سانتریفیوژ چیست؟ روش مورد استفاده برای چیست؟ اصطلاح "سانتریفیوژ" به معنای جداسازی ذرات مایع یا جامد یک ماده به بخش های مختلف با استفاده از نیروهای گریز از مرکز است. این جداسازی مواد از طریق استفاده از دستگاه های ویژه - سانتریفیوژها انجام می شود. اصل روش چیست؟
اصل سانتریفیوژ
بیایید تعریف را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم. سانتریفیوژ ضربه به مواد توسط چرخش با سرعت فوق العاده بالا در یک دستگاه تخصصی است. بخش اصلی هر سانتریفیوژ روتور است که شامل شکاف هایی برای نصب لوله های آزمایش با موادی است که قرار است به بخش های جداگانه جدا شوند. در طول چرخش روتور در سرعت های بالا، نیروی گریز از مرکز وارد عمل می شود. موادی که در لوله های آزمایش قرار می گیرند با توجه به سطح چگالی به مواد مختلفی جدا می شوند. برای مثال، سانتریفیوژ کردن نمونه‌های آب زیرزمینی، مایع را جدا می‌کند و مواد جامد موجود در آن را رسوب می‌دهد.
نویسندهروش
برای اولین بار پس از آزمایش های انجام شده توسط دانشمند A. F. Lebedev مشخص شد که سانتریفیوژ چیست. این روش توسط یک محقق برای تعیین ترکیب آب خاک ایجاد شد. قبلاً برای این منظور از ته نشینی مایع و به دنبال آن جداسازی نمونه های جامد از آن استفاده می شد. توسعه روش سانتریفیوژ باعث شد تا بتوان با این کار بسیار سریعتر کنار آمد. به لطف این جداسازی، استخراج کسر جامد مواد از مایع به صورت خشک در عرض چند دقیقه امکان پذیر شد.
مراحل سانتریفیوژ
سانتریفیوژ دیفرانسیل با ته نشین شدن موادی که باید بررسی شوند آغاز می شود. چنین پردازش مواد در مخازن ته نشینی صورت می گیرد. در هنگام ته نشین شدن، ذرات ماده تحت تأثیر گرانش از هم جدا می شوند. این اجازه می دهد تا مواد برای جداسازی بهتر با استفاده از نیروهای گریز از مرکز آماده شوند.
بعلاوه، مواد موجود در لوله های آزمایش فیلتر می شوند. در این مرحله از درام های به اصطلاح سوراخ دار استفاده می شود که برای جداسازی ذرات مایع از جامد طراحی شده اند. در طول فعالیت های ارائه شده، تمام رسوبات روی دیواره های سانتریفیوژ باقی می ماند.
مزایای روش
در مقایسه با روشهای دیگر برای جداسازی مواد منفرد، مانند فیلتراسیون یا ته نشینی، سانتریفیوژ امکان به دست آوردن رسوبی با حداقل رطوبت را فراهم می کند. استفاده از این روش جداسازی امکان جداسازی سوسپانسیون های ریز پراکنده را فراهم می کند. نتیجه این استبه دست آوردن ذرات با اندازه 5-10 میکرون. یکی دیگر از مزایای مهم سانتریفیوژ امکان اجرای آن با استفاده از تجهیزات با حجم و ابعاد کوچک است. تنها عیب روش مصرف بالای انرژی دستگاه هاست.
سانتریفیوژ در زیست شناسی
در زیست شناسی، جداسازی مواد به مواد جداگانه زمانی استفاده می شود که آماده سازی آماده سازی برای بررسی زیر میکروسکوپ ضروری باشد. سانتریفیوژ در اینجا بر روی دستگاه های پیچیده - سیتوروتورها انجام می شود. چنین دستگاه هایی علاوه بر شکاف برای لوله های آزمایش، مجهز به نگهدارنده نمونه، انواع اسلایدهای شیشه ای با طراحی پیچیده هستند. کیفیت مواد به‌دست‌آمده و بر این اساس، مقدار اطلاعات مفیدی که می‌توان از نتایج آنالیز به‌دست آورد، مستقیماً به طراحی سانتریفیوژ هنگام انجام تحقیقات در زیست‌شناسی بستگی دارد.
سانتریفیوژ در صنعت پالایش نفت
روش سانتریفیوژ در تولید روغن ضروری است. فسیل‌های هیدروکربنی وجود دارند که در طول تقطیر، آب به طور کامل از آنها آزاد نمی‌شود. سانتریفیوژ کردن باعث می شود تا مایع اضافی از ترکیب روغن حذف شود و کیفیت آن افزایش یابد. در این حالت، روغن در بنزن حل می شود، سپس تا 60 oC گرم می شود و سپس تحت نیروی گریز از مرکز قرار می گیرد. در نهایت مقدار آب باقیمانده در ماده را اندازه گیری کنید و در صورت لزوم این روش را تکرار کنید.
سانتریفیوژ خون
این روش به طور گسترده برای پزشکی استفاده می شوداهداف در پزشکی، به شما اجازه می دهد تا تعدادی از مشکلات زیر را حل کنید:
- گرفتن نمونه خون خالص برای پلاسمافرزیس. برای این منظور، سلول های خونی از پلاسمای آن در یک سانتریفیوژ جدا می شوند. این عمل باعث می شود خون از شر ویروس ها، آنتی بادی های اضافی، باکتری های بیماری زا و سموم خلاص شود.
- آماده سازی خون برای انتقال خون اهداکننده. پس از جداسازی مایع بدن به بخش‌های جداگانه توسط سانتریفیوژ، سلول‌های خونی به اهداکننده بازگردانده می‌شوند و پلاسما برای انتقال خون استفاده می‌شود یا برای استفاده بعدی منجمد می‌شود.
- جداسازی توده پلاکتی. این ماده از پلاسمای خون غنی شده با پلاکت ها به دست می آید. جرم حاصل در بخش های جراحی و هماتولوژی موسسات پزشکی، در درمان اورژانس، اتاق های عمل استفاده می شود. استفاده از توده پلاکتی در پزشکی باعث بهبود لخته شدن خون در قربانیان می شود.
- سنتز توده گلبول قرمز. سانتریفیوژ سلول‌های خونی با جداسازی ظریف بخش‌های آن طبق یک تکنیک خاص انجام می‌شود. توده تمام شده، غنی از گلبول های قرمز، برای انتقال خون در صورت از دست دادن خون، عملیات استفاده می شود. توده گلبول قرمز اغلب برای درمان کم خونی و سایر بیماری های سیستمیک خون استفاده می شود.
در عمل پزشکی مدرن، بسیاری از دستگاه های نسل جدید استفاده می شود که امکان شتاب دادن به یک درام چرخان را به سرعت معین و متوقف کردن آن در یک لحظه خاص فراهم می کند. این به شما امکان می دهد خون را با دقت بیشتری به گلبول های قرمز، پلاکت ها، پلاسما، سرم ولخته ها سایر مایعات بدن نیز به روشی مشابه بررسی می شوند، به ویژه مواد موجود در ترکیب ادرار جدا می شوند.
سانتریفیوژها: انواع اصلی
ما فهمیدیم سانتریفیوژ چیست. حال بیایید دریابیم که از چه دستگاه هایی برای پیاده سازی روش استفاده می شود. سانتریفیوژها بسته یا باز هستند، با یک درایو مکانیکی یا دستی. بخش اصلی کار دستگاه های باز دستی یک محور چرخشی است که به صورت عمودی قرار دارد. در قسمت بالایی آن، میله ای به صورت عمودی ثابت است که آستین های فلزی متحرک در آن قرار دارد. آنها حاوی لوله های آزمایش ویژه هستند که در پایین باریک شده اند. پشم پنبه در پایین آستین ها قرار داده شده است که باعث می شود از آسیب دیدن لوله آزمایش شیشه ای در تماس با فلز جلوگیری شود. سپس دستگاه به حرکت در می آید. پس از مدتی مایع از جامدات معلق جدا می شود. پس از آن، سانتریفیوژ دستی متوقف می شود. یک رسوب متراکم و جامد در انتهای لوله های آزمایش متمرکز می شود. بالای آن قسمت مایع ماده است.
سانتریفیوژهای نوع بسته مکانیکی دارای تعداد زیادی آستین برای قرار دادن لوله های آزمایش هستند. چنین دستگاه هایی راحت تر از دستگاه های دستی هستند. روتورهای آنها توسط موتورهای الکتریکی قدرتمند به حرکت در می آیند و می توانند تا 3000 دور در دقیقه شتاب دهند. این امر امکان جداسازی بهتر مواد مایع از جامد را فراهم می‌کند.
ویژگی های آماده سازی لوله در حین سانتریفیوژ
لوله هایی که برایسانتریفیوژ، باید با مواد آزمایشی با جرم یکسان پر شود. بنابراین در اینجا از ترازوهای با دقت بالا برای اندازه گیری استفاده می شود. هنگامی که به تعادل چندین لوله در یک سانتریفیوژ نیاز است، از تکنیک زیر استفاده می شود. پس از توزین یک جفت ظرف شیشه ای و به دست آوردن جرم یکسان، یکی از آنها به صورت استاندارد باقی می ماند. لوله های بعدی قبل از قرار دادن در دستگاه با این نمونه متعادل می شوند. این تکنیک در صورت نیاز به آماده سازی یک سری لوله کامل برای سانتریفیوژ، کار را به میزان قابل توجهی سرعت می بخشد.
شایان ذکر است که هرگز مقدار زیادی ماده آزمایش در لوله های آزمایش قرار داده نمی شود. ظروف شیشه ای به گونه ای پر می شوند که فاصله تا لبه حداقل 10 میلی متر باشد. در غیر این صورت، این ماده تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز از لوله آزمایش خارج می شود.
سوپرسانتریفیوژ
برای جداسازی اجزای تشکیل دهنده سیستم تعلیق بسیار خوب، سانتریفیوژهای دستی یا مکانیکی معمولی کافی نیستند. در این مورد، تأثیر چشمگیرتری بر مواد حاصل از نیروهای گریز از مرکز مورد نیاز است. در اجرای چنین فرآیندهایی از سوپرسانتریفیوژها استفاده می شود.
دستگاه های طرح ارائه شده مجهز به یک درام کور به شکل لوله ای با قطر کوچک - حداکثر 240 میلی متر است. طول چنین درام به طور قابل توجهی بیشتر از سطح مقطع آن است که باعث می شود تعداد دورها به میزان قابل توجهی افزایش یابد و یک نیروی گریز از مرکز قدرتمند ایجاد شود.
در سوپرسانتریفیوژ، ماده آزمایش وارد درام می شود، در طول لوله حرکت می کند و به بازتابنده های ویژه ای برخورد می کند که دور ریخته می شوند.مواد روی دیواره های دستگاه همچنین محفظه هایی برای خروج جداگانه مایعات سبک و سنگین طراحی شده است.
مزایای سوپرسانتریفیوژ عبارتند از:
- سفتی مطلق؛
- بالاترین میزان جدایی؛
- اندازه جمع و جور؛
- امکان جداسازی مواد در سطح مولکولی.
در پایان
بنابراین ما فهمیدیم که سانتریفیوژ چیست. در حال حاضر، این روش زمانی کاربرد خود را پیدا می کند که جداسازی رسوبات محلول ها، تصفیه مایعات و جداسازی اجزای مواد فعال بیولوژیکی و شیمیایی ضروری باشد. اولتراسانتریفیوژها برای جداسازی مواد در سطح مولکولی استفاده می شوند. روش سانتریفیوژ به طور فعال در صنایع شیمیایی، نفت، هسته ای، مواد غذایی و همچنین در پزشکی استفاده می شود.
