Co je centrifugace? Definice a princip metody

Vzdělání:

Co je centrifugace?Pro jakou metodu se používá? Termín „odstřeďování“ znamená separaci kapaliny nebo částicového materiálu do různých frakcí odstředivou silou. Je provedeno takové oddělení látek s využitím speciálních zařízení - odstředivek. Jaký je princip metody?

Princip centrifugace

co je centrifugace

Zvažme tuto definici podrobněji.Centrifugace je účinek na látky při velmi vysokých otáčkách ve specializovaném zařízení. Hlavní částí jakékoli centrifugy je rotor, který obsahuje hnízda pro instalaci zkumavek s materiálem, která musí být rozdělena na jednotlivé frakce. Během otáčení rotoru při vysokých rychlostech vstoupí do hry odstředivá síla. Látky umístěné ve zkumavkách jsou rozděleny do různých látek podle úrovně hustoty. Například při odstředění vzorků podzemních vod se kapalina oddělí a v ní se usazují tuhé látky obsažené v ní.

Autor metody

Poprvé to bylo známocentrifugace, po pokusech prováděných vědcem A.F. Lebedevem. Metoda byla vyvinuta výzkumným pracovníkem za účelem určení složení půdní vody. Dříve se k těmto účelům použilo sedimentace kapaliny, následovalo oddělení pevných vzorků. Vývoj metody centrifugace umožnil mnohem rychleji zvládnout tento úkol. Díky tomuto oddělování bylo možné získat z kapaliny pevný podíl látek v suché formě po dobu několika minut.

Stupně odstředění

stanovení odstředění je

Diferenciální centrifugace začínápřijetí látek, které jsou předmětem šetření. Takové zpracování materiálu probíhá v usazovacích nádržích. Během sedimentace jsou částice odděleny gravitací. To vám umožní připravit látky pro lepší oddělení pomocí odstředivých sil.

Další látky v testovacích zkumavkách jsou vystavenyfiltrování. V této fázi se používají tzv. Perforované bubny, které jsou určeny k oddělování kapalin z částic. Během prezentovaných událostí zůstává na stěnách odstředivky celý sediment.

Výhody

Ve srovnání s jinými metodami zaměřenými naseparace jednotlivých látek, jako je filtrace nebo usazování, odstředění umožňuje získat sediment s minimálním obsahem vlhkosti. Použití této separační metody umožňuje oddělení jemně dispergovaných suspenzí. Výsledkem je produkce částic o velikosti 5-10 μm. Další důležitou výhodou odstředění je možnost jeho provedení pomocí zařízení malých objemů a rozměrů. Jedinou nevýhodou metody je vysoká energetická náročnost zařízení.

Centrifugace v biologii

odstředivá metoda

V biologii je oddělení látek oddělenolátky, při kterých je nutná příprava léčiv pro studium pod mikroskopem. Centrifugace se provádí na složitých zařízeních - cytorotorech. Kromě štěrbin pro zkušební trubky jsou tato zařízení vybavena držákem vzorků, všemi druhy sklíčků složitého designu. Ze zařízení centrifugy při provádění biologického výzkumu závisí kvalita získaných materiálů přímo a tedy množství užitečných informací, které lze získat z výsledků analýzy.

Centrifugace v průmyslu rafinace ropy

Metoda odstřeďování je nezbytná při těžběoleje. Existují uhlovodíky, jejichž voda během destilace není plně vylučována. Centrifugací je možné odstranit přebytečnou tekutinu ze složení oleje a zvýšit její kvalitu. V tomto případě se olej rozpustí v benzenu a poté se zahřeje na 60 ° C oC a poté vystaven odstředivé síle. Nakonec se měří množství vody zbývající v dané látce a v případě potřeby se postup opakuje.

Centrifugace krve

buněčné centrifugace

Tato metoda je široce používána pro terapeutické účely. V lékařství vám umožňuje vyřešit následující problémy:

  1. Získání vzorků purifikované krve proplazmaferéza. Pro tyto účely centrifuga odděluje krevní elementy od plazmy. Operace umožňuje zbavit se krve virů, přebytečných protilátek, patogenních bakterií, toxinů.
  2. Příprava krve pro transfuzi dárce. Po rozdělení tělesné kapaliny na jednotlivé frakce centrifugací se donor vrátí do krevních buněk a plazma se používá k transfuzi nebo zmrazí pro pozdější použití.
  3. Izolace trombocytů. Látka se získává z krevní plazmy obohacené destičkami. Výsledná hmota se používá v chirurgických a hematologických odděleních lékařských zařízení, v havarijní terapii, operačních sálech. Použití trombocytů v medicíně umožňuje zlepšit koagulaci krve u postižených.
  4. Syntéza hmoty erytrocytů. Centrifugace krevních buněk probíhá jemným oddělením frakcí podle zvláštní techniky. Připravená hmota, bohatá na červené krvinky, se používá k transfúzi se ztrátou krve, operacemi. Erythrocytická hmota se často používá k léčbě anémie, jiných krevních onemocnění systémové povahy.

V moderní lékařské praximnoho zařízení nové generace, které umožňují urychlit otáčení bubnu na určitou rychlost a zastavit jej v určitém okamžiku. To vám umožní přesněji rozdělit krev na červené krvinky, krevní destičky, plazmu, sérum a sraženiny. Podobně jsou vyšetřovány další tělesné tekutiny, zvláště jsou odděleny látky v moči.

Centrifugy: základní typy

centrifugace v biologii

Zjistili jsme, jaké odstředění je. Nyní zjistíme, která zařízení se používají k implementaci metody. Centrifugy jsou uzavřeny a otevřeny s mechanickým nebo ručním pohonem. Hlavním pracovním úsekem ručně otevřených zařízení je osa otáčení, umístěná svisle. Ve své horní části je pás umístěn kolmo, kde jsou umístěny pohyblivé kovové pouzdra. Obsahují speciální zkumavky, zúžené v dolní části. Na spodní straně rukávů leželo vata, která zabraňuje poškození skleněné trubice při kontaktu s kovem. Potom se přístroj uvede do pohybu. Po určité době se kapalina odděluje od suspendovaných pevných látek. Potom se ruční odstředivka zastaví. Hustá, pevná sraženina se koncentruje na dně zkumavek. Nad ním je kapalná část látky.

Mechanické centrifugy uzavřeného typuvelké množství rukávů pro uložení zkumavek. Taková zařízení jsou výhodnější než manuální. Jejich rotory jsou poháněny výkonnými elektromotory a mohou zrychlovat na 3000 ot / min. To umožňuje provádět lepší oddělení kapalných látek od pevných látek.

Vlastnosti přípravy zkumavek při odstřeďování

centrifugace krve

Trubky, které se používají k odstřeďování,by měl být vyplněn zkoumaným materiálem shodné hmotnosti. Proto se zde používají speciální měřící váhy. Při vyvažování více zkumavek v odstředivce se používá následující metoda. Po zvážení dvou skleněných obalů a dosažení stejné hmotnosti, zůstává jedna z nich jako standardní. Následné zkumavky jsou rovnováženy s tímto vzorkem před tím, než jsou umístěny v přístroji. Tato technika výrazně zrychluje práci, když je třeba připravit na odstředění celé řady zkumavek.

Stojí za zmínku, že ve zkumavkách nikdypříliš velké množství testované látky. Skleněné nádoby jsou naplněny tak, aby vzdálenost k okraji nebyla menší než 10 mm. V opačném případě bude látka vystupovat z trubice pod vlivem odstředivé síly.

Supercentrifugy

Oddělit součásti extrémně tenkéSuspenze nestačí k použití konvenčních ručních nebo mechanických odstředivků. V tomto případě je zapotřebí působivější účinek na látky z odstředivých sil. Při provádění takových postupů se používají supercentrifugy.

Zařízení předloženého plánu jsou vybavena hluchýmibuben ve tvaru trubky o nevýznamném průměru - ne více než 240 mm. Délka takového bubnu je mnohem větší než jeho průřez, což umožňuje výrazně zvýšit počet otáček a vytvořit silnou odstředivou sílu.

V supercentrifugu vstupuje testovaná látkauvnitř bubnu se pohybuje podél trubice a zasahuje proti speciálním reflektorům, které hodí materiál na stěny zařízení. K dispozici jsou také komory pro separaci lehkých a těžkých kapalin samostatně.

Výhody supercentrifugů zahrnují:

  • absolutní těsnost;
  • nejvyšší intenzita oddělení látek;
  • kompaktní velikost;
  • možnost oddělení látek na molekulární úrovni.

Na závěr

diferenciální centrifugace

Takže jsme zjistili, co je to odstřeďování. V současné době je metoda používána, je-li třeba precipitovat roztoky roztoků, čištění kapalin, oddělené složky biologicky aktivních a chemických látek. Ultracentrifugy se používají pro separaci látek na molekulární úrovni. Metoda odstředění se aktivně používá v chemickém, ropném, jaderném, potravinářském průmyslu i v lékařství.