Santrifüj Nedir ve Neden Kullanılır?

Santrifüj terimi, içeriğini hızla ayırmak için hızla dönen bir kabı barındıran bir makineyi ifade edebilir. yoğunluk (isim) veya makineyi kullanma fiiline (fiil). Santrifüjler çoğunlukla farklı sıvıları ve katı partikülleri sıvılardan ayırmak için kullanılır, ancak gazlar için kullanılabilirler. Mekanik ayırma dışındaki amaçlar için de kullanılırlar.

Modern santrifüj, kökenini belirlemek için İngiliz askeri mühendisi Benjamin Robins tarafından 18. yüzyılda tasarlanan bir dönen kol aparatının kökenini takip ediyor. 1864'te Antonin Prandtl, süt ve krema bileşenlerini ayırmak için tekniği uyguladı. 1875'te Prandtl'in erkek kardeşi Alexender, tereyağı çıkarmak için bir makine icat ederek tekniği geliştirdi. Santrifüjler hala süt bileşenlerini ayırmak için kullanılırken, kullanımları bilim ve tıbbın diğer birçok alanına yayılmıştır.

Bir santrifüj adını alır merkezkaç kuvveti- dönen nesneleri dışarıya çeken sanal güç.Merkezcil kuvveteğirme nesnelerini içe çekerek işteki gerçek fiziksel güçtür. Bir kova suyu döndürmek işte bu güçlere iyi bir örnektir.

Kova yeterince hızlı dönerse, su içeri çekilir ve dökülmez. Kova kum ve su karışımı ile doldurulursa, eğirme santrifüjleme. Göre sedimantasyon prensip olarak, kovadaki su ve kum, kova dış kenarına çekilecektir, ancak yoğun kum parçacıkları dibe çökerken, daha hafif su molekülleri merkezi.

Merkezcil ivme aslında daha yüksek yerçekimini simüle eder, ancak yapay yerçekimi, bir nesnenin dönüş eksenine ne kadar yakın olduğuna bağlı olarak, sabit değil, bir değer aralığıdır değer. Etki ne kadar büyük olursa, bir nesne o kadar uzaklaşır çünkü her dönüş için daha fazla mesafe kat eder.

Santrifüj tiplerinin hepsi aynı tekniğe dayanır, ancak uygulamalarında farklılık gösterir. Aralarındaki ana farklar dönme hızı ve rotor tasarlamak. Rotor, cihazdaki döner ünitedir. Sabit açılı rotorlar numuneleri sabit bir açıda tutar, sallanan kafa rotorlarında örnek kaplarının sallanmasına izin veren bir menteşe bulunur dönme hızı arttıkça dışa doğru ve sürekli tübüler santrifüjler tekil numuneden ziyade tek bir bölmeye sahiptir bölmeler.

Ayırıcı Moleküller ve İzotoplar: Son derece yüksek hızlı santrifüjler ve ultrasantrifüjler, farklı kütleli molekülleri ayırmak veya hatta izotoplar atomları. İzotop ayrımı bilimsel araştırma ve nükleer yakıt ile nükleer silah yapımında kullanılır. Örneğin, zenginleştirmek için bir gaz santrifüjü kullanılabilir uranyum, ağır izotop daha hafif olandan daha fazla dışarı çekilir.

Laboratuvarda: Laboratuvar santrifüjleri de yüksek hızlarda dönerler. Bir yerde duracak kadar büyük veya tezgahın üzerinde durabilecek kadar küçük olabilirler. Tipik bir cihazda örnek tüplerini tutmak için açılı delikli bir rotor vardır. Örnek tüpleri bir açıda sabitlendiğinden ve merkezkaç kuvveti yatay düzlemde hareket ettiğinden, parçacıklar, tüpün duvarına çarpmadan önce küçük bir mesafeyi hareket ettirerek yoğun malzemenin kaymasına izin verir aşağı. Birçok laboratuvar santrifüjünün sabit açılı rotorları olmasına rağmen, sallanan kova rotorları da yaygındır. Bu tür makineler, karışmaz sıvıların bileşenlerini izole etmek için kullanılır ve süspansiyonlar. Kullanımlar arasında kan bileşenlerinin ayrılması, DNA'nın izole edilmesi ve kimyasal örneklerin saflaştırılması yer alır.

Yüksek Yerçekimi Simülasyonu: Yüksek yerçekimini simüle etmek için büyük santrifüjler kullanılabilir. Makineler bir odanın veya binanın büyüklüğündedir. İnsan santrifüjleri test pilotlarını eğitmek ve yerçekimi ile ilgili bilimsel araştırmalar yapmak için kullanılır. Santrifüjler eğlence parkı gezintileri olarak da kullanılabilir. İnsan santrifüjleri 10 veya 12 ağırlığa kadar gidecek şekilde tasarlanırken, büyük çaplı insan dışı makineler numuneleri normal ağırlığın 20 katına kadar maruz bırakabilir. Aynı prensip bir gün uzayda yerçekimini simüle etmek için kullanılabilir.

Endüstriyel Santrifüjler kimyasal preparasyonda, katıların sondaj sıvısı, kurutma malzemeleri ve çamurun giderilmesi için su arıtımında temizlik gibi kolloid bileşenlerini (sütten krema ve tereyağı gibi) ayırmak için kullanılır. Bazı endüstriyel santrifüjler ayırma için sedimantasyona dayanırken, diğerleri maddeyi bir ekran veya filtre kullanarak ayırır. Endüstriyel santrifüjler metal dökmek ve kimyasallar hazırlamak için kullanılır. Diferansiyel yerçekimi, faz kompozisyonunu ve malzemelerin diğer özelliklerini etkiler.

Günlük Uygulamalar: Orta boyutlu santrifüjler, günlük olarak, sıvıları katı maddelerden hızla ayırmak için yaygındır. Çamaşır makineleri, suyu çamaşırlardan ayırmak için sıkma işlemi sırasında santrifüj kullanır. Benzer bir cihaz suyu mayolardan çıkarır. Salata marulları ve diğer yeşillikleri yıkamak ve sonra döndürmek için kullanılan salata spinnerleri, basit bir santrifüjün bir başka örneğidir.

Santrifüjleme, yüksek yerçekimi simülasyonu için en iyi seçenek olsa da, malzemeleri ayırmak için kullanılabilecek başka teknikler de vardır. Bunlar süzmeeleme, damıtma, durultma, ve kromatografısi. Bir uygulama için en iyi teknik, kullanılan numunenin özelliklerine ve hacmine bağlıdır.