sentrifuqalama. Mərkəzdənqaçma: metodun növləri və tətbiqi Mərkəzdənqaçma metodu əsaslanır

Santrifüqalama mexaniki qarışıqların tərkib hissələrinə ayrılmasıdır.
mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri ilə. Bunun üçün istifadə olunan cihazlar
hədəflərə sentrifuqalar deyilir.
Santrifüjün əsas hissəsi quraşdırılmış rotordur
Santrifüj boruları üçün yuvalar var. Rotor ilə fırlanır
yüksək sürət, bunun nəticəsində əhəmiyyətli zərər yaranır
təsiri altında olan mərkəzdənqaçma qüvvələrinin böyüklüyü
mexaniki qarışıqlar, məsələn, ayrılır
mayedə asılmış hissəciklərin çökməsi.

Bir sentrifuqada baş verən proseslər

Aşağıdakı proseslər sentrifuqalarda ayrılır:
1) Mərkəzdənqaçma filtrasiyası.
2) Mərkəzdənqaçma ilə çökmə.
3) Mərkəzdənqaçma ilə aydınlaşdırma.

Mərkəzdənqaçma filtrasiyası

Mərkəzdənqaçma filtrasiyasıdır
ilə sentrifuqalarda süspansiyonların ayrılması prosesi
dəlikli nağaralar. Daxili səth
belə bir baraban filtr parça ilə örtülmüşdür.
Süspansiyon tərəfə atılır
baraban divarları, bərk faza açıq qalır
parçanın səthi və təsiri altında olan maye
mərkəzdənqaçma qüvvəsi çöküntü qatından keçir və
parça barabandakı deliklərdən çıxarılır.
Adətən mərkəzdənqaçma filtrasiyasından ibarətdir
Üç ardıcıl fiziki proses:
1) çöküntü əmələ gəlməsi ilə filtrasiya;
2) çöküntünün sıxılması;
3) çöküntüdən saxlanılan mayenin çıxarılması
molekulyar qüvvələr;

Mərkəzdənqaçma çökməsi

Mərkəzdənqaçma çökməsi
Mərkəzdənqaçma çökdürmə - ayırma prosesi
barabanları olan sentrifuqalarda süspansiyonlar
möhkəm divarlar. Süspansiyon aşağıya enjekte edilir
tamburun bir hissəsi və mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında
divarlara atılır. Divarlarda bir təbəqə əmələ gəlir
çöküntü, maye isə daxili təbəqəni əmələ gətirir və
ayırmağa girən barabandan məcbur edilir
asma. Maye yuxarı qalxır,
nağaranın kənarına tökülür və çıxarılır
həyata.
Bu vəziyyətdə iki fiziki proses baş verir:
1) Bərk fazanın çökməsi.
2) Çöküntünün sıxılması.

Mərkəzdənqaçma aydınlaşdırması

Mərkəzdənqaçma aydınlaşdırma - ayırma prosesi
nazik süspansiyonlar və kolloid məhlullar. Beləliklə
bərk barabanlarda aparılır.
Fiziki mahiyyətinə görə mərkəzdənqaçma
aydınlaşdırılması bir prosesdir
sahədə bərk hissəciklərin sərbəst çökməsi
mərkəzdənqaçma qüvvələri.
Möhkəm divarları olan nağaralarda
emulsiyalar da ayrılır. Altında
mərkəzdənqaçma qüvvəsi hesabına komponentlər
sıxlığa görə emulsiyalar
ayrılmış təbəqələr şəklində düzülür:
daha yüksək sıxlığa malik mayenin xarici təbəqəsi
və daha yüngül mayenin daxili təbəqəsi.
Mayelər barabandan ayrıca boşaldılır.

Klinik və sanitar laboratoriyalarda
sentrifuqadan istifadə edilir
qırmızı qan hüceyrələrini ayırmaq üçün
qan plazmasından qan laxtalanır
serumdan, sıx hissəciklərdən
sidiyin maye hissəsi və s. üçün
bu məqsədlə istifadə olunur və ya
əl sentrifuqaları və ya
elektriklə idarə olunan sentrifuqalar,
kimin fırlanma sürəti
tənzimlənə bilər.
Ultrasentrifuqalar, sürət
olan rotorların fırlanması
40.000 rpm-dən çox,
adətən istifadə olunur
eksperimental təcrübə
orqanoidlərin ayrılması üçün
hüceyrələr, kolloid bölmələr
hissəciklər, makromolekullar,
polimerlər.

Parazitologiyada sentrifuqadan istifadə

Metod kompleksi fərqləndirmək üçün istifadə olunur
qan qarışığı, sidik və ya nəcis, ardından
ondan helmintlərin daha da təcrid edilməsi
mikroskop altında öyrənmək və materialı fiksasiya etmək. IN
nümunədə mövcud olan sentrifuqa prosesi
parazitlər filtrdən keçir və orada toplanır
sınaq borusunun aşağı konik bölməsi. Filtr mesh
xüsusi ölçülü hüceyrələrlə
bir sınaq borusunda, nəticədə şaquli olaraq yerləşir
üfüqi (yanal) nə baş verir
nümunə filtrasiyası. Nəticədə kobud
həzm olunmamış qida hissəcikləri, lif içərisinə çökür
qarışdırma kamerası və parazitlər və onların yumurtaları
filtrdən maneəsiz keçin. Beləliklə
Beləliklə, parazitlər cəmləşirlər
nazik çöküntünün səth təbəqəsi və
laboratoriya həkimi yalnız diqqətlə seçə bilər
istifadə edərək mikroskopiya nümunəsi
avtomatik pipetka çəkin və tətbiq edin
sürüşdürün.

Sitologiyada sentrifuqa üsulu

Diferensial üsul
üçün sentrifuqadan istifadə edilir
hüceyrələrin fraksiyalaşdırılması, yəni onların ayrılması
məzmundan asılı olaraq kəsrlərə bölünür
müxtəlif orqanoidlərin və hüceyrə daxilolmalarının çəkisi.
Bunun üçün incə üyüdülmüş hüceyrələr içəriyə çevrilir
xüsusi bir cihaz - ultrasentrifuqa. IN
hüceyrə komponentlərinin sentrifuqalanması nəticəsində yaranır
-də yerləşən məhluldan çöküntü
sıxlığına görə. Daha sıx
strukturlar daha aşağı qiymətlərlə məskunlaşır
sentrifuqa, daha az sıx olanlar isə yüksəkdir
sürətlər Yaranan təbəqələr ayrılır və öyrənilir
ayrıca.

10. Botanika və bitki fiziologiyasında sentrifuqasiya

Santrifüj müxtəlif əldə etməyə imkan verir
hüceyrəaltı hissəciklərin fraksiyaları və tədqiqi
hər bir fraksiyanın xüsusiyyətləri və funksiyaları
ayrıca. Məsələn, ispanaq yarpaqlarından edə bilərsiniz
xloroplastları təcrid edin, onları yuyun
müvafiq olaraq təkrar sentrifuqalama
hüceyrə fraqmentlərindən ətraf mühiti ayırın və onları araşdırın
müxtəlif eksperimental davranış
şərait və ya onların kimyəvi tərkibini müəyyən edir.
Bundan əlavə, müxtəlif dəyişikliklərdən istifadə edə bilərsiniz
Bu plastidləri məhv edin və təcrid edin
vasitəsilə
diferensial sentrifuqasiya (təkrarla
müxtəlif qiymətlərdə hissəciklərin çökməsi
sürətlənmə) onların tərkib elementləri. Beləliklə
onun vasitəsilə plastidlərin tərkibində olduğunu göstərmək mümkün olmuşdur
çox nizamlı bir quruluşla xarakterizə olunur
quruluş - sözdə grana; bütün taxıllar
məhdudlaşdırıcı xloroplast daxilində yerləşir
membranlar (xloroplast qabığı). Üstünlüklər
bu üsul sadəcə əvəzolunmazdır, çünki o
varlığını üzə çıxarmağa imkan verir
təşkil edən funksional alt bölmələr
daha böyük hüceyrəaltı hissəciklər; xüsusilə,
üsulundan istifadə edir

11. Virusologiyada sentrifuqasiya üsulu

Bracquet sıxlığı gradient sentrifuqa üsulu ola bilər
həm seçim, həm də axtarış üçün istifadə edin
bitki viruslarının kəmiyyət xüsusiyyətləri. Məlum olduğu kimi,
Bu üsul bu gün də bir çox imkanlarla doludur
virusologiya və molekulyar sahədə geniş istifadə olunur
biologiya. İstifadə edərək tədqiqat apararkən
sıxlıq gradient sentrifuqa borusu
sıxlığı azalan məhlul ilə qismən doldurulur
aşağıdan menisksə doğru istiqamət. Nə vaxt gradient yaratmaq üçün
ən çox bitki viruslarının fraksiyalaşdırılmasında istifadə olunur
saxaroza. Mərkəzdənqaçma başlamazdan əvvəl virus hissəcikləri ola bilər
ya məhlulun bütün həcminə paylanmalıdır, ya da tətbiq olunmalıdır
gradientin yuxarı hissəsi. Brakke üç fərqli texnika təklif etdi
sıxlıq qradiyenti sentrifuqasiyası. İzopik ilə
(tarazlıq) qədər sentrifuqa prosesi davam edir
qradiyentdəki bütün hissəciklər sıxlığın olduğu səviyyəyə çatana qədər
ətraf mühit onların öz sıxlığına bərabərdir. Beləliklə,
uyğun olaraq bu halda hissəciklərin fraksiyalaşması baş verir
onların sıxlığındakı fərqlər. Saxaroza məhlulları yoxdur
çoxunun izopiknal ayrılması üçün kifayət qədər sıxlıq
viruslar. Yüksək sürətli zonal sentrifuqalama zamanı virus
Birincisi, əvvəllər yaradılmış gradient tətbiq edilir. hissəciklər
hər bir növ zona şəklində qradiyent vasitəsilə çökür,
və ya zolaqlar, onların ölçüsündən, formasından və
sıxlıq. Hissəciklər olduqda sentrifuqa tamamlanır
hələ də çökməyə davam edir. Tarazlıq zonası
sentrifuqasiya yüksək sürətli zonaya bənzəyir
sentrifuqa, lakin bu halda sentrifuqa

12. Mərkəzdənqaçma metodundan istifadənin çətinlikləri

Diferensial sentrifuqasiya metodunun tətbiqi
bir çox metodoloji çətinliklərlə əlaqələndirilir. Birincisi, nə vaxt
Hissəciklərin sərbəst buraxılması onların strukturuna zərər verə bilər. Buna görə
hüceyrələri məhv etmək üçün xüsusi üsullar hazırlamaq lazım idi,
bu subhüceyrələrin strukturuna zərər verməyəcəkdir
fraksiyalar. İkincisi, subcellular hissəciklər olduğundan
membranlar, onların ifrazat prosesində yarana bilər
müxtəlif osmotik təsirlər. Buna görə də, etmək üçün
belə ki, tədqiq olunan obyektlərin ultrastrukturu məhv olmasın
hətta onları təcrid edərkən kompozisiyanı diqqətlə seçmək lazımdır
hüceyrə məhvinin və çökmənin baş verdiyi mühit
hissəciklər. Nəhayət, hüceyrəaltı hissəciklərin yuyulması
(onların mühitdə yenidən dayandırılması və sonra təkrarlanması
sentrifuqasiya) bəzilərinin itirilməsi ilə nəticələnə bilər
diffuziya qüvvələrinin təsiri altında olan onların tərkibində olan maddələr
həllinə keçin.
Bu səbəbdən, hansı kiçik molekulları anlamaq bəzən çətin ola bilər
həqiqətən tədqiq olunan strukturların elementləridir və hansı
sərbəst buraxılma prosesi zamanı onların səthində sadəcə adsorbsiya edilmişdir.
Bu vəziyyət bəzilərini dəqiq müəyyən etməyi çətinləşdirir
seçilmiş obyektlərin funksional xassələri.

sentrifuqalama nədir? Metod nə üçün istifadə olunur? "Mərkəzdənqaçma" termini mərkəzdənqaçma qüvvələrinin köməyi ilə maddənin maye və ya bərk hissəciklərinin müxtəlif fraksiyalara ayrılması deməkdir. Maddələrin bu şəkildə ayrılması xüsusi cihazların - sentrifuqaların istifadəsi ilə həyata keçirilir. Metodun prinsipi nədir?

Santrifüj prinsipi

Tərifə daha ətraflı baxaq. Santrifüj, xüsusi bir aparatda ultra yüksək sürətli fırlanma vasitəsilə maddələrə təsirdir. Hər hansı bir sentrifuqanın əsas hissəsi ayrı fraksiyalara bölünməyə məruz qalan material ilə sınaq borularının quraşdırılması üçün yuvaları ehtiva edən rotordur. Rotor yüksək sürətlə fırlandıqda sınaq borularına yerləşdirilən maddələr sıxlıq səviyyəsinə görə müxtəlif maddələrə ayrılır. Məsələn, yeraltı su nümunələrinin sentrifuqa edilməsi mayeni ayırır və tərkibindəki bərk hissəcikləri çökdürür.

Metodun müəllifi

İlk dəfə sentrifuqanın nə olduğu alim A.F.Lebedevin apardığı təcrübələrdən sonra məlum oldu. Metod tədqiqatçı tərəfindən torpaq suyunun tərkibini müəyyən etmək üçün işlənib hazırlanmışdır. Əvvəllər bu məqsədlər üçün mayenin çökdürülməsi və ondan bərk nümunələrin sonradan ayrılması istifadə olunurdu. Mərkəzdənqaçma metodunun inkişafı bu vəzifənin öhdəsindən daha sürətli getməyə imkan verdi. Bu ayırma sayəsində bir neçə dəqiqə ərzində quru formada olan maddələrin bərk hissəsini mayedən çıxarmaq mümkün oldu.

Santrifüj addımları

Diferensial sentrifuqasiya tədqiqata məruz qalan maddələrin çökməsi ilə başlayır. Bu materialın işlənməsi çökmə cihazlarında baş verir. Çökmə zamanı maddənin hissəcikləri cazibə qüvvəsinin təsiri ilə ayrılır. Bu, mərkəzdənqaçma qüvvələrindən istifadə edərək maddələri daha yaxşı ayırmaq üçün hazırlamağa imkan verir.

Sonra, sınaq borularındakı maddələr filtrasiyadan keçir. Bu mərhələdə, maye hissəcikləri bərk hissəciklərdən ayırmaq üçün nəzərdə tutulmuş sözdə perforasiya edilmiş barabanlar istifadə olunur. Təqdim olunan fəaliyyətlər zamanı bütün çöküntü sentrifuqanın divarlarında qalır.

Metodun üstünlükləri

Filtrləmə və ya çöküntü kimi ayrı-ayrı maddələrin ayrılmasına yönəlmiş digər üsullarla müqayisədə sentrifuqalama minimum nəmlik olan çöküntü əldə etməyə imkan verir. Bu ayırma üsulunun istifadəsi incə süspansiyonların ayrılmasına imkan verir. Nəticə 5-10 mikron ölçüsündə hissəciklərin istehsalıdır. Santrifüjün digər mühüm üstünlüyü onu kiçik həcmli və ölçülü avadanlıqlardan istifadə etməklə həyata keçirmək qabiliyyətidir. Metodun yeganə çatışmazlığı cihazların yüksək enerji istehlakıdır.

Biologiyada sentrifuqalama

Biologiyada maddələrin ayrı-ayrı maddələrə ayrılmasına mikroskop altında müayinə üçün hazırlıq hazırlamaq lazım olduqda müraciət edilir. Burada mərkəzdənqaçma mürəkkəb cihazlardan - sitorotorlardan istifadə etməklə həyata keçirilir. Sınaq boruları üçün yuvalara əlavə olaraq, bu cür cihazlar nümunə sahibləri və hər cür mürəkkəb dizaynlı slaydlarla təchiz edilmişdir. Biologiyada tədqiqat apararkən sentrifuqanın dizaynı birbaşa alınan materialların keyfiyyətinə və müvafiq olaraq analiz nəticələrindən əldə edilə bilən faydalı məlumatların miqdarına təsir göstərir.

Neft emalı sənayesində sentrifuqalama

Neft hasilatında sentrifuqa üsulu əvəzolunmazdır. Karbohidrogen mineralları var ki, distillə zamanı onlardan su tamamilə ayrılmır. Santrifüqalama yağdan artıq mayeni çıxarmağa imkan verir, onun keyfiyyətini artırır. Bu zaman neft benzolda həll edilir, sonra 60 o C-yə qədər qızdırılır və sonra mərkəzdənqaçma qüvvəsinə məruz qalır. Nəhayət, maddədə qalan suyun miqdarını ölçün və lazım olduqda proseduru təkrarlayın.

Qanın sentrifuqalanması

Bu üsul dərman məqsədləri üçün geniş istifadə olunur. Tibbdə bu, aşağıdakı problemləri həll etməyə imkan verir:

1. Plazmaferez üçün təmizlənmiş qan nümunələrinin alınması. Bu məqsədlər üçün qanın əmələ gələn elementləri sentrifuqada onun plazmasından ayrılır. Əməliyyat qanı viruslardan, artıq antikorlardan, patogen bakteriyalardan və toksinlərdən təmizləməyə imkan verir.
2. Donor transfuziyası üçün qanın hazırlanması. Bədən mayesi sentrifuqa üsulu ilə ayrı-ayrı fraksiyalara ayrıldıqdan sonra qan hüceyrələri donora qaytarılır və plazma transfuziya üçün istifadə olunur və ya sonradan istifadə üçün dondurulur.
3. Trombosit kütləsinin izolyasiyası. Yaranan kütlədən alınan maddə tibb müəssisələrinin cərrahiyyə və hematologiya şöbələrində, təcili terapiya və əməliyyat otaqlarında istifadə olunur. Trombosit kütləsinin tibbdə istifadəsi qurbanlarda qan laxtalanmasını yaxşılaşdırmağa imkan verir.
4. Qırmızı qan hüceyrələrinin sintezi. Qan hüceyrələrinin santrifüjü xüsusi texnikaya uyğun olaraq onun fraksiyalarının incə ayrılması yolu ilə baş verir. Qırmızı qan hüceyrələri ilə zəngin olan hazır kütlə qan itkisi və əməliyyatlar zamanı transfuziya üçün istifadə olunur. Qırmızı qan hüceyrələri tez-tez anemiya və digər sistemik qan xəstəliklərini müalicə etmək üçün istifadə olunur.

Müasir tibb praktikasında fırlanan barabanı müəyyən bir sürətlə sürətləndirməyə və müəyyən bir anda dayandırmağa imkan verən bir çox yeni nəsil cihazlar istifadə olunur. Bu, qanın qırmızı qan hüceyrələrinə, trombositlərə, plazmaya, seruma və laxtalara daha dəqiq şəkildə ayrılmasına imkan verir. Digər bədən mayeləri də oxşar şəkildə araşdırılır, xüsusən sidikdə maddələr ayrılır.

Sentrifuqalar: əsas növləri

Santrifüjün nə olduğunu anladıq. İndi metodu həyata keçirmək üçün hansı cihazlardan istifadə edildiyini öyrənək. Sentrifuqalar qapalı və ya açıq, mexaniki və ya əl ilə idarə oluna bilər. Əllə tutulan açıq alətlərin əsas işçi hissəsi şaquli vəziyyətdə yerləşən fırlanan oxdur. Onun yuxarı hissəsində daşınan metal qolların yerləşdiyi perpendikulyar şəkildə sabitlənmiş çubuq var. Onların içərisində dibində daralmış xüsusi sınaq boruları var. Qolların dibinə pambıq yun qoyulur ki, bu da şüşə sınaq borusunun metal ilə təmasda olmasının qarşısını alır. Sonra, cihaz hərəkətə gətirilir. Bir müddət sonra maye asılı bərk maddələrdən ayrılır. Bundan sonra əl ilə sentrifuqa dayandırılır. Sınaq borularının dibində sıx, bərk çöküntü cəmləşir. Onun üstündə maddənin maye hissəsidir.

Qapalı mexaniki sentrifuqalarda sınaq borularını yerləşdirmək üçün çoxlu qollar var. Bu cür cihazlar əl ilə müqayisədə daha rahatdır. Onların rotorları güclü elektrik mühərrikləri ilə idarə olunur və 3000 rpm-ə qədər sürətlənə bilir. Bu, maye maddələrin bərk maddələrdən daha yaxşı ayrılmasını həyata keçirməyə imkan verir.

Boruların sentrifuqaya hazırlanmasının xüsusiyyətləri

Mərkəzdənqaçma üçün istifadə olunan sınaq boruları eyni kütləli sınaq materialı ilə doldurulmalıdır. Buna görə də burada ölçmələr üçün xüsusi yüksək dəqiqlikli tərəzilərdən istifadə olunur. Bir sentrifuqada çoxsaylı borunun tarazlaşdırılması lazım olduqda aşağıdakı üsuldan istifadə olunur. Bir-iki şüşə qabı çəkib eyni kütləyə çatdıqdan sonra onlardan biri standart olaraq qalır. Sonrakı borular aparata yerləşdirilməzdən əvvəl bu nümunə ilə tarazlaşdırılır. Bu texnika, santrifüj üçün bütün bir sıra boru hazırlamaq lazım olduqda işi əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirir.

Qeyd etmək lazımdır ki, sınaqdan keçirilən maddənin çox hissəsi heç vaxt sınaq borularına yerləşdirilmir. Şüşə qablar elə doldurulur ki, kənara qədər olan məsafə ən azı 10 mm olsun. Əks halda, maddə mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında sınaq borusundan axacaq.

Supersentrifuqalar

Son dərəcə nazik süspansiyonların komponentlərini ayırmaq üçün adi əl və ya mexaniki sentrifuqalardan istifadə etmək kifayət deyil. Bu vəziyyətdə, mərkəzdənqaçma qüvvələrindən maddələrə daha təsirli bir təsir tələb olunur. Belə prosesləri həyata keçirərkən supersentrifuqalardan istifadə olunur.

Təqdim olunan planın cihazları kiçik diametrli - 240 mm-dən çox olmayan bir boru şəklində bir kor tamburla təchiz edilmişdir. Belə bir tamburun uzunluğu onun kəsişməsindən əhəmiyyətli dərəcədə çoxdur, bu da inqilabların sayını əhəmiyyətli dərəcədə artırmağa və güclü bir mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaratmağa imkan verir.

Supersentrifuqada yoxlanılan maddə barabana daxil olur, boru vasitəsilə hərəkət edir və materialı cihazın divarlarına atan xüsusi reflektorlara dəyir. Yüngül və ağır mayelərin ayrı-ayrılıqda boşaldılması üçün nəzərdə tutulmuş kameralar da mövcuddur.

Supersentrifuqaların üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir:

• mütləq sıxlıq;
• maddənin ayrılmasının ən yüksək intensivliyi;
• kompakt ölçülər;
• maddələri molekulyar səviyyədə ayırmaq qabiliyyəti.

Yekun olaraq

Beləliklə, sentrifuqanın nə olduğunu öyrəndik. Hal-hazırda üsul məhlullardan çöküntüləri təcrid etmək, mayeləri təmizləmək, bioloji aktiv və kimyəvi maddələrin komponentlərini ayırmaq lazım olduqda öz tətbiqini tapır. Ultrasentrifuqalar maddələri molekulyar səviyyədə ayırmaq üçün istifadə olunur. Mərkəzdənqaçma üsulu kimya, neft, nüvə, qida sənayesində, eləcə də tibbdə fəal şəkildə istifadə olunur.

Santrifüqalama üsulu- bu mərkəzdənqaçma qüvvəsindən istifadə edərək müxtəlif heterojen qarışıqların komponentlərinə ayrılması (bölünməsi). Bunu həyata keçirmək üçün sentrifuqa adlanan xüsusi cihazlardan istifadə olunur.

Hər hansı bir sentrifuqanın əsas hissəsi sınaq borularının quraşdırıldığı yuvaları olan bir rotordur. Ultra yüksək sürətli fırlanma zamanı sistemdə mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaranır ki, bu da emal olunmuş maddənin sıxlığa görə ayrılması- məsələn, mayedə mövcud olan bərk hissəciklər "çökmə" olur. Mərkəzdənqaçma üsulu insan fəaliyyətinin demək olar ki, bütün sahələrində istifadə olunur: elm və tibbdə, sənayedə, kənd təsərrüfatında, gündəlik həyatda və texnoloji sahələrdə.

Müxtəlif sentrifuqa üsulları

Maddələri ayırmaq üçün başqa bir çöküntü üsulundan istifadə edilə bilər - çöküntü, çəkisi təsiri altında ayrılma baş verdikdə. Bir qayda olaraq, çökmə cihazlarında müalicə sentrifuqadan əvvəl aparılır və işin hazırlıq mərhələsidir.

Santrifüj metodunun özü çökmə, filtrasiya və aydınlaşdırmaya bölünür.

filtrasiya filtr mühitinin quraşdırıldığı perforasiya edilmiş tamburdan istifadə etməklə həyata keçirilir. Maye mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında ondan sərbəst keçir, bərk hissəciklər isə kənarda qalır. üçün müdafiə edir Möhkəm divarları olan barabanlar istifadə olunur, onların alt hissəsinə asma verilir. Proses zamanı çöküntü divarlara buraxılır və maye daxili təbəqə meydana gətirir, sonra kənarın üstündən axır.

Və nəhayət işıqlandırma mərkəzdənqaçma sahəsinin təsiri altında hissəciklərin sərbəst çökmə prosesini təmsil edən bərk barabanlarda da baş verir.

Mərkəzdənqaçma üsullarının xüsusiyyətləri

Fiziki mahiyyətinə görə filtrasiya və çökmə üsulları çox fərqlidir.

Çökmə barabanlarında emal çöküntüləri sıxlaşdırmaq və bərk hissəcikləri çökdürməklə, tərkibindəki çirkləndiricilərin və çirklərin miqdarı olduqca əhəmiyyətsiz olan bir mayenin təmizlənməsi üçün həyata keçirilir.

Eyni zamanda, bu, cazibə qüvvəsindən istifadə edən prosesdən köklü şəkildə fərqlənir - ilk növbədə, çökmə kifayət qədər vahid bir prosesdir və mərkəzdənqaçma sahə xətlərinin paralel olmaması səbəbindən mərkəzdənqaçma kifayət qədər uyğun olmayan bir üsuldur. İki üsul mahiyyətcə fərqlidir və bu nəzərə alınmalıdır.

Filtrləmə sentrifuqasiyası quruluş bir qədər daha mürəkkəbdir, çünki adətən üç mərhələdə baş verir: əvvəlcə çöküntü meydana gəlir, sonra sıxılma, sonra mayenin çıxarılması. Mərkəzdənqaçma qüvvəsi ilə filtrasiya da “normal” cazibə qüvvəsi ilə filtrasiyadan çox fərqlidir. Yalnız birinci mərhələni oxşar adlandırmaq olar.

Müxtəlif sahələrdə sentrifuqadan istifadə

Metod geniş yayılmışdır və demək olar ki, hər hansı bir fəaliyyət sahəsində istifadə olunur. Siz biologiya və tibbdə, laboratoriya diaqnostikasında və qida sənayesində tanış ola bilərsiniz; filtrləmə, sıxma və təmizləmə kimi daha ənənəvi və daha az səmərəli prosesləri uzun və uğurla əvəz etdi.

Sənaye sentrifuqaları Onlar daha böyük gücə və daha mürəkkəb bir rotor dizaynına malikdirlər, bunun sayəsində bir çox maddə eyni vaxtda emal edilə bilər. Kənd təsərrüfatında pətəklərdən bal çıxarmaq və taxıl təmizləmək, ayırmaqla yağı süddən ayırmaq üçün istifadə olunur və filiz zənginləşdirmə sahəsində də çox yayılmışdır. Hətta camaşırxana otağında sentrifuqa tapa bilərsiniz - orada yuyulduqdan sonra paltar fırlayırlar.

Qan serumunu, sidik çöküntülərini ayırmaq, seroloji tədqiqatlar və qırmızı qan hüceyrələrinin çökməsi üçün kifayət qədər yavaş rotor sürətinə malik laboratoriya sentrifuqalarından istifadə olunur. Laboratoriya növləri daha sonra klinik, stasionar, soyuducu, masa üstü və künc kiçik bölünür: hər biri tibb mərkəzinin məqsəd və vəzifələrindən asılı olaraq öz laboratoriya tədqiqat sahəsində istifadə olunur.

Hazırlayıcı sentrifuqalama sonrakı biokimyəvi tədqiqatlar üçün bioloji materialı təcrid etmək üsullarından biridir. Onların bioloji aktivliyini, quruluşunu və morfologiyasını hərtərəfli öyrənmək üçün əhəmiyyətli sayda hüceyrə hissəciklərini təcrid etməyə imkan verir. Metod həmçinin əsas bioloji makromolekulları təcrid etmək üçün də tətbiq olunur. İstifadə sahəsi: tibbi, kimyəvi və biokimyəvi tədqiqatlar.

Preparativ sentrifuqa üsullarının təsnifatı

Hazırlayıcı sentrifuqalama aşağıdakı üsullardan biri ilə həyata keçirilir:

Diferensial. Metod hissəciklərin çökmə sürətindəki fərqə əsaslanır. Tədqiq olunan material mərkəzdənqaçma sürətinin tədricən artması ilə sentrifuqalanır. Hər mərhələdə orta fraksiyalardan biri sınaq borusunun dibinə qoyulur. Santrifüjdən sonra yaranan fraksiya mayedən ayrılır və bir neçə dəfə yuyulur. Zona sürəti. Metod sınaq mühitinin məlum davamlı sıxlıq qradiyenti ilə bufer məhlulu üzərində qatlanmasına əsaslanır. Sonra hissəciklər diskret zolaqlar (zonalar) əmələ gətirərək qradiyent boyunca paylanana qədər nümunə sentrifuqadan keçirilir. Sıxlıq gradienti zonaların qarışmasını aradan qaldırmağa və nisbətən təmiz bir fraksiya əldə etməyə imkan verir.

• İzopiknik. Sıxlıq gradientində və ya adi şəkildə həyata keçirilə bilər. Birinci halda, emal edilmiş material davamlı sıxlıq qradiyenti ilə bufer məhlulunun səthinə qatlanır və hissəciklər zonalara ayrılana qədər sentrifuqa edilir. İkinci halda, tədqiq olunan mühit yüksək molekulyar çəkiyə malik hissəciklərin çöküntüsü əmələ gələnə qədər sentrifuqa edilir, bundan sonra tədqiq olunan hissəciklər yaranan qalıqdan təcrid olunur.
• tarazlıq. Ağır metal duzlarının sıxlıq gradientində aparılır. Santrifüj, həll edilmiş test maddəsinin konsentrasiyasının tarazlıq paylanmasını təyin etməyə imkan verir. Sonra mərkəzdənqaçma sürətləndirici qüvvələrin təsiri altında mühitin hissəcikləri sınaq borusunun ayrıca zonasında toplanır.

Tədqiq olunan mühitin məqsədləri və xüsusiyyətləri nəzərə alınmaqla optimal metodologiya seçilir.

Preparativ laboratoriya sentrifuqalarının təsnifatı

Konstruksiya xüsusiyyətlərindən və əməliyyat xüsusiyyətlərindən asılı olaraq preparativ sentrifuqları 3 əsas qrupa bölmək olar:

Ümumi məqsəd. Maksimum sürət – 6000 q-a qədər nisbi mərkəzdənqaçma sürəti ilə 8000 rpm. Universal laboratoriya sentrifuqaları bioloji materialın saxlanması üçün bucaq rotorları və ya asma qabları olan rotorlarla təchiz edilmişdir. Onlar 4 dm 3-dən 6 dm 3-ə qədər böyük tutumla fərqlənirlər ki, bu da həcmi 10-100 dm 3 olan standart santrifüj borularından və 1,25 dm 3-dən çox olmayan qablardan istifadə etməyə imkan verir. Rotorun sürücü şaftına bərkidilməsinin xüsusiyyətlərinə görə, borular və ya qablar balanslaşdırılmalı və maksimum 0,25 q çəki ilə fərqlənməlidirlər. Rotor qismən yükləndikdə, sınaq mühiti olan qablar bir-birinə nisbətən simmetrik şəkildə yerləşdirilməlidir və bununla da onların rotorun fırlanma oxuna nisbətən vahid paylanması təmin edilməlidir.

• Ekspres. Maksimum sürət – 89 000 q-a qədər nisbi mərkəzdənqaçma sürəti ilə 25.000 rpm. Rotorun fırlanması zamanı yaranan sürtünmə qüvvələrinin istiləşməsinin qarşısını almaq üçün iş kamerası soyutma sistemi ilə təchiz edilmişdir. Onlar bioloji materialın yerləşdirilməsi üçün bucaqlı rotorlar və ya asma qabları olan rotorlarla təchiz edilmişdir. Yüksək sürətli preparatın tutumu
  sentrifuqalar – 1,5 dm 3 .
• Ultrasentrifuqalar. Maksimum sürət – 510 000 q-a qədər nisbi mərkəzdənqaçma sürəti ilə 75.000 rpm. Rotorun fırlanması zamanı yaranan sürtünmə qüvvələrinin istiləşməsinin qarşısını almaq üçün onlar soyutma sistemi və vakuum qurğusu ilə təchiz edilmişdir. Ultracentrifuge rotorları ultra güclü titan və ya alüminium ərintilərindən hazırlanır. Qeyri-bərabər doldurulma səbəbindən titrəmələri azaltmaq üçün rotorlarda çevik bir mil var.

Ayrı bir kateqoriyaya müəyyən növ tədqiqatların aparılması və konkret problemlərin həlli üçün nəzərdə tutulmuş xüsusi hazırlanmış hazırlıq sentrifuqaları daxil edilməlidir. Bu qrupa istilik gödəkçələri olan sentrifuqalar, soyudulmuş sentrifuqalar və digər oxşar avadanlıqlar daxildir.

Hazırlayıcı sentrifuqalarda rotorun konstruksiyasının xüsusiyyətləri

Hazırlayıcı sentrifuqalar bucaq və ya üfüqi rotorlarla təchiz edilmişdir:

Bucaqlı rotorlar - sınaq boruları sentrifuqanın işləməsi zamanı fırlanma oxuna 20-35° bucaq altında yerləşdirilir. Hissəciklərin sınaq borusunun müvafiq divarına qədər getdiyi məsafə kiçikdir və buna görə də onların çökməsi kifayət qədər tez baş verir. Mərkəzdənqaçma zamanı baş verən konveksiya cərəyanları səbəbindən ölçüləri və xassələri çökmə sürətlərində əhəmiyyətli fərqlərə səbəb olan hissəcikləri ayırmaq üçün sabit bucaqlı rotorlar nadir hallarda istifadə olunur. Üfüqi rotorlar - bu tip rotorda borular şaquli şəkildə quraşdırılır. Fırlanma prosesində mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında işlənmiş materialı olan qablar üfüqi vəziyyətə keçir. Bu dizayn və istismar xüsusiyyətləri konveksiya hadisələrini azaltmağa imkan verir, buna görə də bu tip rotorlar müxtəlif çöküntü dərəcələri olan hissəcikləri ayırmaq üçün optimaldır. Sektor borularının istifadəsi burulğan və konveksiya hadisələrinin təsirini əlavə olaraq azaltmağa imkan verir.

Rotorun növü avadanlığın istifadə sahəsini müəyyənləşdirir. Rotoru dəyişdirmək imkanı müxtəlif problemləri həll etmək üçün eyni sentrifuqa modelindən istifadə etməyə imkan verir. Centurion laboratoriyası üçün tibbi sentrifuqalar döşəmə və ya stolüstü versiyalarda mövcuddur ki, bu da mövcud sahədən asılı olmayaraq istənilən otaqda avadanlıqdan istifadə etməyə imkan verir.

5 nömrəli mühazirə

Maye heterojen qarışıqların ayrılması mərkəzdənqaçma qüvvəsinin istifadəsinə əsaslanan mərkəzdənqaçma üsulu ilə effektiv şəkildə həyata keçirilir. Mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında maye heterojen qarışıqların ayrıldığı qurğulara sentrifuqalar deyilir.

Santrifüj üsulu texnologiyanın müxtəlif sahələrində geniş istifadə olunur; Sentrifuqaların növləri və konstruksiyalarının sayı çox böyükdür.

Santrifüjün əsas hissəsi şaquli və ya üfüqi şaftda yüksək sürətlə fırlanan barabandır (bərk və ya perforasiya edilmiş divarları olan bir rotor). Heterogen qarışıqların sentrifuqalarda ayrılması ya çökdürmə prinsipi, ya da filtrasiya prinsipi ilə həyata keçirilə bilər. Birinci halda, möhkəm divarları olan barabanlar istifadə olunur, ikincisi - deşiklərlə; deşikli barabanlar filtrlə örtülür. Tamburun divarları möhkəmdirsə, o zaman mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında olan material xüsusi çəkisinə uyğun olaraq təbəqələrə yerləşdirilir və yüksək xüsusi çəkisi olan bir material təbəqəsi birbaşa tamburun divarlarının yanında yerləşir. . Tamburun divarlarında deşiklər varsa və daxili səthdə bir filtr arakəsmə ilə təchiz olunubsa, məsələn, filtr parça, onda qarışığın bərk hissəcikləri filtr bölməsində qalır və maye fazası bərk hissənin məsamələrindən keçir. çöküntü və süzgəc bölməsi və barabandan çıxarılır. Bir sentrifuqada ayrılan maye faza adlanır mərkəzləşdirmək.

mərkəzdənqaçma qüvvəsi; ayırma faktoru. Mərkəzdənqaçma barabanı və içindəki maye fırlananda inertial qüvvə kimi mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaranır.

С=m W 2 / r (1)

m-fırlanan cismin (mayenin) çəkisi kq;

r - fırlanma radiusu m

W - periferik fırlanma sürəti m/s;

Periferik fırlanma sürəti aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

W=ω r = 2 π n r/60 (2)

n- dəqiqədə inqilabların sayı;

ω-radianlarda fırlanmanın bucaq sürəti

g-cazibə sürətlənməsi m/san 2, m=G/g olarsa, mərkəzdənqaçma qüvvəsi İLƏ, kütləsi m və çəkisi olan fırlanan cismə təsir edən G, bərabərdir C= G(2π n r/60) 2 /rg Və ya C ≈ G n 2 r/900 (3)

Tənlik (2.3) göstərir ki, mərkəzdənqaçma qüvvəsinin artması tamburun diametrini artırmaqdansa, dövrlərin sayını artırmaqla daha asan əldə edilir. Çox sayda dövrəyə malik kiçik diametrli barabanlar, az sayda dövrə malik böyük diametrli barabanlardan daha çox mərkəzdənqaçma qüvvəsi inkişaf etdirə bilər.

Beləliklə, bir hissəciyə təsir edən mərkəzdənqaçma qüvvəsi, mərkəzdənqaçma qüvvəsinin sürətlənməsi cazibə sürətindən çox olduğu qədər, cazibə qüvvəsindən dəfələrlə böyük ola bilər. Bu sürətlənmələrin nisbəti deyilir ayırma faktoru və Kr işarələyin:

W 2 / r - mərkəzdənqaçma qüvvəsinin sürətlənməsi.

G=1n götürsək, alırıq: Kr=n 2 r /900

Məsələn, diametri 1000 mm (r=0,5 m) olan rotoru n=1200 rpm sürətlə fırlanan sentrifuqa üçün ayırma əmsalı 800 olacaq. Santrifüjün ayırıcı təsiri dəyərə mütənasib olaraq artır. Kp.

Siklonlar üçün K dəyəri yüzlərlədir. Sentrifuqalar üçün - təxminən 3000-dir, beləliklə, siklonlarda və sentrifuqalarda çökmə prosesinin hərəkətverici qüvvəsi çökmə çənlərindəkindən 2-3 dərəcə böyükdür. Bunun sayəsində siklonların və sentrifuqaların məhsuldarlığı çökdürmə tanklarının məhsuldarlığından daha yüksəkdir və kiçik hissəciklər onlarda effektiv şəkildə ayrıla bilər: ölçüsü təxminən 1 mikron olan sentrifuqalarda. Siklonlarda - təxminən 10 mikron.

Tənliklərin müqayisəsindən aydın olur ki, ayırma əmsalı K p ədədi olaraq 1 kq ağırlığında cismin fırlanması zamanı yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsinə bərabərdir.

Mərkəzdənqaçma proseslərinin xüsusiyyətləri . Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, mərkəzdənqaçma çökmə prinsipi (bərk barabanlarda) və ya filtrasiya prinsipi ilə (perforasiya edilmiş barabanlarda) həyata keçirilə bilər. Fiziki mahiyyətinə görə hər iki proses bir-birindən fərqlənir. Bundan əlavə, bu proseslərin hər birinin ayrı-ayrı növləri var ki, bunlar bərk fazanın məzmunu və onun dispersiya dərəcəsi, həmçinin süspansiyonun fiziki xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir.

Çökdürmə barabanlarında sentrifuqasiya həm mayeləri az miqdarda olan çirkləndiricilərdən təmizləmək (mayenin aydınlaşdırılması), həm də əhəmiyyətli miqdarda bərk faza olan süspansiyonları ayırmaq (çökmə sentrifuqasiyası) üçün həyata keçirilir.

Çökdürmə barabanlarında sentrifuqalama ümumiyyətlə iki fiziki prosesdən ibarətdir: bərk fazanın çökməsi (proses hidrodinamika qanunlarına uyğun gedir) və çöküntünün sıxılması; Torpaq mexanikasının əsas qanunları (dispers mühit) sonuncu prosesə aiddir.

Bərk fazanın müəyyən konsentrasiyası həddinə qədər (həcmi ilə təqribən 3-4%-ə bərabərdir), onun çökmə barabanında çökməsi bərk və maye arasında bir interfeys meydana gəlmədən baş verir. Artan konsentrasiya ilə belə bir səth mayedə bərk hissəciklərin genişlənməsi və çökməsi səbəbindən yaranır.

Çökdürmə barabanlarında sentrifuqalama prosesi çökdürmə çənlərindəki ayırma prosesindən əsaslı şəkildə fərqlənir. Sonuncuda, çökmə sürətini praktiki olaraq sabit hesab etmək olar, çünki proses sürətləndirilməsi düşən hissəciyin koordinatlarından asılı olmayan bir cazibə sahəsində baş verir.

Mərkəzdənqaçma qüvvələri sahəsinin sürətləndirilməsi dəyişən kəmiyyətdir və sabit bucaq sürətində hissəciyin fırlanma radiusundan asılıdır. Bundan əlavə, mərkəzdənqaçma sahəsinin güc xətləri bir-birinə paralel deyil və buna görə də mərkəzdənqaçma qüvvələrinin təsir istiqaməti müxtəlif hissəciklər üçün fərqli olacaqdır (eyni fırlanma radiusunda deyil).

Buna görə də, çökmə proseslərinin qanunlarını çökdürmə barabanlarında sentrifuqa prosesinə şamil etmək olmaz.

Çökmə sentrifuqalarının ayırma qabiliyyəti, rotordakı silindrik çökmə səthinin F sahəsinin və Kp ayırma əmsalının məhsulu olan performans indeksi (siqma) Σ ilə xarakterizə olunur.

Σ=F Kr (1), Kr= W2/rg ≈n2 r/900, buradan Σ /F=Kr (2)

Ayırma əmsalının (2) bərabərliyinə uyğun olaraq, çökdürmə sentrifuqasında və çökdürmə çənində hissəciklərin çökmə sürətlərinin nisbətini ifadə etdiyini nəzərə alaraq, Σ dəyəri çöküntü çəninin sahəsinə bərabər hesab edilməlidir. sözügedən sentrifuqaya verilmiş süspansiyon üçün performans. Performans indeksi, çökmə sentrifuqasının ayırma qabiliyyətini təyin edən bütün dizayn xüsusiyyətlərinin təsirini əks etdirir.

Partiya çökdürən sentrifuqların məhsuldarlığını təyin edərkən, sentrifuqanın işə salınması, əyləclənməsi və boşaldılması üçün sərf olunan vaxtı nəzərə almaq lazımdır.

Daha mürəkkəb olanı sentrifuqa prosesidir filtr barabanları. Proses üç mərhələdə baş verir:

çöküntünün əmələ gəlməsi, çöküntünün sıxılması və nəhayət kapilyar və molekulyar qüvvələr tərəfindən saxlanılan mayenin çöküntünün məsamələrindən çıxarılması.

Nəticədə, mərkəzdənqaçma filtrasiyasının bütün prosesi cazibə qüvvəsinin təsiri altında baş verən adi filtrasiya ilə müəyyən edilə bilməz. Yalnız onun birinci dövrü şərti filtrasiyaya əsaslı şəkildə yaxındır və ondan yalnız mərkəzdənqaçma qüvvələrinin təsiri altında çöküntü təbəqəsindən axan mayenin hidravlik təzyiqinin böyüklüyünə görə fərqlənir. Bu dövrdə çöküntüdəki nəm sərbəst formadadır və ondan ən intensiv şəkildə çıxarılır. İkinci dövr çökmə sentrifuqasiyası zamanı müvafiq dövrə bənzəyir və nəhayət, üçüncü dövr havanın sıxılmış çöküntüyə nüfuz etməsi, yəni çöküntünün mexaniki qurudulması ilə xarakterizə olunur.

Yuxarıda göstərilən dövrlərin müddəti süspansiyonların fiziki xüsusiyyətlərindən və konsentrasiyasından, həmçinin sentrifuqanın xüsusiyyətlərindən asılıdır.

Mərkəzdənqaçma proseslərinin mürəkkəbliyi və müxtəlifliyi prosesin nəzəriyyəsini (xüsusilə onun kinetikasını) və sentrifuqaların hesablanmasının dəqiq üsullarını inkişaf etdirməyi çətinləşdirir.

Santrifüj performansı. Tipik olaraq, sentrifuqaların məhsuldarlığı vahid vaxtda sentrifuqaya daxil olan süspansiyonun həcmi ilə ifadə edilir. (l/saat), yaxud sentrifuqadan sonra alınan çöküntünün çəkisi (kq/saat).