مقدمه
سانتریفیوژ یکی از روشهای جداسازی در علوم شیمیایی، فیزیکی و زیست شناسی است. سانتریفیوژ بر مبنای نیروی گریز از مرکز، موادی که جرم بیشتری دارند را از موادی که جرم کمتری دارند جدا میکند. از این روش برای جداسازی موادی که درحالت مایع یا گاز هستند، استفاده میشود. طراحی این دستگاه بر مبنای شعاع و تعداد دورانی که در یک دقیقه میتواند انجام دهد صورت میگیرد. در سانتریفیوژ، ذرات به خاطر نیروی گریز از مرکزی که به آنها وارد میشود از هم جدا میشوند. سرعت سانتریفیوژها، با توجه به مقدار نیروی گریز از مرکزی که به نمونه وارد میشود اندازهگیری و معمولا با واحد دور در دقیقه (RPM) سنجیده میشود. سرعت رسوب ذرات در سانتریفیوژ به اندازه و شکل ذرات، شتاب سانتریفیوژ، کسر حجم مواد جامد، اختلاف چگالی ذره با مایع و ویسکوزیته بستگی دارد.
۱- اساس کار سانتریفیوژ
سانتریفیوژها، معمولا دارای روتوری هستند که از ۲، ۴ یا ۶ خانه تشکیل شده است. این خانهها مکان قرارگیری لولههای آزمایش حاوی سل هستند. در حین سانتریفیوژ، جداسازی فازها در سل حاوی نمونه صورت گرفته و دو فاز جامد و مایع از هم جدا میشوند. هر گاه جسمی با یک سرعت معین حول یک مرکز با محور دوران کند، نیرویی در جسم متحرک و در جهت عمود بر مسیر دوران و به سمت خارج از مرکز ایجاد میگردد که به نیروی گریز ازمرکز موسوم است و مقدار آن از رابطه که در آن R شعاع دوران و M جرم جسم و V سرعت خطی است به دست میآید. محور دوران به سه حالت قائم، افقی یا مایل است.
هنگامیکه یک سوسپانسیون در یک دستگاه سانتریفیوژ قرار میگیرد، مواد جامد در انتهای لوله آزمایش ته نشین شده و باعث میشود تا مایع رویی یا همان سوپر ناتانت به آسانی از سوسپانسیون جدا شود. در زمان سانتریفیوژ، درب بسته شده و باعث حفاظت فرد در برابر برخورد روتور که با سرعت بالایی در حال چرخش است میشود. محفظه روتور و درب روتور طوری طراحی شدهاند، که در صورت شکستن لولهها حتی در حداکثر سرعت هیچ خطری فرد کاربر را تهدید نمیکند.
۲- انواع سانتریفیوژ
سانتریفیوژها به سه نمونه خانگی، آزمایشگاهی و صنعتی میباشند.
نمونه خانگی:
- دستگاهی برای جدا کردن آب از سبزی و کاهو و …
- ماشین لباس شویی برای خشک کردن لباس
نمونه آزمایشگاهی:
- برای جدا کردن گلبولهای خون از پلاسما
دستگاههای صنعتی با موتورهای قوی و در ابعاد بزرگ:
- برای جدا کردن مواد
در کار غنیسازی اورانیوم نیز از دستگاههای مرکز گریز گازی استفاده میشود.
دسته بندی سانتریفیوژها در مقیاس آزمایشگاهی:
- سانتریفیوژهای با دور بالا (سانتریفیوژهای دور بالا نیز به دو نوع با ظرفیت بالا و ظرفیت پایین دسته بندی میشود.)
- سانتریفیوژهای با دور پایین
- اولتراسانتریفیوژ