Mis on tsentrifuugimine? Milleks meetodit kasutatakse? Termin "tsentrifuugimine" tähendab aine vedelate või tahkete osakeste eraldamist erinevateks fraktsioonideks tsentrifugaaljõudude abil. See ainete eraldamine toimub spetsiaalsete seadmete - tsentrifuugide - abil. Mis on meetodi põhimõte?
Tsentrifuugimise põhimõte
Mõtleme määratlust üksikasjalikum alt. Tsentrifuugimine on ainetele mõjumine ülikiire pöörlemise teel spetsiaalses aparaadis. Iga tsentrifuugi põhiosa on rootor, mis sisaldab pilusid katseklaaside paigaldamiseks materjaliga, mis tuleb eraldada eraldi fraktsioonideks. Rootori pöörlemisel suurel kiirusel hakkab mängu tsentrifugaaljõud. Katseklaasidesse pandud ained jaotatakse vastav alt tiheduse tasemele erinevateks aineteks. Näiteks põhjaveeproovide tsentrifuugimisel eraldatakse vedelik ja sadestatakse selles sisalduvad tahked ained.
Autormeetod
Esimest korda sai teada, mis on tsentrifuugimine, pärast teadlase A. F. Lebedevi katseid. Meetodi töötas välja teadlane mullavee koostise määramiseks. Varem kasutati selleks vedelat settimist, millele järgnes tahkete proovide eraldamine sellest. Tsentrifuugimismeetodi väljatöötamine võimaldas selle ülesandega palju kiiremini toime tulla. Tänu sellele eraldamisele sai ainete tahke fraktsioon vedelikust kuival kujul ekstraheerida mõne minutiga.
Tsentrifuugimise etapid
Diferentsia altsentrifuugimine algab uuritavate ainete settimisega. Materjali selline töötlemine toimub settimismahutites. Setistumise ajal eralduvad aineosakesed gravitatsiooni mõjul. See võimaldab aineid tsentrifugaaljõudude abil paremaks eraldamiseks ette valmistada.
Lisaks filtreeritakse katseklaasides olevad ained. Selles etapis kasutatakse nn perforeeritud trumme, mis on mõeldud vedelate osakeste eraldamiseks tahketest. Esitletud tegevuste käigus jääb kogu sete tsentrifuugi seintele.
Meetodi eelised
Võrreldes teiste üksikute ainete eraldamise meetoditega, nagu filtreerimine või settimine, võimaldab tsentrifuugimine saada minimaalse niiskusesisaldusega sadet. Selle eraldusmeetodi kasutamine võimaldab eraldada peenelt dispergeeritud suspensioone. Tulemuseks on5-10 mikroni suuruste osakeste saamine. Tsentrifuugimise teine oluline eelis on selle rakendamise võimalus väikese mahu ja mõõtmetega seadmetega. Meetodi ainsaks puuduseks on seadmete suur energiatarve.
Tsentrifuugimine bioloogias
Bioloogias kasutatakse ainete eraldamist eraldi aineteks siis, kui on vaja valmistada preparaate mikroskoobi all uurimiseks. Tsentrifuugimine toimub siin keerulistes seadmetes - tsütomootorites. Sellised seadmed on lisaks katseklaaside piludele varustatud proovihoidikute, igasuguste keeruka disainiga klaasklaasidega. Saadud materjalide kvaliteet ja vastav alt ka analüüsitulemustest saadava kasuliku teabe hulk sõltub bioloogiaalaste uuringute läbiviimisel otseselt tsentrifuugi konstruktsioonist.
Tsentrifuugimine naftarafineerimistööstuses
Tsentrifuugimismeetod on õlitootmises asendamatu. On süsivesinike fossiile, millest destilleerimisel vesi täielikult ei eraldu. Tsentrifuugimine võimaldab eemaldada õli koostisest liigse vedeliku, suurendades selle kvaliteeti. Sel juhul lahustatakse õli benseenis, seejärel kuumutatakse temperatuurini 60 °C oC ja seejärel rakendatakse tsentrifugaaljõudu. Lõpuks mõõtke ainesse jäänud vee kogus ja vajadusel korrake protseduuri.
Vere tsentrifuugimine
Seda meetodit kasutatakse laialdaselt meditsiiniseesmärgid. Meditsiinis võimaldab see lahendada järgmisi probleeme:
- Puhastatud vereproovide võtmine plasmafereesi jaoks. Sel eesmärgil eraldatakse vererakud selle plasmast tsentrifuugis. Operatsioon võimaldab vabastada vere viirustest, liigsetest antikehadest, patogeensetest bakteritest, toksiinidest.
- Vere ettevalmistamine doonori ülekandeks. Pärast kehavedeliku eraldamist tsentrifuugimisega eraldi fraktsioonideks tagastatakse vererakud doonorile ja plasmat kasutatakse vereülekandeks või külmutatakse hilisemaks kasutamiseks.
- Trombotsüütide massi isoleerimine. Aine saadakse trombotsüütidega rikastatud vereplasmast. Saadud massi kasutatakse meditsiiniasutuste kirurgilistes ja hematoloogilistes osakondades, kiirabis, operatsioonitubades. Trombotsüütide massi kasutamine meditsiinis võimaldab parandada ohvrite vere hüübimist.
- Erütrotsüütide massi süntees. Vererakkude tsentrifuugimine toimub selle fraktsioonide delikaatsel eraldamisel spetsiaalse tehnika järgi. Valmis massi, erütrotsüütiderikast, kasutatakse vereülekandeks verekaotuse, operatsioonide korral. Erütrotsüütide massi kasutatakse sageli aneemia ja teiste süsteemsete verehaiguste raviks.
Kaasaegses meditsiinipraktikas kasutatakse palju uue põlvkonna seadmeid, mis võimaldavad pöörlevat trumlit teatud kiiruseni kiirendada ja teatud hetkel peatada. See võimaldab teil täpsem alt eraldada verd punasteks verelibledeks, trombotsüütideks, plasmaks, seerumiks jatrombid. Sarnaselt uuritakse ka teisi kehavedelikke, eelkõige eralduvad uriini koostises olevad ained.
Tsentrifuugid: peamised tüübid
Saime aru, mis on tsentrifuugimine. Nüüd selgitame välja, milliseid seadmeid meetodi rakendamiseks kasutatakse. Tsentrifuugid on kas suletud või avatud, mehaanilise või käsitsi ajamiga. Käsitsi avatud seadmete peamine tööosa on vertikaalselt paiknev pöörlev telg. Selle ülemises osas on risti fikseeritud latt, kus asuvad liikuvad metallist varrukad. Need sisaldavad spetsiaalseid katseklaase, mis on alt kitsendatud. Varrukate alläärde on asetatud vatt, mis võimaldab vältida klaasist katseklaasi kahjustusi kokkupuutel metalliga. Järgmisena pannakse seade liikuma. Mõne aja pärast eraldatakse vedelik hõljuvast ainest. Pärast seda peatatakse käsitsi tsentrifuug. Tihe tahke sade kontsentreeritakse katseklaaside põhja. Selle kohal on aine vedel osa.
Mehaanilistel suletud tüüpi tsentrifuugidel on katseklaaside mahutamiseks palju ümbriseid. Sellised seadmed on mugavamad kui käsitsi. Nende rootoreid käitavad võimsad elektrimootorid ja need on võimelised kiirendama kuni 3000 p/min. See võimaldab vedelaid aineid tahketest paremini eraldada.
Katsuti ettevalmistamise omadused tsentrifuugimise ajal
Torud, mida kasutataksetsentrifuugimisel, tuleb täita identse massiga katsematerjaliga. Seetõttu kasutatakse siin mõõtmiseks spetsiaalseid ülitäpseid kaalusid. Kui tsentrifuugis on vaja tasakaalustada mitu katsutit, kasutatakse järgmist tehnikat. Pärast paari klaasanuma kaalumist ja sama massi saavutamist jäetakse üks neist standardseks. Järgmised katseklaasid tasakaalustatakse selle prooviga enne seadmesse asetamist. See tehnika kiirendab oluliselt tööd, kui on vaja tsentrifuugimiseks ette valmistada terve rida katsuteid.
Väärib märkimist, et katseklaasidesse ei panda kunagi liiga palju uuritavat ainet. Klaasanumad täidetakse nii, et kaugus servast oleks vähem alt 10 mm. Vastasel juhul valgub aine tsentrifugaaljõu mõjul katseklaasist välja.
Supertsentrifuugid
Eriti peente suspensioonide koostisosade eraldamiseks ei piisa tavalistest käsitsi või mehaanilistest tsentrifuugidest. Sel juhul on vaja tsentrifugaaljõudude mõju ainetele muljetavaldavamat mõju. Selliste protsesside rakendamisel kasutatakse supertsentrifuuge.
Esitatava plaani seadmed on varustatud pimeda trumliga väikese läbimõõduga toru kujul - mitte üle 240 mm. Sellise trumli pikkus ületab oluliselt selle ristlõike, mis võimaldab märkimisväärselt suurendada pöörete arvu ja luua võimsa tsentrifugaaljõu.
Supertsentrifuugis siseneb uuritav aine trumlisse, liigub mööda toru ja tabab spetsiaalseid helkureid, mis visatakse minemamaterjal seadme seintel. Samuti on olemas kambrid, mis on mõeldud kergete ja raskete vedelike eraldi väljatõmbamiseks.
Supertsentrifuugi eelised hõlmavad järgmist:
- absoluutne tihedus;
- kõrgeim eraldusmäär;
- kompaktne suurus;
- ainete eraldamise võimalus molekulaarsel tasemel.
Lõpetuseks
Nii saime teada, mis on tsentrifuugimine. Praegu leiab meetod rakendust siis, kui on vaja eraldada lahuste setted, puhastada vedelikke ning eraldada bioloogiliselt aktiivsete ja keemiliste ainete komponente. Ultratsentrifuuge kasutatakse ainete eraldamiseks molekulaarsel tasemel. Tsentrifuugimismeetodit kasutatakse aktiivselt keemia-, nafta-, tuuma-, toiduainetööstuses, aga ka meditsiinis.
