ما هو الطرد المركزي؟ ما هي الطريقة المستخدمة؟ مصطلح "الطرد المركزي" يعني فصل الجزيئات السائلة أو الصلبة من مادة ما إلى كسور مختلفة باستخدام قوى الطرد المركزي. يتم فصل المواد من خلال استخدام جهاز خاص - أجهزة طرد مركزي. ما هو مبدأ الطريقة؟
مبدأ الطرد المركزي
دعونا نفكر في التعريف بمزيد من التفصيل. الطرد المركزي هو التأثير على المواد من خلال الدوران عالي السرعة في جهاز متخصص. الجزء الرئيسي من أي جهاز للطرد المركزي هو الدوار ، والذي يحتوي على فتحات لتركيب أنابيب الاختبار بمادة يتم فصلها إلى كسور منفصلة. أثناء دوران الدوار بسرعات عالية ، تدخل قوة الطرد المركزي حيز التنفيذ. يتم فصل المواد الموضوعة في أنابيب الاختبار إلى مواد مختلفة وفقًا لمستوى الكثافة. على سبيل المثال ، تفصل عينات المياه الجوفية بالطرد المركزي السائل وترسب المواد الصلبة التي يحتويها.
المؤلفالطريقة
لأول مرة أصبح معروفًا ما هو الطرد المركزي ، بعد التجارب التي أجراها العالم أ.ف. ليبيديف. تم تطوير الطريقة من قبل الباحث لتحديد تكوين مياه التربة. في السابق ، تم استخدام ترسيب السائل متبوعًا بفصل العينات الصلبة منه لهذا الغرض. جعل تطوير طريقة الطرد المركزي من الممكن التعامل مع هذه المهمة بشكل أسرع. بفضل هذا الفصل ، أصبح من الممكن استخراج الجزء الصلب من المواد السائلة في صورة جافة في غضون دقائق.
خطوات الطرد المركزي
يبدأ الطرد المركزي التفاضلي بترسيب المواد التي سيتم التحقيق فيها. تتم معالجة المواد في خزانات الترسيب. أثناء الترسيب ، يتم فصل جزيئات المادة تحت تأثير الجاذبية. يسمح هذا بتحضير المواد من أجل فصل أفضل باستخدام قوى الطرد المركزي.
علاوة على ذلك ، يتم ترشيح المواد الموجودة في أنابيب الاختبار. في هذه المرحلة ، يتم استخدام ما يسمى بالبراميل المثقبة ، والتي تم تصميمها لفصل الجزيئات السائلة عن الجسيمات الصلبة. في سياق الأنشطة المقدمة ، تبقى جميع الرواسب على جدران جهاز الطرد المركزي.
فوائد الطريقة
بالمقارنة مع الطرق الأخرى لفصل المواد الفردية ، مثل الترشيح أو الترسيب ، فإن الطرد المركزي يجعل من الممكن الحصول على راسب مع الحد الأدنى من محتوى الرطوبة. إن استخدام طريقة الفصل هذه يجعل من الممكن فصل المعلقات المشتتة بدقة. النتيجه هيالحصول على جسيمات بحجم 5-10 ميكرون. ميزة أخرى مهمة للطرد المركزي هي إمكانية تنفيذه باستخدام معدات ذات أحجام وأبعاد صغيرة. العيب الوحيد لهذه الطريقة هو استهلاك الطاقة العالي للأجهزة.
الطرد المركزي في علم الأحياء
في علم الأحياء ، يتم استخدام فصل المواد إلى مواد منفصلة عندما يكون ذلك ضروريًا لإعداد الاستعدادات للفحص تحت المجهر. يتم إجراء الطرد المركزي هنا على أجهزة معقدة - cytorotors. هذه الأجهزة ، بالإضافة إلى فتحات لأنابيب الاختبار ، مزودة بحاملات عينات ، وجميع أنواع الشرائح الزجاجية ذات التصميم المعقد. تعتمد جودة المواد التي تم الحصول عليها ، وبالتالي كمية المعلومات المفيدة التي يمكن الحصول عليها من نتائج التحليل بشكل مباشر على تصميم جهاز الطرد المركزي عند إجراء بحث في علم الأحياء.
الطرد المركزي في صناعة تكرير النفط
طريقة الطرد المركزي لا غنى عنها في إنتاج النفط. توجد أحافير هيدروكربونية لا يتم إطلاق الماء منها بالكامل أثناء التقطير. يجعل الطرد المركزي من الممكن إزالة السوائل الزائدة من تركيبة الزيت ، مما يزيد من جودته. في هذه الحالة ، يذوب الزيت في البنزين ، ثم يسخن إلى 60oC ، ثم يخضع لقوة الطرد المركزي. أخيرًا ، قم بقياس كمية الماء المتبقي في المادة ، وإذا لزم الأمر ، كرر الإجراء.
طرد الدم
تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع للأغراض الطبيةالأهداف. في الطب يسمح لك بحل العدد التالي من المشاكل:
- الحصول على عينات دم منقى لفصادة البلازما. لهذه الأغراض ، يتم فصل خلايا الدم عن بلازماها في جهاز طرد مركزي. تتيح العملية تخليص الدم من الفيروسات والأجسام المضادة الزائدة والبكتيريا الممرضة والسموم.
- تحضير الدم لنقل المتبرع. بعد فصل سائل الجسم إلى كسور منفصلة عن طريق الطرد المركزي ، يتم إرجاع خلايا الدم إلى المتبرع ، ويتم استخدام البلازما لنقل الدم أو تجميدها لاستخدامها لاحقًا.
- عزل كتلة الصفائح الدموية. يتم الحصول على المادة من بلازما الدم الغنية بالصفائح الدموية. يتم استخدام الكتلة الناتجة في أقسام الجراحة وأمراض الدم في المؤسسات الطبية ، في العلاج في حالات الطوارئ ، وغرف العمليات. إن استخدام كتلة الصفائح الدموية في الطب يجعل من الممكن تحسين تخثر الدم لدى الضحايا.
- تخليق كتلة كرات الدم الحمراء. يحدث الطرد المركزي لخلايا الدم عن طريق فصل دقيق لكسورها وفق تقنية خاصة. الكتلة النهائية ، غنية بكريات الدم الحمراء ، تستخدم في عمليات نقل الدم في حالة فقدان الدم. غالبًا ما تستخدم كتلة كرات الدم الحمراء لعلاج فقر الدم وأمراض الدم الجهازية الأخرى.
في الممارسة الطبية الحديثة ، يتم استخدام العديد من الأجهزة من الجيل الجديد ، مما يجعل من الممكن تسريع الأسطوانة الدوارة إلى سرعة معينة وإيقافها في لحظة معينة. هذا يسمح لك بفصل الدم بدقة أكبر إلى خلايا الدم الحمراء والصفائح الدموية والبلازما والمصل وجلطات. يتم فحص سوائل الجسم الأخرى بطريقة مماثلة ، على وجه الخصوص ، يتم فصل المواد الموجودة في تكوين البول.
أجهزة الطرد المركزي: الأنواع الرئيسية
اكتشفنا ما هو الطرد المركزي. الآن دعنا نتعرف على الأجهزة المستخدمة لتنفيذ الطريقة. أجهزة الطرد المركزي إما مغلقة أو مفتوحة ، بمحرك ميكانيكي أو يدوي. جزء العمل الرئيسي للأجهزة اليدوية المفتوحة هو محور دوار يقع عموديًا. في الجزء العلوي منه ، يتم تثبيت قضيب عموديًا ، حيث توجد الأكمام المعدنية المنقولة. تحتوي على أنابيب اختبار خاصة ، ضيقة من الأسفل. يتم وضع الصوف القطني في الجزء السفلي من الأكمام ، مما يجعل من الممكن تجنب تلف أنبوب الاختبار الزجاجي عند ملامسته للمعدن. بعد ذلك ، يتم تشغيل الجهاز. بعد مرور بعض الوقت ، يتم فصل السائل عن المواد الصلبة العالقة. بعد ذلك ، يتم إيقاف جهاز الطرد المركزي اليدوي. يتركز راسب صلب كثيف في قاع أنابيب الاختبار. وفوقها الجزء السائل من المادة
تحتوي أجهزة الطرد المركزي الميكانيكية من النوع المغلق على عدد كبير من الأكمام لاستيعاب أنابيب الاختبار. هذه الأجهزة أكثر ملاءمة من الأجهزة اليدوية. يتم تشغيل دواراتها بواسطة محركات كهربائية قوية وقادرة على التسريع حتى 3000 دورة في الدقيقة. هذا يجعل من الممكن القيام بفصل أفضل للمواد السائلة من المواد الصلبة.
ميزات تحضير الأنبوب أثناء الطرد المركزي
الأنابيب التي يتم استخدامهاالطرد المركزي ، يجب أن يملأ بمواد اختبار ذات كتلة متطابقة. لذلك ، يتم استخدام مقاييس خاصة عالية الدقة للقياسات هنا. عند الحاجة إلى موازنة عدة أنابيب في جهاز طرد مركزي ، يتم استخدام التقنية التالية. بعد وزن زوج من الحاويات الزجاجية وتحقيق نفس الكتلة ، تُترك إحداها كمعيار. تتم معايرة الأنابيب اللاحقة مع هذه العينة قبل وضعها في الجهاز. تعمل هذه التقنية على تسريع العمل بشكل كبير إذا كان من الضروري تحضير سلسلة كاملة من الأنابيب للطرد المركزي.
تجدر الإشارة إلى أنه لا يتم وضع الكثير من مادة الاختبار في أنابيب الاختبار أبدًا. تمتلئ العبوات الزجاجية بحيث لا تقل المسافة إلى الحافة عن 10 مم. وإلا ستنسكب المادة من أنبوب الاختبار تحت تأثير قوة الطرد المركزي.
أجهزة الطرد الفائق
لفصل مكونات المعلقات الدقيقة للغاية ، لا تكفي أجهزة الطرد المركزي اليدوية أو الميكانيكية التقليدية. في هذه الحالة ، هناك حاجة إلى تأثير أكثر إثارة للإعجاب على المواد من قوى الطرد المركزي. تستخدم أجهزة الطرد الفائق في تنفيذ مثل هذه العمليات.
الاجهزة الواردة بالخطة المقدمة مزودة ببرميل مسدود على شكل انبوب بقطر صغير - لا يزيد عن 240 مم. يتجاوز طول هذه الأسطوانة بشكل كبير مقطعها العرضي ، مما يجعل من الممكن زيادة عدد الثورات بشكل كبير وإنشاء قوة طرد مركزي قوية.
في جهاز الطرد المركزي الفائق ، تدخل مادة الاختبار الأسطوانة وتتحرك على طول الأنبوب وتضرب عاكسات خاصة يتم إلقاؤها بعيدًامادة على جدران الجهاز. كما توجد غرف مصممة لسحب منفصل للسوائل الخفيفة والثقيلة.
تشمل مزايا Supercentrifuge:
- ضيق مطلق ؛
- أعلى معدل فصل
- الحجم الصغير ؛
- إمكانية فصل المواد على المستوى الجزيئي.
في الختام
لذلك اكتشفنا ما هو الطرد المركزي. في الوقت الحاضر ، يتم تطبيق الطريقة عندما يكون من الضروري عزل رواسب المحاليل وتنقية السوائل والمكونات المنفصلة للمواد النشطة بيولوجيًا والمواد الكيميائية. تستخدم أجهزة الطرد المركزي الفائق لفصل المواد على المستوى الجزيئي. يتم استخدام طريقة الطرد المركزي بنشاط في الصناعات الكيميائية والنفطية والنووية والغذائية وكذلك في الطب.
