Лабораторные центрифуги предназначены для разделения жидких неоднородных систем на компоненты под действием центробежных сил, а также отделения твердых взвешенных частиц в растворах, реактивах, суспензиях, эмульсиях.
Следует отметить, что в лабораторной практике можно встретить специальные центрифуги, которые работают не с жидкими, а вязкими веществами. Хотя базовый принцип центрифугирования остается неизменным.
Такой вид лабораторного оборудования (для отмывки сырой клейковины) мы тоже рассмотрим.
Лабораторные центрифуги можно встретить как в химических, медицинских лабораториях, так и в научно-исследовательских институтах
лабораторные центрифуги
Прежде всего определимся — почему к центрифуге добавлена приставка “лабораторная” ?
Приведем несколько примеров очень известных и совсем специфических видов оборудования для центрифугирования в быту, промышленности и науке.
Самая популярная и известная “центрифуга” – стиральная машина, где в зависимости от программы на запрограммированных этапах стирки барабан отжимает белье под действием высокой частоты вращения.
Уже в этом случае мы сталкиваемся как с базовыми критериями, так и с техническими характеристиками, по которым можно выбрать лабораторную центрифугу:
число оборотов (с регулировкой);
диаметр барабана (совместно с предыдущим показателем определяет величину центробежной силы);
таймер (хотя в стиралках обычно время центрифугирования входит в алгоритм работы соответствующей программы).
системы защиты – например нельзя открыть дверь, пока длится стирка или электромотор не запустится, пока открыта дверца.
центрифуга для космонавтов
Центрифуги для подготовки космонавтов.
Без этого никак не обойтись, даже если на орбиту летит космический турист.
Обогащение урана методом выделения изотопов посредством центрифугирования.
Все перечисленные высокотехнологичные устройства на самом деле хотя и построены на основе принципа центробежных сил, но все-таки представляют собой частный случай, поскольку не работают с жидкими средами в классическом понимании.
Например при вращении космонавта – частный, вынужденный случай центрифугирования: “жидкости” содержащиеся в теле (прежде всего кровь) стремятся двигаться под действием вращательного момента наружу, так что тяжелое испытание выдержит не каждый. Так и сознание не долго потерять из-за перегрузок. В лучшем случае.
Как выбрать лабораторную центрифугу
В чем отличие указанных промышленных и бытовых видов оборудования от лабораторной центрифуги ?
В первую очередь, конечно размеры и вес.
Лабораторные центрифуги работают с растворами объемом в миллилитры и размещаются на столах
А та же космическая центрифуга весит сотни тонн, а при обогащении урана механизмы занимают целые залы.
Второе отличие – в лабораторные центрифуги загружается специальная посуда: пробирки с жидким содержимым.
Центрифуга – оборудование исключительно «мирное», безопасное для персонала лаборатории и используется в следующих отраслях:
биохимические, клинические, диагностические лабораторные исследования, включая разделение крови, мочи на компоненты;
микробиология, химия, ветеринарная медицина;
производственные лаборатории по анализу качества молока (сепарация для определения содержания жира и белка;
лабораторная центрифуга входят в состав комплексного оборудования для отмывки клейковины.
Подробные определения почти сотни понятий, связанных с центрифугированием, приведены в ГОСТ 16887-71, но чтобы выбрать лабораторную центрифугу, достаточно изучить основные:
Вместо этого базового показателя иногда можно встретить абсолютную величину – в граммах.
Например для центрифуги медицинской Ц-800-Д в паспорте указывается конкретное значение 1790 грамм.
Эту величину можно проверить, если на роторе установить пружинный динамометр и при росте частоты вращения, можно измерить непосредственно центробежную силу.
Но этот вариант больше теоретический, и подходит на этапе разработки лабораторного оборудования для центрифугирования жидких проб.
А вот к примеру на корпусе настольной центрифуги ЦЛУ-6000 нанесена диаграмма для расчета необходимой центробежной силы, в зависимости от которой задается число оборотов.
Жидкая неоднородная система – дисперсная среда, состоящая из отдельных мелких твердых частиц, капель или пузырьков газа, распределенных в жидкости.
Твердая фаза – как раз и есть указанные твердые частицы, взвешенные в жидкости.
Суспензия – жидкая неоднородная система, состоящая из твердых частиц, распределенных в жидкости.
Эмульсия отличается от суспензии тем, что вместо твердых частиц присутствуют жидкие капельки одной или нескольких жидкостей.
Центробежное осаждение – центрифугирование, при котором твердые частицы осаждаются на внутренней поверхности ротора.
Теперь рассмотрим такой пример. Возьмем емкость с водой, высыплем туда песок и взболтаем. Является данная субстанция жидкой неоднородной системой ?
Нет, не является.
Песок очень быстро осядет на дно емкости под действием силы тяжести, поскольку песчинки не отвечают критерию “мелкие твердые частицы”, а значит такая смесь в центрифугировании не нуждается.