adskilles i separate fraktioner. Under rotationen af rotoren ved høje hastigheder kommer centrifugalkraften i spil. Stoffer placeret i reagensglas opdeles i forskellige stoffer afhængigt af tæthedsniveauet. For eksempel adskiller centrifugering af grundvandsprøver væsken og udfælder de faste stoffer, den indeholder.
Forfattermetode
For første gang blev det kendt, hvad centrifugering er, efter eksperimenter udført af videnskabsmanden A. F. Lebedev. Metoden er udviklet af en forsker til at bestemme sammensætningen af jordvand. Tidligere blev flydende bundfældning efterfulgt af adskillelse af faste prøver fra det brugt til dette formål. Udviklingen af centrifugeringsmetoden gjorde det muligt at klare denne opgave meget hurtigere. Takket være denne adskillelse blev det muligt at udvinde den faste fraktion af stoffer fra væsken i tør form i løbet af få minutter.
Centrifugeringstrin
Differentiel centrifugering begynder med bundfældning af stoffer, der skal undersøges. En sådan behandling af materialet foregår i bundfældningstanke. Under bundfældning adskilles stofpartikler under påvirkning af tyngdekraften. Dette gør det muligt at forberede stoffer til bedre adskillelse ved hjælp af centrifugalkræfter.
Yderligere filtreres stofferne i reagensglassene. På dette stadium bruges de såkaldte perforerede tromler, som er designet til at adskille flydende partikler fra faste. I løbet af de præsenterede aktiviteter forbliver alt sedimentet på centrifugens vægge.
Metodefordele
Sammenlignet med andre metoder til adskillelse af individuelle stoffer, såsom filtrering eller bundfældning, gør centrifugering det muligt at opnå et bundfald med et minim alt fugtindhold. Anvendelsen af denne separationsmetode gør det muligt at adskille fint dispergerede suspensioner. Resultatet eropnåelse af partikler med en størrelse på 5-10 mikron. En anden vigtig fordel ved centrifugering er muligheden for dens implementering ved hjælp af udstyr med små volumener og dimensioner. Den eneste ulempe ved metoden er det høje energiforbrug for enheder.
Centrifugering i biologi
I biologi bruges adskillelse af stoffer i separate stoffer, når det er nødvendigt at forberede præparater til undersøgelse i mikroskop. Centrifugering her udføres på komplekse enheder - cytorotorer. Sådanne enheder er, ud over slidser til reagensglas, udstyret med prøveholdere, alle slags objektglas af komplekst design. Kvaliteten af de opnåede materialer og dermed mængden af nyttig information, der kan udvindes fra resultaterne af analysen, afhænger direkte af centrifugens design, når der udføres forskning i biologi.
Centrifugering i olieraffineringsindustrien
Centrifugeringsmetoden er uundværlig i olieproduktion. Der er kulbrintefossiler, hvorfra vand ikke frigives fuldstændigt under destillation. Centrifugering gør det muligt at fjerne overskydende væske fra sammensætningen af olien, hvilket øger dens kvalitet. I dette tilfælde opløses olien i benzen, opvarmes derefter til 60 oC og udsættes derefter for centrifugalkraft. Til sidst måles mængden af resterende vand i stoffet, og om nødvendigt gentages proceduren.
Blodcentrifugering
Denne metode er meget brugt til medicinske formålmål. I medicin giver det dig mulighed for at løse følgende antal problemer:
- Opnåelse af rensede blodprøver til plasmaferese. Til disse formål adskilles blodceller fra dets plasma i en centrifuge. Operationen gør det muligt at befri blodet for vira, overskydende antistoffer, sygdomsfremkaldende bakterier, toksiner.
- Forberedelse af blod til en donortransfusion. Efter adskillelse af kropsvæsken i separate fraktioner ved centrifugering, returneres blodcellerne til donoren, og plasmaet bruges til transfusion eller fryses til senere brug.
- Isolering af blodplademasse. Stoffet fås fra blodplasma beriget med blodplader. Den resulterende masse bruges i kirurgiske og hæmatologiske afdelinger af medicinske institutioner, i akutbehandling, operationsstuer. Brugen af blodplademasse i medicin gør det muligt at forbedre blodpropperne hos ofrene.
- Syntese af erytrocytmasse. Centrifugering af blodceller sker ved delikat adskillelse af dets fraktioner i henhold til en speciel teknik. Den færdige masse, rig på erytrocytter, bruges til transfusion i tilfælde af blodtab, operationer. Erytrocytmasse bruges ofte til at behandle anæmi og andre systemiske blodsygdomme.
I moderne medicinsk praksis bruges mange enheder af en ny generation, som gør det muligt at accelerere en roterende tromle til en bestemt hastighed og stoppe den på et bestemt tidspunkt. Dette giver dig mulighed for mere præcist at adskille blod i røde blodlegemer, blodplader, plasma, serum ogblodpropper. Andre kropsvæsker undersøges på lignende måde, især udskilles stoffer i sammensætningen af urin.
Centrifuger: hovedtyper
Vi fandt ud af, hvad centrifugering er. Lad os nu finde ud af, hvilke enheder der bruges til at implementere metoden. Centrifuger er enten lukkede eller åbne med et mekanisk eller manuel drev. Den vigtigste arbejdsdel af manuelle åbne enheder er en roterende akse placeret lodret. I dens øverste del er en stang vinkelret fastgjort, hvor bevægelige metalmuffer er placeret. De indeholder specielle reagensglas, indsnævret i bunden. Vat er placeret i bunden af ærmerne, hvilket gør det muligt at undgå skader på glasreagensglasset i kontakt med metal. Dernæst sættes apparatet i gang. Efter nogen tid adskilles væsken fra de suspenderede faste stoffer. Derefter stoppes den manuelle centrifuge. Et tæt, fast bundfald koncentreres i bunden af reagensglassene. Over den er den flydende del af stoffet.
Mekaniske lukkede centrifuger har et stort antal muffer til at rumme reagensglas. Sådanne enheder er mere bekvemme end manuelle. Deres rotorer drives af kraftige elektriske motorer og er i stand til at accelerere op til 3000 rpm. Dette gør det muligt at udføre bedre adskillelse af flydende stoffer fra faste stoffer.
Funktioner ved rørforberedelse under centrifugering
Rør der bruges tilcentrifugering, skal fyldes med prøvemateriale af samme masse. Derfor anvendes specielle højpræcisionsvægte til målinger her. Når afbalancering af flere rør i en centrifuge er påkrævet, anvendes følgende teknik. Efter at have vejet et par glasbeholdere og opnået samme masse, efterlades en af dem som standard. Efterfølgende rør ækvilibreres med denne prøve, før de placeres i apparatet. Denne teknik fremskynder arbejdet betydeligt, hvis det er nødvendigt at forberede en hel række rør til centrifugering.
Det er værd at bemærke, at der aldrig placeres for meget teststof i reagensglas. Glasbeholdere fyldes på en sådan måde, at afstanden til kanten er mindst 10 mm. Ellers vil stoffet løbe ud af reagensglasset under påvirkning af centrifugalkraften.
Supercentrifuger
For at adskille bestanddelene i ekstremt fine suspensioner er konventionelle manuelle eller mekaniske centrifuger ikke nok. I dette tilfælde kræves en mere imponerende effekt på stoffer fra centrifugalkræfter. Supercentrifuger bruges til implementering af sådanne processer.
Enhederne i den præsenterede plan er udstyret med en blindtromle i form af et rør med lille diameter - ikke mere end 240 mm. Længden af en sådan tromle overstiger væsentligt 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, der bliver smidt vækmateriale på enhedens vægge. Der er også kamre designet til separat udtagning af lette og tunge væsker.
Supercentrifuge-fordele omfatter:
- absolut stramhed;
- højeste adskillelsesrate;
- kompakt størrelse;
- mulighed for at adskille stoffer på molekylært niveau.
Afslutningsvis
Så vi fandt ud af, hvad centrifugering er. På nuværende tidspunkt finder metoden sin anvendelse, når det er nødvendigt at isolere sedimenter af opløsninger, rense væsker og adskille komponenter af biologisk aktive og kemiske stoffer. Ultracentrifuger bruges til at adskille stoffer på molekylært niveau. Centrifugeringsmetoden bruges aktivt i den kemiske, olie-, nukleare-, fødevareindustri såvel som i medicin.
