सेंट्रीफ्यूजेशन: विधि के प्रकार और अनुप्रयोग। सेंट्रीफ्यूजेशन क्या है? विधि की परिभाषा एवं सिद्धांत मानक सेंट्रीफ्यूजेशन मोड क्या है

सेंट्रीफ्यूजेशन क्या है? विधि का उपयोग किस लिए किया जाता है? शब्द "सेंट्रीफ्यूजेशन" का अर्थ है केन्द्रापसारक बलों का उपयोग करके किसी पदार्थ के तरल या ठोस कणों को विभिन्न अंशों में अलग करना। पदार्थों का यह पृथक्करण विशेष उपकरण - सेंट्रीफ्यूज के उपयोग के माध्यम से किया जाता है। विधि का सिद्धांत क्या है?

अपकेंद्रण का सिद्धांत

आइए परिभाषा को अधिक विस्तार से देखें। सेंट्रीफ्यूजेशन एक विशेष उपकरण में अल्ट्रा-हाई-स्पीड रोटेशन द्वारा पदार्थों पर प्रभाव है। किसी भी सेंट्रीफ्यूज का मुख्य भाग रोटर होता है, जिसमें सामग्री के साथ टेस्ट ट्यूब स्थापित करने के लिए स्लॉट होते हैं जिन्हें अलग-अलग अंशों में अलग किया जाना है। उच्च गति पर रोटर के घूमने के दौरान, परीक्षण ट्यूबों में रखे गए पदार्थ क्रिया में आते हैं और घनत्व के स्तर के अनुसार विभिन्न पदार्थों में अलग हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, भूजल के नमूनों का सेंट्रीफ्यूजेशन तरल को अलग करता है और उसमें मौजूद ठोस पदार्थों को अवक्षेपित करता है।

विधि लेखक

वैज्ञानिक ए.एफ. लेबेडेव द्वारा किए गए प्रयोगों के बाद पहली बार यह ज्ञात हुआ कि सेंट्रीफ्यूजेशन क्या है। मिट्टी के पानी की संरचना निर्धारित करने के लिए एक शोधकर्ता द्वारा विधि विकसित की गई थी। पहले, इस उद्देश्य के लिए तरल पदार्थ के जमने और उसके बाद उसमें से ठोस नमूनों को अलग करने का उपयोग किया जाता था। सेंट्रीफ्यूजेशन विधि के विकास ने इस कार्य को बहुत तेजी से निपटना संभव बना दिया। इस पृथक्करण के लिए धन्यवाद, कुछ ही मिनटों में तरल पदार्थ से सूखे रूप में पदार्थों के ठोस अंश को निकालना संभव हो गया।

केन्द्रापसारक चरण

विभेदक सेंट्रीफ्यूजेशन उन पदार्थों के निपटान से शुरू होता है जिनकी जांच की जानी है। सामग्री का ऐसा प्रसंस्करण निपटान टैंकों में होता है। जमने के दौरान पदार्थ के कण गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में अलग हो जाते हैं। इससे केन्द्रापसारक बलों की सहायता से पदार्थों को बेहतर पृथक्करण के लिए तैयार करना संभव हो जाता है।

इसके बाद, परखनलियों में मौजूद पदार्थों को फ़िल्टर किया जाता है। इस स्तर पर, तथाकथित छिद्रित ड्रमों का उपयोग किया जाता है, जिन्हें तरल कणों को ठोस कणों से अलग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रस्तुत गतिविधियों के दौरान, संपूर्ण तलछट सेंट्रीफ्यूज की दीवारों पर बनी रहती है।

विधि के लाभ

व्यक्तिगत पदार्थों को अलग करने के उद्देश्य से अन्य तरीकों की तुलना में, जैसे कि निस्पंदन या निपटान, सेंट्रीफ्यूजेशन न्यूनतम नमी सामग्री के साथ एक अवक्षेप प्राप्त करना संभव बनाता है। इस पृथक्करण विधि के उपयोग से बारीक बिखरे हुए निलंबन को अलग करना संभव हो जाता है। परिणाम स्वरूप 5-10 माइक्रोन का कण आकार प्राप्त होता है। सेंट्रीफ्यूजेशन का एक अन्य महत्वपूर्ण लाभ छोटी मात्रा और आयामों के उपकरणों का उपयोग करके इसके कार्यान्वयन की संभावना है। विधि का एकमात्र दोष उपकरणों की उच्च ऊर्जा खपत है।

जीव विज्ञान में केन्द्रापसारक

जीव विज्ञान में, पदार्थों को अलग-अलग पदार्थों में अलग करने का सहारा तब लिया जाता है जब माइक्रोस्कोप के तहत जांच की तैयारी करना आवश्यक होता है। यहां सेंट्रीफ्यूजेशन जटिल उपकरणों - साइटोरोटर्स पर किया जाता है। ऐसे उपकरण, टेस्ट ट्यूब के लिए स्लॉट के अलावा, नमूना धारकों, जटिल डिजाइन के सभी प्रकार के ग्लास स्लाइड से सुसज्जित हैं। प्राप्त सामग्रियों की गुणवत्ता और, तदनुसार, विश्लेषण के परिणामों से प्राप्त की जा सकने वाली उपयोगी जानकारी की मात्रा सीधे जीव विज्ञान में अनुसंधान करते समय अपकेंद्रित्र के डिजाइन पर निर्भर करती है।

तेल शोधन उद्योग में सेंट्रीफ्यूजेशन

तेल उत्पादन में सेंट्रीफ्यूजेशन विधि अपरिहार्य है। ऐसे हाइड्रोकार्बन जीवाश्म हैं जिनसे आसवन के दौरान पानी पूरी तरह से नहीं निकलता है। सेंट्रीफ्यूजेशन से तेल की संरचना से अतिरिक्त तरल को निकालना संभव हो जाता है, जिससे इसकी गुणवत्ता बढ़ जाती है। इस मामले में, तेल को बेंजीन में घोल दिया जाता है, फिर 60°C तक गर्म किया जाता है और फिर केन्द्रापसारक बल के अधीन किया जाता है। अंत में, पदार्थ में शेष पानी की मात्रा मापी जाती है और यदि आवश्यक हो, तो प्रक्रिया दोहराई जाती है।

रक्त सेंट्रीफ्यूजेशन

इस विधि का व्यापक रूप से औषधीय प्रयोजनों के लिए उपयोग किया जाता है। चिकित्सा में, यह आपको निम्नलिखित समस्याओं को हल करने की अनुमति देता है:

1. प्लास्मफेरेसिस के लिए शुद्ध रक्त के नमूने प्राप्त करना। इन उद्देश्यों के लिए, रक्त कोशिकाओं को एक अपकेंद्रित्र में उसके प्लाज्मा से अलग किया जाता है। ऑपरेशन रक्त से वायरस, अतिरिक्त एंटीबॉडी, रोगजनक बैक्टीरिया, विषाक्त पदार्थों से छुटकारा पाना संभव बनाता है।
2. दाता आधान के लिए रक्त की तैयारी. सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा शरीर के तरल पदार्थ को अलग-अलग अंशों में अलग करने के बाद, रक्त कोशिकाओं को दाता को वापस कर दिया जाता है, और प्लाज्मा को आधान के लिए उपयोग किया जाता है या बाद में उपयोग के लिए जमे हुए किया जाता है।
3. प्लेटलेट्स का पृथक्करण. परिणामी द्रव्यमान से प्राप्त पदार्थ का उपयोग चिकित्सा संस्थानों के सर्जिकल और हेमेटोलॉजिकल विभागों में, आपातकालीन चिकित्सा, ऑपरेटिंग रूम में किया जाता है। दवा में प्लेटलेट द्रव्यमान का उपयोग पीड़ितों में रक्त के थक्के में सुधार करना संभव बनाता है।
4. एरिथ्रोसाइट द्रव्यमान का संश्लेषण. रक्त कोशिकाओं का सेंट्रीफ्यूजेशन एक विशेष तकनीक के अनुसार उसके अंशों को नाजुक रूप से अलग करके होता है। एरिथ्रोसाइट्स से भरपूर तैयार द्रव्यमान का उपयोग रक्त हानि, ऑपरेशन के मामले में आधान के लिए किया जाता है। एरिथ्रोसाइट द्रव्यमान का उपयोग अक्सर एनीमिया और अन्य प्रणालीगत रक्त रोगों के इलाज के लिए किया जाता है।

आधुनिक चिकित्सा पद्धति में, नई पीढ़ी के कई उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जो एक घूमते हुए ड्रम को एक निश्चित गति तक तेज करना और एक निश्चित क्षण पर रोकना संभव बनाता है। यह रक्त को लाल रक्त कोशिकाओं, प्लेटलेट्स, प्लाज्मा, सीरम और थक्कों में अधिक सटीक रूप से अलग करने की अनुमति देता है। अन्य शारीरिक तरल पदार्थों की भी इसी तरह जांच की जाती है, विशेष रूप से, मूत्र की संरचना में मौजूद पदार्थों को अलग किया जाता है।

सेंट्रीफ्यूज: मुख्य प्रकार

हमने पता लगाया कि सेंट्रीफ्यूजेशन क्या है। अब आइए जानें कि विधि को लागू करने के लिए किन उपकरणों का उपयोग किया जाता है। सेंट्रीफ्यूज यांत्रिक या मैन्युअल ड्राइव के साथ या तो बंद या खुले होते हैं। मैनुअल ओपन डिवाइस का मुख्य कार्य भाग लंबवत स्थित एक घूर्णन अक्ष है। इसके ऊपरी भाग में, एक बार लंबवत रूप से तय किया गया है, जहां चल धातु आस्तीन स्थित हैं। उनमें विशेष परीक्षण ट्यूब होती हैं, जो नीचे की ओर संकुचित होती हैं। रूई को आस्तीन के नीचे रखा जाता है, जिससे धातु के संपर्क में ग्लास टेस्ट ट्यूब को होने वाले नुकसान से बचना संभव हो जाता है। इसके बाद, उपकरण को गति में सेट किया जाता है। कुछ समय बाद, तरल पदार्थ को निलंबित ठोस पदार्थों से अलग कर दिया जाता है। उसके बाद, मैनुअल सेंट्रीफ्यूज बंद कर दिया जाता है। परखनलियों के तल पर एक घना, ठोस अवक्षेप केंद्रित होता है। इसके ऊपर पदार्थ का तरल भाग होता है।

बंद प्रकार के यांत्रिक सेंट्रीफ्यूज में टेस्ट ट्यूब रखने के लिए बड़ी संख्या में आस्तीन होते हैं। ऐसे उपकरण मैन्युअल उपकरणों की तुलना में अधिक सुविधाजनक होते हैं। उनके रोटार शक्तिशाली इलेक्ट्रिक मोटरों द्वारा संचालित होते हैं और 3000 आरपीएम तक गति देने में सक्षम हैं। इससे तरल पदार्थों को ठोस पदार्थों से बेहतर ढंग से अलग करना संभव हो जाता है।

सेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान टेस्ट ट्यूब की तैयारी की विशेषताएं

सेंट्रीफ्यूजेशन के लिए उपयोग की जाने वाली ट्यूबों को समान द्रव्यमान की परीक्षण सामग्री से भरा जाना चाहिए। इसलिए, यहां माप के लिए विशेष उच्च परिशुद्धता पैमानों का उपयोग किया जाता है। जब एक सेंट्रीफ्यूज में एकाधिक ट्यूबों को संतुलित करने की आवश्यकता होती है, तो निम्नलिखित तकनीक का उपयोग किया जाता है। कांच के कंटेनरों की एक जोड़ी का वजन करने और समान द्रव्यमान प्राप्त करने के बाद, उनमें से एक को मानक के रूप में छोड़ दिया जाता है। उपकरण में रखे जाने से पहले बाद की ट्यूबों को इस नमूने के साथ संतुलित किया जाता है। यदि सेंट्रीफ्यूजेशन के लिए ट्यूबों की एक पूरी श्रृंखला तैयार करना आवश्यक हो तो यह तकनीक काम को काफी तेज कर देती है।

यह ध्यान देने योग्य है कि परीक्षण पदार्थ का बहुत अधिक भाग कभी भी परीक्षण ट्यूबों में नहीं रखा जाता है। कांच के कंटेनरों को इस तरह भरा जाता है कि किनारे से दूरी कम से कम 10 मिमी हो। अन्यथा, केन्द्रापसारक बल के प्रभाव में पदार्थ परखनली से बाहर निकल जाएगा।

सुपरसेंट्रीफ्यूज

अत्यंत पतले सस्पेंशन के घटकों को अलग करने के लिए, पारंपरिक मैनुअल या मैकेनिकल सेंट्रीफ्यूज का उपयोग पर्याप्त नहीं है। इस मामले में, केन्द्रापसारक बलों के पदार्थों पर अधिक प्रभावशाली प्रभाव की आवश्यकता होती है। ऐसी प्रक्रियाओं को लागू करते समय सुपरसेंट्रीफ्यूज का उपयोग किया जाता है।

प्रस्तुत योजना के उपकरण छोटे व्यास की ट्यूब के रूप में एक अंधे ड्रम से सुसज्जित हैं - 240 मिमी से अधिक नहीं। ऐसे ड्रम की लंबाई उसके क्रॉस सेक्शन से काफी अधिक होती है, जिससे क्रांतियों की संख्या में उल्लेखनीय वृद्धि करना और एक शक्तिशाली केन्द्रापसारक बल बनाना संभव हो जाता है।

सुपरसेंट्रीफ्यूज में, परीक्षण पदार्थ ड्रम में प्रवेश करता है, ट्यूब के साथ चलता है और विशेष रिफ्लेक्टर से टकराता है, जो सामग्री को डिवाइस की दीवारों पर फेंक देता है। हल्के और भारी तरल पदार्थों की अलग-अलग निकासी के लिए डिज़ाइन किए गए कक्ष भी हैं।

सुपरसेंट्रीफ्यूज के फायदों में शामिल हैं:

• पूर्ण जकड़न;
• पदार्थों के पृथक्करण की उच्चतम तीव्रता;
• कॉम्पैक्ट आयाम;
• आणविक स्तर पर पदार्थों को अलग करने की संभावना।

अंत में

तो हमें पता चला कि सेंट्रीफ्यूजेशन क्या है। वर्तमान में, यह विधि तब लागू होती है जब समाधानों के तलछट को अलग करना, तरल पदार्थ को शुद्ध करना और जैविक रूप से सक्रिय और रासायनिक पदार्थों के घटकों को अलग करना आवश्यक होता है। अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज का उपयोग आणविक स्तर पर पदार्थों को अलग करने के लिए किया जाता है। सेंट्रीफ्यूजेशन विधि का उपयोग रासायनिक, तेल, परमाणु, खाद्य उद्योगों के साथ-साथ चिकित्सा में भी सक्रिय रूप से किया जाता है।

सेंट्रीफ्यूजेशन यह यांत्रिक मिश्रणों को उनके घटक भागों में अलग करना है।
केन्द्रापसारक बल की क्रिया द्वारा. इसके लिए जिन उपकरणों का प्रयोग किया जाता है
लक्ष्य को सेंट्रीफ्यूज कहा जाता है।
सेंट्रीफ्यूज का मुख्य भाग एक रोटर है जिसमें लगा होता है
यह अपकेंद्रित्र ट्यूबों के लिए घोंसला बनाता है। रोटर साथ घूमता है
उच्च गति, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण
केन्द्रापसारक बल का परिमाण, जिसके प्रभाव में
उदाहरण के लिए, यांत्रिक मिश्रणों को अलग किया जाता है
तरल में निलंबित कणों का अवसादन।

अपकेंद्रित्र में होने वाली प्रक्रियाएँ

केन्द्रापसारक निस्पंदन

केन्द्रापसारक निपटान

केन्द्रापसारक स्पष्टीकरण

परजीवी विज्ञान में सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग

कोशिका विज्ञान में अपकेंद्रित्र विधि

10. वनस्पति विज्ञान और पादप शरीर क्रिया विज्ञान में सेंट्रीफ्यूजेशन

11. वायरोलॉजी में सेंट्रीफ्यूजेशन विधि

12. अपकेन्द्रण विधि का प्रयोग करने में कठिनाइयाँ

निस्पंदन तरल पदार्थ या गैसों में निलंबित ठोस पदार्थों को अलग करने की प्रक्रिया है। ठोस कणों से युक्त एक तरल या गैस को एक झरझरा पदार्थ (फिल्टर) से गुजारा जाता है जिसके छिद्र का आकार इतना छोटा होता है कि ठोस कण फिल्टर से नहीं गुजर पाते हैं। छिद्रों का आकार विभिन्न आकारों के ठोस कणों को बनाए रखने के लिए फिल्टर की क्षमता के साथ-साथ इसके प्रदर्शन को भी निर्धारित करता है, यानी प्रति इकाई समय में अलग किए जा सकने वाले तरल की मात्रा।

निस्पंदन प्रक्रिया तरल की चिपचिपाहट और फिल्टर के दोनों तरफ दबाव के अंतर से प्रभावित होती है। किसी तरल पदार्थ की चिपचिपाहट जितनी अधिक होगी, उसे फ़िल्टर करना उतना ही कठिन होगा। चूंकि बढ़ते तापमान के साथ तरल की चिपचिपाहट कम हो जाती है, इसलिए ठंडे तरल पदार्थों की तुलना में गर्म तरल पदार्थों को फ़िल्टर करना आसान होता है। चिपचिपे तरल पदार्थों के निस्पंदन को अक्सर एक विलायक के साथ पतला करके सुविधाजनक बनाया जा सकता है जिसे निस्पंदन पूरा होने के बाद आसानी से आसुत किया जा सकता है। दबाव अंतर जितना अधिक होगा, निस्पंदन दर उतनी ही अधिक होगी। इसलिए, निस्पंदन अक्सर कम या अधिक दबाव पर किया जाता है। जिलेटिनस अवक्षेप के दबाव में फ़िल्टर करते समय, बाद वाले फ़िल्टर से कसकर जुड़े होते हैं, जिसके छिद्र आसानी से बंद हो जाते हैं और फ़िल्टर करना बंद हो जाता है।

यदि ठोस चरण का कण आकार फिल्टर के छिद्र आकार से छोटा है, तो निलंबन को फ़िल्टर नहीं किया जा सकता है। इसलिए, साधारण पेपर फिल्टर कई कोलाइडल समाधानों के बारीक कणों को बरकरार नहीं रखते हैं। ऐसे मामलों में, फ़िल्टर करने से पहले, कोलाइडल घोल को गर्म किया जाता है या इसमें इलेक्ट्रोलाइट मिलाया जाता है, जिससे जमावट (कणों का बढ़ना और अवक्षेप का निर्माण) होता है।

जब निस्पंदन का उद्देश्य एक पारदर्शी निस्पंद प्राप्त करना है, न कि शुद्ध अवक्षेप, तो तरल से बारीक कणों को बेहतर ढंग से अलग करने के लिए, बाद में थोड़ी मात्रा में पाउडर सक्रिय कार्बन मिलाया जाता है, हिलाया जाता है और फ़िल्टर किया जाता है।

ऐसे पदार्थों से युक्त मिश्रण का निस्पंदन जो फिल्टर के छिद्रों को बंद कर देता है और उस पर चिपचिपी परतें बनाता है, अक्सर महीन क्वार्ट्ज रेत, डायटोमेसियस पृथ्वी, एस्बेस्टस फाइबर, सेलूलोज़ (कागज) लुगदी को मिलाकर सुगम बनाया जाता है।

निस्पंदन विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है, जो फ़िल्टर किए जाने वाले तरल पदार्थ की प्रकृति और तरल या गैस से अलग किए जाने वाले ठोस चरण (अवक्षेप) के गुणों पर निर्भर करता है।

यदि मिश्रण का ठोस चरण आसानी से अवक्षेपित हो जाता है, तो इसका अधिकांश भाग निस्पंदन से पहले ही छानकर निकाला जा सकता है। निस्सारण ​​- ठोस और तरल चरणों को अलग करने की सबसे सरल विधि - इस तथ्य पर आधारित है कि सरगर्मी की अनुपस्थिति में, ठोस बर्तन के तल पर बैठ जाता है और एक स्पष्ट तरल को बसे हुए अवक्षेप से निकालकर अलग किया जा सकता है। कभी-कभी अलग-अलग घनत्व वाले दो ठोस पदार्थों को अलग करने के लिए निस्सारण ​​का भी उपयोग किया जा सकता है। साइफन डिकैंटेशन का उपयोग अक्सर कम घुलनशील ठोस पदार्थों को धोने के लिए किया जाता है (चित्र 118)। फ़िल्टर केक धोने की तुलना में निस्सारण ​​धुलाई बहुत अधिक कुशल है, जहां तरल आमतौर पर ठोस कणों के बीच समान रूप से प्रवेश नहीं करता है।

तरल के अपने वजन के प्रभाव में निस्पंदन

इस निस्पंदन विधि का उपयोग आमतौर पर उन मामलों में किया जाता है जहां फ़िल्टर किए गए ठोस चरण की आवश्यकता नहीं होती है (समाधान से यांत्रिक अशुद्धियों को हटाना), या जब तरल चरण को उचित विलायक के साथ अवक्षेप के बार-बार उपचार द्वारा पूरी तरह से हटाया जा सकता है।

पारंपरिक निस्पंदन का उपयोग तब किया जाता है जब गर्म केंद्रित समाधान या अस्थिर सॉल्वैंट्स में क्रिस्टलीय पदार्थों के समाधान को फ़िल्टर करना होता है। जब ऐसे समाधानों को वैक्यूम में फ़िल्टर किया जाता है, तो फ़िल्टर के नीचे विलायक वाष्पित हो जाता है, जो तेजी से ठंडा हो जाता है और अवक्षेपित क्रिस्टल से भर जाता है।

फिल्टर सामग्री के रूप में, मुख्य रूप से विभिन्न ग्रेड के फिल्टर पेपर, रेडीमेड पेपर वसा रहित और राख मुक्त फिल्टर का उपयोग किया जाता है।

प्रत्यक्ष उपयोग के लिए फ़िल्टर पेपर दो ग्रेड में निर्मित होता है: एफएनबी - 3.5-10 माइक्रोन के छिद्र आकार के साथ तेज़ निस्पंदन और एफएनएस - 1-2.5 माइक्रोन के छिद्र आकार के साथ मध्यम गति निस्पंदन। इन ग्रेडों के कागज में राख की मात्रा 0.2% तक होती है।

राख रहित और वसा रहित पेपर फिल्टर के निर्माण के लिए, तीन ग्रेड के फिल्टर पेपर का उत्पादन किया जाता है: एफओबी - तेज निस्पंदन; एफओएस - मध्यम निस्पंदन; पीओएफ - धीमी निस्पंदन।

गोल आकार के तैयार पेपर फिल्टर, वसा रहित (पीले टेप के साथ) और राख रहित, 100 पीसी के पैक में विभिन्न व्यास में उत्पादित होते हैं। फ़िल्टर आकार का चुनाव अलग किए जाने वाले ठोस पदार्थों के द्रव्यमान पर निर्भर करता है, न कि फ़िल्टर किए जाने वाले तरल की मात्रा पर।

प्रयोगशाला कार्य के लिए ऐशलेस फिल्टर उनकी अलग करने (बनाए रखने) की क्षमता में भिन्न होते हैं। यह अंतर पेपर टेप के रंग से निर्धारित होता है, जिसे पैकेज पर चिपकाया जाता है।

निम्नलिखित पदनाम स्वीकार किए जाते हैं: सफेद टेप - तेज़ फ़िल्टरिंग, लाल - मध्यम फ़िल्टरिंग, नीला - धीमी फ़िल्टरिंग, महीन दाने वाली तलछट (BaSO4 प्रकार) को फ़िल्टर करने के लिए।

प्रत्येक व्यक्तिगत मामले में फ़िल्टर ब्रांड का चुनाव अलग किए गए ठोस के गुणों पर निर्भर करता है। बहुत सघन फिल्टर का उपयोग केवल तभी किया जाना चाहिए जब अत्यंत आवश्यक हो।

फ़िल्टर पेपर और तैयार फ़िल्टर का उपयोग मजबूत एसिड या क्षार के केंद्रित समाधानों को फ़िल्टर करने के लिए नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इससे फ़िल्टर की यांत्रिक शक्ति कम हो जाती है।

पेपर फिल्टर सरल और मुड़े हुए (सादे) होते हैं। एक साधारण चिकना फिल्टर बनाने के लिए, एक निश्चित आकार के फिल्टर पेपर के एक गोल टुकड़े को चार बार मोड़ा जाता है और एक वृत्त का एक सेक्टर बनाने के लिए कैंची से काटा जाता है। फ़िल्टरिंग के लिए ग्लास फ़नल के व्यास पर फ़िल्टर व्यास की निर्भरता नीचे दिखाई गई है:

चिकने फिल्टर को फ़नल की दीवारों पर, विशेषकर शीर्ष पर, अच्छी तरह से फिट होना चाहिए। ऐसा करने के लिए, फ़िल्टर को मोड़ते समय, अर्धवृत्त को मध्य रेखा के साथ नहीं, बल्कि उसके करीब एक समानांतर रेखा के साथ मोड़ने की अनुशंसा की जाती है।

मुड़े हुए फिल्टर को एक फ़नल में रखा जाता है (आप इसे 1/3 या 1/2 से अधिक नहीं तलछट से भर सकते हैं), इसे आसुत जल से गीला करें और फ़नल के टोंटी (ट्यूब) को पानी से भरें। ऐसा करने के लिए, फ़िल्टर को ऊपर उठाया जाता है और तुरंत नीचे किया जाता है। फ़िल्टर के किनारे फ़नल के किनारे से 5-10 मिमी नीचे होने चाहिए। गीले फिल्टर को फ़नल के विरुद्ध धीरे से दबाया जाता है। फ़नल टोंटी को तरल से भरा रखने के लिए तुरंत निस्पंदन शुरू कर दिया जाता है। फ़नल को आयतन के 3/4 से अधिक घोल से न भरें। छिड़काव को रोकने के लिए टोंटी की नोक को फिल्टर बीकर की भीतरी दीवार को छूना चाहिए।

सरल चिकने फिल्टर का उपयोग आमतौर पर विश्लेषणात्मक प्रयोगशालाओं में तनु समाधानों को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है।

प्लीटेड फिल्टर का उपयोग करने पर निस्पंदन बहुत तेज हो जाता है। ये फ़िल्टर बनाना आसान है (चित्र 119)। फिल्टर की तह उसके केंद्र के करीब नहीं आनी चाहिए, अन्यथा फिल्टर के केंद्र में मौजूद कागज टूट सकता है। तैयार फिल्टर को फ़नल में डाला जाता है ताकि वह इसकी दीवारों से सटा रहे। यदि फ़नल का कोण 60° से अधिक या कम है, तो फ़िल्टर को दूसरे मोड़ की स्थिति को बदलकर इसमें समायोजित किया जाता है। यह आवश्यक है कि फिल्टर का सिरा पर्याप्त तेज हो, बार-बार झुकने से फिल्टर पेपर क्षतिग्रस्त न हो।

तैयार फ़िल्टर को फ़नल में रखने से पहले, इसे खोलकर मोड़ा जाता है ताकि फ़िल्टर पेपर का बाहरी भाग फ़िल्टर के भीतरी भाग पर रहे। फ़नल में सही ढंग से रखे गए फ़िल्टर को फ़िल्टर किए गए तरल या आसुत जल से सिक्त किया जाता है।

गर्म घोल को फ़िल्टर करते समय और बड़े-व्यास वाले फ़नल का उपयोग करते समय, फ़िल्टर का शीर्ष टूट सकता है। इस खतरे को खत्म करने के लिए, एक छोटे या विशेष छिद्रित चीनी मिट्टी के बरतन को एक बड़े फ़नल में डाला जाता है, और एक साथ मुड़े हुए दो प्लीटेड फ़िल्टर के माध्यम से फ़िल्टर करना सबसे अच्छा होता है।

वायुमंडलीय दबाव और कमरे के तापमान पर फ़िल्टर करने का उपकरण सरल है और इसमें एक फ़नल, एक फ़िल्टर, एक रिसीवर और एक स्टैंड होता है। ठोस पदार्थों के गर्म संतृप्त समाधानों को फ़िल्टर करने के लिए, चौड़े छोटे फ़नल का उपयोग किया जाता है, और बड़ी मात्रा में तरल पदार्थों को तेजी से फ़िल्टर करने के लिए, नालीदार फ़नल का उपयोग किया जाता है, जिनकी असमान दीवारें, चिकनी फिल्टर के साथ संयोजन में, प्रभावी फ़िल्टरिंग सतह को बढ़ाती हैं। फ़नल को प्रयोगशाला स्टैंड से जुड़ी एक अंगूठी में तय किया जाता है, या सीधे फ्लास्क की गर्दन में डाला जाता है - फ़िल्टर का प्राप्तकर्ता। बाद के मामले में, फ़नल के नीचे फ़िल्टर पेपर की एक पट्टी रखना आवश्यक है ताकि फ़िल्टर द्वारा विस्थापित हवा फ्लास्क से बाहर निकल सके।

यदि पेपर फ़िल्टर और फ़नल दीवार के बीच एक एयर गैप (एयर पॉकेट) बन जाए तो फ़िल्टर करना अक्सर मुश्किल होता है। इससे बचने के लिए, फ़नल के अंदर थोड़ा अतिरिक्त दबाव बनाया जाता है: फ़नल को किनारों के साथ सिक्त फ़िल्टर पेपर के टुकड़े और उसी व्यास के उल्टे फ़नल से ढक दिया जाता है। ऊपरी फ़नल की ट्यूब के माध्यम से रबर बल्ब के माध्यम से हवा को धकेला जाता है और इस तरह हवा की जेब खत्म हो जाती है।

निस्पंदन को तेज करने के लिए, फ़नल ट्यूब को बढ़ाया जाता है: समान (या थोड़ा छोटा) आंतरिक व्यास की एक ग्लास ट्यूब एक रबर ट्यूब के साथ टोंटी से जुड़ी होती है। कुछ समय बाद, पूरी ट्यूब निस्पंद के एक स्तंभ से भर जाती है, जिससे एक वैक्यूम बनता है।

अत्यधिक क्षारीय घोल और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के घोल को झरझरा पॉलीथीन से बने फ़नल के माध्यम से फ़िल्टर करने की सिफारिश की जाती है। ऐसे फ़नल (चित्र 120) के निर्माण के लिए, दो ग्लास फ़नल का उपयोग किया जाता है, जिनमें से बाहरी को कॉर्क के साथ संकीर्ण बिंदु पर बंद कर दिया जाता है, और आंतरिक को उसी स्थान पर पिघलाया जाता है। 1:4 के द्रव्यमान अनुपात में पॉलीथीन पाउडर और बारीक पिसा हुआ सोडियम क्लोराइड का मिश्रण फ़नल की दीवारों के बीच रखा जाता है और 130-150 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में रखा जाता है। समय-समय पर, अर्ध-तरल द्रव्यमान को बाहरी फ़नल की आंतरिक सतह पर समान रूप से लागू करने के लिए आंतरिक फ़नल को दबाव में घुमाया जाता है। ठंडा होने के बाद, आंतरिक फ़नल को हटा दिया जाता है, बाहरी फ़नल की ट्यूब से स्टॉपर को हटा दिया जाता है, और सोडियम क्लोराइड को हटाने के लिए पापयुक्त द्रव्यमान को गर्म पानी से धोया जाता है।

निस्पंदन दर सीधे फ़िल्टर किए जा रहे तरल के हाइड्रोस्टेटिक दबाव के समानुपाती होती है, इसलिए, बड़ी मात्रा में तरल पदार्थ फ़िल्टर करते समय, फ़िल्टर पर एक स्थिर तरल स्तर बनाए रखना फायदेमंद होता है। अंजीर पर. 121 फ़िल्टर में स्वचालित रूप से तरल जोड़ने के लिए सरल घरेलू उपकरण दिखाता है। तरल कंटेनर को एक साफ रबर स्टॉपर से बंद किया जाता है जिसमें एक तरल इनलेट ट्यूब और एक एयर इनलेट ट्यूब लगा होता है। वायु सेवन ट्यूब के निचले सिरे का स्तर फ़िल्टर पर तरल स्तर निर्धारित करता है। यदि स्तर गिरता है, तो हवा बर्तन में प्रवेश करती है और फिल्टर पर तरल को निचोड़ती है। परिणामस्वरूप, फिल्टर पर तरल का स्तर बढ़ जाता है, और बर्तन के अंदर हवा की पहुंच बंद हो जाती है।

गर्म या ठंडा करते समय निस्पंदन

हीटिंग निस्पंदन तब किया जाता है जब अशुद्धियों से गर्म केंद्रित समाधानों को शुद्ध करना, चिपचिपे समाधानों को फ़िल्टर करना, साथ ही ऐसे पदार्थों वाले समाधानों को फ़िल्टर करना आवश्यक होता है जो सामान्य तापमान पर आसानी से क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं।

सबसे पहले, आपको प्रक्रिया को तेज करने के लिए फिल्टर पेपर के ग्रेड, फिल्टर के आकार और फ़नल का सावधानीपूर्वक चयन करना होगा। फिल्टर पर गर्म घोल डालने से पहले, सम्मिलित फिल्टर वाले फ़नल को गर्म शुद्ध विलायक या विलायक वाष्प की एक निश्चित मात्रा को फिल्टर के माध्यम से प्रवाहित करके गर्म किया जाता है यदि इसे स्नान में उबलने के लिए गर्म किया जाता है। बाद वाले मामले में, फ़नल को वॉच ग्लास से ढक दिया जाता है। फ़िल्टर करने से पहले, रिसीवर से विलायक को बाहर निकाल दिया जाता है ताकि यह निस्पंद को पतला न कर दे। निस्पंदन में तेजी लाने के लिए फिल्टर पर उच्च तरल स्तर बनाए रखें।

फिल्टर वाले फ़नल को गर्म निस्पंदन के लिए धातु के फ़नल (चित्र 122, ए) या फ़नल से भी गर्म किया जा सकता है, जिसकी दोहरी दीवारों के बीच गर्म पानी, भाप या गर्म हवा प्रवाहित होती है (चित्र 122, बी)। इलेक्ट्रिक हीटर को फ़िल्टर किए गए घोल में डुबो कर भी गर्म किया जा सकता है, यदि बाद वाले में धातु के साथ प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थ न हों।

इलेक्ट्रिक हीटिंग के साथ बुने हुए कवर (कैप) का उपयोग ग्लास प्रयोगशाला के कांच के बर्तनों को समान रूप से गर्म करने के लिए भी किया जाता है। वे आम तौर पर पतले कांच के फिलामेंट से बने होते हैं और उनमें पतले तार या कुंडल के रूप में एक लचीला हीटिंग तत्व होता है।

ठंडा निस्पंदन बर्फ से ठंडी फ़नल में या दोहरी दीवारों के बीच बहने वाली ठंडी नमकीन फ़नल में किया जा सकता है।

कम दबाव में निस्पंदन

कम दबाव में निस्पंदन से ठोस को तरल से अधिक पूर्ण रूप से अलग करना और प्रक्रिया की गति बढ़ाना संभव हो जाता है।

वैक्यूम निस्पंदन उपकरण में एक निस्पंदन उपकरण, एक रिसीवर, एक वॉटर जेट पंप और एक सुरक्षा बोतल होती है।

बड़ी मात्रा में पदार्थों को फ़िल्टर करते समय, छिद्रित चीनी मिट्टी के बरतन या भट्ठा के आकार के ग्लास बेलनाकार बुचनर फ़नल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, एक ट्यूब के साथ वैक्यूम के तहत फ़िल्टर करने के लिए शंक्वाकार फ्लास्क में डाला जाता है; बाद वाले एक सुरक्षा बोतल के माध्यम से वॉटर जेट पंप से जुड़े होते हैं। यह आवश्यक है कि फ़नल का आकार फ़िल्टर किए गए ठोस की मात्रा से मेल खाए, जो फ़िल्टर की सतह को पूरी तरह से कवर करना चाहिए। हालाँकि, तलछट की बहुत मोटी परत के कारण इसे चूसना और बाद में धोना मुश्किल हो जाता है।

बुचनर फ़नल के लिए फ़िल्टर फ़नल के छिद्रित विभाजन पर रखी गई फ़िल्टर पेपर की एक गोल शीट है। फ़िल्टर का व्यास बाफ़ल व्यास से थोड़ा छोटा होना चाहिए। बड़े बुचनर फ़नल में आमतौर पर दो फ़िल्टर एक दूसरे के ऊपर रखे होते हैं। फ़नल के छिद्रित विभाजन में फिट किए गए पेपर फ़िल्टर को पर्याप्त रूप से फिट करने के लिए, इसे फ़नल पर एक विलायक के साथ पूर्व-गीला किया जाता है और समान रूप से इसके खिलाफ दबाया जाता है। फिर, विलायक को हटाने के बाद, फ़िल्टर किए जाने वाले मिश्रण को फ़नल में डाला जाता है और चूसा जाता है।

जलीय घोल के मामले में, फिल्टर को गीला करने के लिए उपयोग की जाने वाली पानी की थोड़ी मात्रा मायने नहीं रखती। ऐसे मामलों में जहां पानी की उपस्थिति अस्वीकार्य है, गीला फिल्टर, एक अच्छी तरह से फिट होने पर, एथिल अल्कोहल या एसीटोन से धोया जाता है, और फिर एक विलायक के साथ, जिसकी छानने में उपस्थिति स्वीकार्य होती है। कार्बनिक विलायक से गीला किया गया फिल्टर पेपर पानी से गीला करने पर भी फ़नल से चिपकता नहीं है।

ब्यूचनर फ़नल को शंक्वाकार फ्लास्क में रबर स्टॉपर्स या रबर के मोटे सपाट टुकड़ों के साथ ऊपर से फ्लास्क की गर्दन को ढकने के साथ तय किया जाता है; उत्तरार्द्ध इस मायने में सुविधाजनक हैं कि निस्पंदन के दौरान उन्हें फ्लास्क में नहीं खींचा जा सकता है।

मदर लिकर को पूरी तरह से अलग करने के लिए, फिल्टर पर अवक्षेप को कांच के स्टॉपर की सपाट सतह से, या एक सपाट तल वाले मोटी दीवार वाले सिलेंडर के साथ निचोड़ा जाता है, जब तक कि तरल टपकना बंद न हो जाए। इस मामले में, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि मोटी तलछट परत की सतह पर दरारें न बनें, क्योंकि इससे मूल शराब का अधूरा चूषण और तलछट का प्रदूषण होता है। अवशिष्ट मातृ शराब को हटाने के लिए, अवक्षेप को वायुमंडलीय दबाव पर विलायक के छोटे हिस्से के साथ फिल्टर पर धोया जाता है। जब फिल्टर केक विलायक से संतृप्त होता है, तो सक्शन वैक्यूम फिर से लगाया जाता है।

सक्शन के साथ फ़िल्टर करते समय, पारंपरिक पेपर फिल्टर के अलावा सिंथेटिक फाइबर फिल्टर का उपयोग फिल्टर सामग्री के रूप में किया जाता है। तो, पीवीसी या पॉलिएस्टर फाइबर से बने फिल्टर एसिड और क्षार के प्रति प्रतिरोधी होते हैं, लेकिन कार्बनिक सॉल्वैंट्स द्वारा नष्ट हो जाते हैं।

फ़िल्टर करने में मुश्किल चिपचिपी तलछट को अलग करने के लिए, अक्सर एस्बेस्टस द्रव्यमान का उपयोग किया जाता है, जिसे सक्शन फ़नल या गूच क्रूसिबल पर जमा किया जा सकता है। एस्बेस्टस द्रव्यमान इस प्रकार तैयार किया जाता है: एस्बेस्टस को सांद्रण के साथ चीनी मिट्टी के मोर्टार में पीस लिया जाता है। एचसीएल, द्रव्यमान को एक बीकर में स्थानांतरित करें और धूआं हुड में 20-30 मिनट तक उबालें। फिर द्रव्यमान को आसुत जल की मात्रा से 20-30 गुना पतला किया जाता है, बुचनर फ़नल पर फ़िल्टर किया जाता है और पानी से धोया जाता है जब तक कि छानने में एसिड प्रतिक्रिया गायब नहीं हो जाती। फिर द्रव्यमान को 100-120 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है और मफल में कैलक्लाइंड किया जाता है। एक सजातीय द्रव्यमान प्राप्त होने तक कैलक्लाइंड एस्बेस्टस को पानी से हिलाया जाता है, फ़नल या गूच क्रूसिबल की फ़िल्टर प्लेट में स्थानांतरित किया जाता है, चूसा जाता है और जमा दिया जाता है।

सिंटर्ड ग्लास पाउडर की सोल्डर प्लेट के साथ फ़नल, क्रूसिबल और गैस फ़िल्टर फ़िल्टर करने के लिए बेहद सुविधाजनक हैं। ग्लास फिल्टर का उपयोग निस्पंदन और निष्कर्षण के दौरान तरल पदार्थों से ठोस पदार्थों को अलग करने, गैसों से धुंध के कणों को हटाने, तरल पदार्थों में गैसों को बुदबुदाने (वितरित करने) के लिए किया जाता है। हालाँकि, ग्लास फ़िल्टर उन मामलों में असुविधाजनक होते हैं जहाँ मात्रात्मक अवक्षेपण की आवश्यकता होती है, क्योंकि फ़िल्टर से अवक्षेप को पूरी तरह से निकालना मुश्किल होता है। वे क्षार और क्षार धातु कार्बोनेट के बहुत केंद्रित गर्म समाधानों को फ़िल्टर करने के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

ग्लास फिल्टर प्लेटों की सरंध्रता और उनके पदनाम अक्सर बदलते रहे हैं। GOST 9775-69 के अनुसार, फ़िल्टर वर्ग छिद्र के आकार (तालिका 8) पर निर्भर करता है।

झरझरा फिल्टर वाले ग्लास फ़नल और क्रूसिबल के प्रकार अंजीर में दिखाए गए हैं। 123.

तरल पदार्थों के लिए फिल्टर वाले ग्लास उत्पादों के अलावा, गैसों को छानने और धोने के लिए फिल्टर वाले उत्पाद भी उत्पादित किए जाते हैं।

तापमान-नियंत्रित ट्यूब और तापमान-नियंत्रित जैकेट (चित्र 124) के साथ फिल्टर फ़नल भी उपलब्ध हैं। इलेक्ट्रिक हीटिंग वाले फ़नल कमरे के तापमान पर गर्म अवस्था में क्रिस्टलीकृत और चिपचिपे घोल और सस्पेंशन को फ़िल्टर करने के लिए होते हैं। फ़िल्टर फ़नल को 130°C तक गर्म करने से घोल का जमना समाप्त हो जाता है, और निस्पंदन तेजी से होता है।

इलेक्ट्रिक हीटिंग और तापमान-नियंत्रित ट्यूब के साथ फिल्टर फ़नल का मुख्य तत्व 40 मिमी व्यास वाला एक ग्लास फिल्टर है जिसमें सोल्डर वाली पतली दीवार वाली ग्लास ट्यूब होती है, जिसमें 30 डब्ल्यू इलेक्ट्रिक हीटर होता है। फ़नल फ़िल्टर के साथ उपलब्ध हैं, जिनका आकार 40, 100, 160 माइक्रोन है।

गर्म फिल्टर फ़नल में, तापमान नियंत्रण एक प्रवाहित ताप वाहक द्वारा प्रदान किया जाता है। तापमान-नियंत्रित ट्यूब के साथ फिल्टर के ऊपर फ़नल की मात्रा 80 मिली है, तापमान-नियंत्रित जैकेट के साथ - 58 मिली।

तरल को ठोस से अलग करने के लिए, एक रिवर्स सबमर्सिबल फिल्टर फ़नल का उपयोग किया जाता है (चित्र 123, डी)। फ़िल्टर को तरल में डुबोया जाता है और फ़िल्टर रिसीवर में प्रवेश करता है जिससे फ़िल्टर जुड़ा हुआ है। इस उपकरण के साथ, शीतलन स्नान के माध्यम से फ़िल्टर किए जाने वाले मिश्रण का कम तापमान बनाए रखते हुए, कम तापमान पर निस्पंदन करना सुविधाजनक होता है।

थोड़ी मात्रा में पदार्थों को अलग करने के लिए, एक ग्लास "स्टड" के साथ एक फ़नल का उपयोग करें, जो फ़िल्टर पेपर के एक गोल टुकड़े से ढका हुआ है। ऐसा करने के लिए, कांच की छड़ के सिरे को बर्नर की लौ में नरम किया जाता है और फिर इसे धातु की प्लेट की सपाट क्षैतिज सतह पर दबाकर चपटा किया जाता है। यह आवश्यक है कि फिल्टर "कार्नेशन" के खिलाफ अच्छी तरह से फिट हो, और फिल्टर के किनारे फ़नल की दीवार के साथ 1-2 मिमी मुड़े हुए हों। निस्पंदन रिसीवर एक निस्पंदन ट्यूब (साइड आउटलेट के साथ) है।

कम गलनांक वाले या कमरे के तापमान पर अत्यधिक घुलनशील पदार्थों को फ़िल्टर करने के लिए, ठंडा करने के दौरान वैक्यूम का उपयोग किया जाता है। थोड़ी मात्रा में तलछट के मामले में, फ़नल और घोल को रेफ्रिजरेटर में पहले से ठंडा किया जाता है। अन्य मामलों में, बुचनर फ़नल को एक कटी हुई तली वाली बोतल में बनाया जाता है, जिसे बाद में बर्फ या ठंडा मिश्रण से भर दिया जाता है।

अक्रिय गैस वातावरण में फ़िल्टर करते समय, इंस्टॉलेशन को अंजीर में दिखाया गया है। 125.

विश्लेषणात्मक एयरोसोल फिल्टर एएफए

एएफए फिल्टर का उपयोग हवा या अन्य गैसों में निहित एरोसोल का अध्ययन और नियंत्रण करने के लिए किया जाता है। एएफए फिल्टर में एक फिल्टर तत्व अलग होता है या सपोर्ट रिंग से चिपका होता है और प्रोट्रूशियंस के साथ सुरक्षात्मक पेपर रिंग होते हैं।

अल्ट्रा-थिन पॉलिमर फाइबर (सेल्यूलोज एसीटेट, पर्क्लोरोविनाइल, पॉलीस्टाइनिन) से बनी फिल्टर सामग्री एफपी (पेट्रीनोव फिल्टर) का उपयोग फिल्टर तत्व के रूप में किया जाता है। फ़िल्टर 3, 10, 20 और 160 सेमी2 के गोल खंड की कार्यशील सतह।

centrifugation

सेंट्रीफ्यूजेशन विषम प्रणालियों (तरल - तरल, तरल - ठोस कण) को अलग करने के तरीकों में से एक है; केन्द्रापसारक बलों की कार्रवाई के तहत रोटार में। यदि फ़िल्टर किए गए पदार्थ फ़िल्टर के छिद्रों को बंद कर देते हैं, फ़िल्टर सामग्री के संपर्क में आने पर खराब हो जाते हैं, या बारीक रूप से फैल जाते हैं, तो सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग करना फायदेमंद होता है।

सेंट्रीफ्यूजेशन को सेंट्रीफ्यूज नामक विशेष उपकरण में किया जाता है। सेंट्रीफ्यूज का मुख्य भाग उच्च गति से घूमने वाला रोटर है।

सेंट्रीफ्यूज के प्रकार असंख्य हैं; वे मुख्य रूप से पृथक्करण कारक के आकार के अनुसार उप-विभाजित हैं। यह अपकेंद्रित्र में विकसित केन्द्रापसारक क्षेत्र के त्वरण और गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के अनुपात के बराबर है। पृथक्करण कारक एक आयामहीन मात्रा है। अपकेंद्रित्र का पृथक्करण प्रभाव पृथक्करण कारक के अनुपात में बढ़ता है।

घरेलू स्तर पर उत्पादित इलेक्ट्रिक सेंट्रीफ्यूज का पृथक्करण कारक 1,600 से 300,000 तक होता है, और रोटर गति 1,000 से 50,000 आरपीएम तक होती है।

सेंट्रीफ्यूज में विषम प्रणालियों को या तो अवसादन या निस्पंदन द्वारा अलग किया जाता है। इसके आधार पर, सेंट्रीफ्यूज एक ठोस रोटर या छिद्रित, ढके हुए फिल्टर सामग्री के साथ आते हैं।

निलंबित ठोस पदार्थों वाले तरल को स्पष्ट करने या ठोस चरण को व्यवस्थित करने के लिए सेटलिंग सेंट्रीफ्यूजेशन किया जाता है। यह ठोस चरण के जमने, अवक्षेप के संघनन और सतह पर तैरनेवाला के निकलने से बना है।

प्रयोगशाला अभ्यास में, विभिन्न प्रकार के सेंट्रीफ्यूज का उपयोग किया जाता है: मैनुअल या इलेक्ट्रिक ड्राइव, डेस्कटॉप (पोर्टेबल), मोबाइल और स्थिर के साथ। पृथक्करण कारक के आकार के अनुसार, सेंट्रीफ्यूज को साधारण (3500 से कम पृथक्करण कारक के साथ), सुपरसेंट्रीफ्यूज और अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज (कम से कम 3500 के पृथक्करण कारक के साथ) में विभाजित किया जाता है। पारंपरिक सेंट्रीफ्यूज का उपयोग मुख्य रूप से विभिन्न सांद्रता के कम-फैलाव (10-50 माइक्रोन से अधिक) निलंबन को अलग करने के लिए किया जाता है। सुपरसेंट्रीफ्यूज का उपयोग मुख्य रूप से इमल्शन और बारीक सस्पेंशन (10 माइक्रोन से कम आकार) को अलग करने के लिए किया जाता है। अत्यधिक बिखरी हुई प्रणालियों और मैक्रोमोलेक्युलर यौगिकों के पृथक्करण और अध्ययन के लिए, 100,000 से अधिक के पृथक्करण कारक वाले विश्लेषणात्मक और प्रारंभिक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज आम हैं। विश्लेषणात्मक सेंट्रीफ्यूज का उपयोग मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के आणविक भार और पोलीमराइजेशन की डिग्री निर्धारित करने के लिए किया जाता है, प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूज का उपयोग किया जाता है ऐसे पदार्थों को उन घोलों से अलग करें जो सामान्यतः कोलाइडल अवस्था में या अविभाज्य निलंबन (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, पॉलीसेकेराइड) के रूप में होते हैं।

अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज रोटर, एक नियम के रूप में, शीतलन (प्रशीतित सेंट्रीफ्यूज) के दौरान एक निर्वात कक्ष में घूमता है। रोटर के घूमने की गति और समय, साथ ही सेंट्रीफ्यूजेशन का तापमान शासन, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

संसाधित घोल को एक विशेष बर्तन में रखा जाता है, जिसे फिर सेंट्रीफ्यूज रोटर पर तेज गति से घुमाया जाता है। इस मामले में, केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई के तहत मिश्रण के घटकों को परतों में अलग-अलग गहराई तक (कणों के द्रव्यमान के अनुसार) वितरित किया जाता है; सबसे भारी कणों को बर्तन के निचले भाग में दबाया जाता है।

मैनुअल या इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ टेस्ट-ट्यूब छोटे आकार के पोर्टेबल सेंट्रीफ्यूज का उपयोग करते समय, सस्पेंशन को ग्लास या प्लास्टिक टेस्ट ट्यूब में रखा जाता है जो मुख्य अक्ष के चारों ओर घूमते हैं, ट्रूनियन पर निलंबित होते हैं। किसी पदार्थ की छोटी मात्रा को आवधिक रूप से अलग करने के लिए ट्यूब सेंट्रीफ्यूज दो प्रकार के हो सकते हैं। कुछ में, टेस्ट ट्यूब रोटर पर ट्रूनियन द्वारा पकड़े जाते हैं और रोटेशन के दौरान एक क्षैतिज स्थिति लेते हैं, दूसरों में वे रोटेशन अक्ष (कोणीय रोटर्स) के एक निश्चित कोण पर कठोरता से तय होते हैं।

अंजीर पर. 126 एक कोणीय रोटर में और दोलनशील चश्मे वाले रोटर में अपकेंद्रित्र के दौरान ट्यूबों की स्थिति को दर्शाता है।

सेंट्रीफ्यूज को रोकने के बाद, स्पष्ट तरल चरण (सेंट्रीफ्यूज) को सूखा दिया जाता है या पिपेट के साथ लिया जाता है। अवक्षेप को फिर से धोया और सेंट्रीफ्यूज किया जाता है। यदि टेस्ट ट्यूब से तलछट की अधिकतम मात्रा निकालना आवश्यक है, तो सेंट्रीफ्यूज को हटा दिया जाता है, और अवक्षेप को सेंट्रीफ्यूज ग्लास ट्यूब से हटाए बिना वैक्यूम डिसीकेटर में सुखाया जाता है।

टेस्ट-ट्यूब सेंट्रीफ्यूज का उपयोग करते समय, मोटी दीवार वाले कांच या सिंथेटिक सामग्री से बने टेस्ट ट्यूब को सुरक्षात्मक धातु के कप में डाला जाता है। ग्लास टेस्ट ट्यूब का निचला भाग रबर गैसकेट से सुरक्षित होता है। ग्लास टेस्ट ट्यूब को आधी मात्रा तक भरा जा सकता है, और उच्च रोटर गति (5000 आरपीएम) पर सिंथेटिक सामग्री से बने टेस्ट ट्यूब को लगभग शीर्ष तक भरा जाना चाहिए ताकि वे केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई के तहत विकृत न हों। काम की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, ट्यूबों को सेंट्रीफ्यूज्ड सस्पेंशन के साथ बहुत सटीक रूप से संतुलित करना आवश्यक है। उच्च गति पर असंतुलन रोटर को नुकसान पहुंचा सकता है। यह ध्यान में रखते हुए कि अपकेंद्रित्र के दौरान वाष्पशील विलायक वाष्पित हो सकते हैं, ट्यूबों को स्टॉपर्स से बंद करना बेहतर है।

प्रयोगशाला टेस्ट-ट्यूब सेंट्रीफ्यूज के रोटर्स, मैनुअल सेंट्रीफ्यूज के अपवाद के साथ, सुरक्षात्मक धातु कवर (ढक्कन) में रखे जाते हैं ताकि ग्लास के साथ टेस्ट ट्यूब हैंगर से गिरने पर श्रमिकों को कोई खतरा न हो।

इस सेंट्रीफ्यूज के लिए निर्माता के निर्देशों में दिए गए निर्देशों का कड़ाई से पालन किया जाना चाहिए, निर्देशों में निर्दिष्ट रोटर गति से अधिक नहीं होनी चाहिए। सेंट्रीफ्यूज को केवल सुरक्षा कवर बंद होने पर ही चालू किया जा सकता है; ढक्कन केवल तभी खोला जा सकता है जब सेंट्रीफ्यूज पूरी तरह से बंद हो जाए।

मैनुअल सेंट्रीफ्यूज आरटी-4।इस अपकेंद्रित्र को विभिन्न घनत्वों के तरल पदार्थों को अलग करने या तरल पदार्थों से निलंबित या उत्तेजित कणों को अलग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सेंट्रीफ्यूज के मुख्य भाग: एक कच्चा लोहा शरीर, जिसके अंदर गियर (वर्म गियर) लगे होते हैं, एक टेस्ट ट्यूब होल्डर, एक हैंडल और एक क्लैंप। टेस्ट ट्यूब होल्डर के हिंग वाले सस्पेंशन पर कार्बोलाइट से बनी चार स्लीव्स होती हैं। घूर्णन के दौरान विभिन्न घनत्व वाले तरल पदार्थ और ठोस कण परखनली के विभिन्न स्थानों में वितरित होते हैं। पृथक्करण एक साथ चार परखनलियों में किया जा सकता है। हैंडल के एक मोड़ के लिए, ट्यूब धारक आठ मोड़ बनाता है। ऑपरेशन के लिए, सेंट्रीफ्यूज को प्रयोगशाला की मेज के कवर पर या एक विशेष स्टैंड पर एक क्लैंप के साथ बांधा जाता है।

प्रयोगशाला डेस्कटॉप सेंट्रीफ्यूज TsLN-2।सेंट्रीफ्यूज TsLN-2 कोणीय प्रकार RU 6x10 के रोटर के साथ काम करता है। सेंट्रीफ्यूज की जाने वाली सामग्री की अधिकतम मात्रा 60 सेमी3 है। रोटर गति 3000-8000 आरपीएम; स्विच द्वारा नियंत्रित घूर्णन की आवृत्ति का अंतराल 1000 क्रांतियों के बराबर है। पृथक्करण कारक 5,500 तक पहुँच जाता है। अधिकतम गति तक रोटर का त्वरण समय 10 मिनट है; ब्रेक लगाने का समय 8 मिनट से अधिक नहीं। निरंतर कार्य का समय 60 मिनट; न्यूनतम अनिवार्य ब्रेक 15 मिनट है। सेंट्रीफ्यूज का कार्य कक्ष एक स्व-समापन उपकरण वाले ढक्कन से बंद होता है। अपकेंद्रित्र वजन 8 किलो।

सेंट्रीफ्यूज TsLN-2 के साथ काम करते समय यह निषिद्ध है: ग्राउंडिंग के बिना काम करना; घूर्णी गति को 8000 आरपीएम से ऊपर बढ़ाएं; रोटर और सेंट्रीफ्यूज के खुले कवर के साथ काम करें; 4000 आरपीएम से अधिक की रोटर गति पर ग्लास टेस्ट ट्यूब के साथ काम करें; अपकेंद्रित्र सामग्री से भरी ट्यूबों को रखने का बिल्कुल विरोध नहीं किया जाता है।

अपकेंद्रित्र सामग्री से भरे व्यास में स्थित परीक्षण ट्यूबों के द्रव्यमान में अंतर 0.5 ग्राम से अधिक नहीं होना चाहिए। बहुलक सामग्री से बने परीक्षण ट्यूबों में अलग किए गए तरल का घनत्व 2 ग्राम / सेमी 3 से अधिक नहीं होना चाहिए, ग्लास परीक्षण ट्यूबों में - 1.5 से अधिक नहीं जी/सेमी3.

कॉर्नर छोटे आकार का सेंट्रीफ्यूज TsUM-1।सेंट्रीफ्यूज में चार 25 मिलीलीटर ट्यूबों, चार 10 मिलीलीटर ट्यूबों और आठ 5 मिलीलीटर ट्यूबों में तरल पदार्थ के एक साथ सेंट्रीफ्यूजेशन के लिए एक क्रॉस रोटर होता है। रोटर की गति चरणों में 2000 से 8000 आरपीएम तक समायोज्य है। पृथक्करण कारक 6000 तक पहुँच जाता है। रोटर का त्वरण समय 8-10 मिनट है। सेंट्रीफ्यूज एक इलेक्ट्रिक घड़ी से सुसज्जित है, जो सेंट्रीफ्यूजेशन समय को 0 से 60 मिनट तक सेट करना संभव बनाता है, इसके बाद स्वचालित ब्रेकिंग होती है। अपकेंद्रित्र वजन 16 किलो।

प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन बाद के जैव रासायनिक अध्ययनों के लिए जैविक सामग्री को अलग करने के तरीकों में से एक है। आपको उनकी जैविक गतिविधि, संरचना और आकारिकी के व्यापक अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण संख्या में सेलुलर कणों को अलग करने की अनुमति देता है। यह विधि मुख्य जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के अलगाव के लिए भी लागू है। उपयोग का दायरा: चिकित्सा, रसायन और जैव रासायनिक अनुसंधान।

प्रारंभिक अपकेंद्रित्र विधियों का वर्गीकरण

प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन निम्नलिखित विधियों में से एक के अनुसार किया जाता है:

• आइसोपाइक्निक। इसे घनत्व ढाल में या सामान्य तरीके से किया जा सकता है। पहले मामले में, संसाधित सामग्री को एक निरंतर घनत्व ढाल के साथ बफर समाधान की सतह पर स्तरित किया जाता है और कणों को ज़ोन में अलग होने तक सेंट्रीफ्यूज किया जाता है। दूसरे मामले में, परीक्षण माध्यम को तब तक सेंट्रीफ्यूज किया जाता है जब तक कि बड़े आणविक भार वाले कणों से एक अवक्षेप न बन जाए, जिसके बाद परीक्षण कणों को परिणामी अवशेषों से अलग कर दिया जाता है।
• संतुलन। यह भारी धातुओं के लवणों से घनत्व ढाल में किया जाता है। सेंट्रीफ्यूजेशन आपको विघटित परीक्षण पदार्थ की एकाग्रता का संतुलन वितरण स्थापित करने की अनुमति देता है। फिर, केन्द्रापसारक त्वरण बलों के प्रभाव में, माध्यम के कणों को टेस्ट ट्यूब के एक अलग क्षेत्र में एकत्र किया जाता है।

निर्धारित लक्ष्यों और अध्ययन के तहत पर्यावरण की विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए इष्टतम तकनीक का चयन किया जाता है।

प्रारंभिक प्रयोगशाला सेंट्रीफ्यूज का वर्गीकरण

डिज़ाइन सुविधाओं और परिचालन विशेषताओं के आधार पर, प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूज को 3 मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

सामान्य उद्देश्य। अधिकतम गति 8,000 आरपीएम है और सापेक्ष केन्द्रापसारक त्वरण 6,000 ग्राम तक है। सार्वभौमिक प्रयोगशाला सेंट्रीफ्यूज जैविक सामग्री रखने के लिए कोणीय रोटार या लटकते कंटेनर वाले रोटार से सुसज्जित हैं। उनके पास 4 डीएम 3 से 6 डीएम 3 तक की बड़ी क्षमता है, जो 10-100 डीएम 3 की मात्रा के साथ मानक सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों और 1.25 डीएम 3 से अधिक की क्षमता वाले जहाजों के उपयोग की अनुमति देता है। ड्राइव शाफ्ट पर रोटर के लगाव की ख़ासियत के कारण, ट्यूब या वाहिकाओं को संतुलित होना चाहिए और वजन में अधिकतम 0.25 ग्राम का अंतर होना चाहिए। विषम संख्या में ट्यूबों के साथ सेंट्रीफ्यूज का संचालन अस्वीकार्य है। जब रोटर को आंशिक रूप से लोड किया जाता है, तो जांच किए गए माध्यम वाले कंटेनरों को एक दूसरे के सममित रूप से सापेक्ष रखा जाना चाहिए, जिससे रोटर के रोटेशन की धुरी के संबंध में उनका समान वितरण सुनिश्चित हो सके।

• उच्च गति। अधिकतम गति 25,000 आरपीएम है और सापेक्ष केन्द्रापसारक त्वरण 89,000 ग्राम तक है। रोटर के घूमने के दौरान उत्पन्न होने वाले घर्षण बलों के कारण हीटिंग को रोकने के लिए, कार्य कक्ष एक शीतलन प्रणाली से सुसज्जित है। जैविक सामग्री के प्लेसमेंट के लिए कोणीय रोटर्स या निलंबित कंटेनरों के साथ रोटर्स के साथ पूरा किया जाता है। गति तैयारी क्षमता
  सेंट्रीफ्यूज - 1.5 डीएम 3.
• अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज। अधिकतम गति 75,000 आरपीएम है और सापेक्ष केन्द्रापसारक त्वरण 510,000 ग्राम तक है। रोटर के घूमने के दौरान उत्पन्न होने वाले घर्षण बलों के कारण हीटिंग को रोकने के लिए, वे एक शीतलन प्रणाली और एक वैक्यूम इकाई से सुसज्जित हैं। अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज रोटार हेवी-ड्यूटी टाइटेनियम या एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने होते हैं। रोटर में असमान भराव के कारण होने वाले कंपन को कम करने के लिए उनमें एक लचीला शाफ्ट होता है।

एक अलग श्रेणी में एक विशेष डिजाइन के प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूज शामिल होने चाहिए, जो कुछ प्रकार के अनुसंधान करने और विशिष्ट समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किए गए हों। इस समूह में जैकेटेड सेंट्रीफ्यूज, रेफ्रिजरेटेड सेंट्रीफ्यूज और इसी तरह के उपकरण शामिल हैं।

प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूज में रोटर की डिज़ाइन विशेषताएं

प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूज कोणीय या क्षैतिज रोटार से सुसज्जित हैं:

कोण रोटार - अपकेंद्रित्र के संचालन के दौरान परीक्षण ट्यूब रोटेशन की धुरी पर 20-35 डिग्री के कोण पर स्थित होते हैं। परखनली की संगत दीवार तक कणों द्वारा तय की गई दूरी छोटी होती है, जिसके संबंध में उनका अवसादन काफी तेजी से होता है। सेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान होने वाली संवहन धाराओं के कारण, कणों को अलग करने के लिए कोण रोटर्स का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है जिनके आकार और गुण निपटान दर में महत्वपूर्ण अंतर पैदा करते हैं। क्षैतिज रोटर्स - इस प्रकार के रोटर्स में टेस्ट ट्यूब लंबवत रूप से स्थापित की जाती हैं। केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई के तहत घूर्णन की प्रक्रिया में, संसाधित सामग्री वाले बर्तन क्षैतिज स्थिति में चले जाते हैं। ये डिज़ाइन और संचालन सुविधाएँ संवहन घटना को कम करना संभव बनाती हैं, इसलिए इस प्रकार के रोटर विभिन्न अवसादन दर वाले कणों को अलग करने के लिए इष्टतम हैं। सेक्टर-आकार की टेस्ट ट्यूबों के उपयोग से भंवर और संवहन घटना के प्रभाव में अतिरिक्त कमी हासिल करना संभव हो जाता है।

रोटर का प्रकार उपकरण का दायरा निर्धारित करता है। रोटर को बदलने की क्षमता आपको विभिन्न कार्यों को हल करने के लिए एक ही सेंट्रीफ्यूज मॉडल का उपयोग करने की अनुमति देती है। सेंचुरियन प्रयोगशाला के लिए मेडिकल सेंट्रीफ्यूज फर्श या टेबलटॉप संस्करणों में उपलब्ध हैं, जो उपलब्ध स्थान की परवाह किए बिना किसी भी कमरे में उपकरण का उपयोग करना संभव बनाता है।

सेंट्रीफ्यूजेशन विधि सेंट्रीफ्यूज द्वारा निर्मित केन्द्रापसारक क्षेत्र में कणों के विभिन्न व्यवहार पर आधारित है। सेंट्रीफ्यूज पोत में नमूना एक रोटर में रखा जाता है जो एक सेंट्रीफ्यूज ड्राइव द्वारा संचालित होता है। कणों के मिश्रण को अलग करने के लिए, स्थितियों का एक सेट चुना जाना चाहिए, जैसे रोटेशन की गति, सेंट्रीफ्यूजेशन समय और रोटर त्रिज्या। गोलाकार कणों के लिए, निपटान (अवसादन) दर न केवल त्वरण पर निर्भर करती है, बल्कि कणों की त्रिज्या और घनत्व के साथ-साथ उस माध्यम की चिपचिपाहट पर भी निर्भर करती है जिसमें नमूना जमा किया जाता है।

सेंट्रीफ्यूजेशन को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: प्रारंभिक और विश्लेषणात्मक। प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग तब किया जाता है जब आगे के विश्लेषण के लिए नमूने के एक हिस्से को अलग करना आवश्यक होता है। इस विधि का उपयोग कोशिकाओं को निलंबन, जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स आदि से अलग करने के लिए किया जाता है।

विश्लेषणात्मक सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग केन्द्रापसारक क्षेत्र में जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। यह विधि अपेक्षाकृत छोटे नमूना मात्रा में मौजूद अणुओं के द्रव्यमान, आकार और आकार पर डेटा प्राप्त करना संभव बनाती है। प्रारंभिक सेंट्रीफ्यूजेशन दैनिक प्रयोगशाला अभ्यास में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है।

प्रारंभिक प्रयोगशाला सेंट्रीफ्यूज, बदले में, उनके उद्देश्य के अनुसार समूहों में विभाजित होते हैं: प्रारंभिक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज, सामान्य प्रयोजन सेंट्रीफ्यूज और उच्च गति सेंट्रीफ्यूज। सामान्य प्रयोजन सेंट्रीफ्यूज का चिकित्सा प्रयोगशालाओं में सबसे बड़ा व्यावहारिक अनुप्रयोग है, इसकी अधिकतम गति 6 हजार आरपीएम तक है। इस प्रकार के उपकरणों की मुख्य विशेषता उनकी अपेक्षाकृत बड़ी क्षमता है - 6 लीटर तक, जो न केवल 100 मिलीलीटर तक सेंट्रीफ्यूज ट्यूबों का उपयोग करने की अनुमति देती है, बल्कि सेंट्रीफ्यूजेशन के लिए 1.25 लीटर तक के कंटेनरों का भी उपयोग करती है। सभी सामान्य प्रयोजन सेंट्रीफ्यूज में, रोटार को ड्राइव शाफ्ट पर मजबूती से लगाया जाता है, इसलिए सेंट्रीफ्यूज कंटेनरों को काफी सटीक रूप से संतुलित किया जाना चाहिए। टूटने से बचने के लिए, विषम संख्या में परीक्षण ट्यूबों को रोटर में लोड नहीं किया जाना चाहिए; अपूर्ण लोडिंग के मामले में, कंटेनर को एक दूसरे के विपरीत रखा जाना चाहिए।

हाई-स्पीड सेंट्रीफ्यूज की अधिकतम गति 25 हजार आरपीएम और त्वरण 89 हजार ग्राम तक होता है। रोटर और सेंट्रीफ्यूज्ड नमूनों वाला कक्ष रोटर के उच्च गति पर घूमने पर घर्षण से उत्पन्न गर्मी को रोकने के लिए एक शीतलन प्रणाली से सुसज्जित है। आमतौर पर, ये सेंट्रीफ्यूज 1.5 लीटर तक की मात्रा को संभाल सकते हैं और कोणीय या बदली जाने योग्य बाउल रोटर्स से सुसज्जित होते हैं।

प्रारंभिक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज 75,000 आरपीएम तक गति प्रदान करते हैं और अधिकतम केन्द्रापसारक त्वरण 510 हजार ग्राम है। हवा के घर्षण से रोटर को अधिक गरम होने से बचाने के लिए वे प्रशीतन और वैक्यूम इकाइयों से सुसज्जित हैं। इन सेंट्रीफ्यूज के रोटर उच्च शक्ति वाले टाइटेनियम या एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने होते हैं। उच्च गति और तैयारी वाले के विपरीत, अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज के शाफ्ट को रोटर के संतुलन से बाहर होने पर कंपन को कम करने के लिए लचीला बनाया जाता है। रोटर में क्षमताओं को सावधानीपूर्वक एक ग्राम के निकटतम दसवें हिस्से तक संतुलित किया जाना चाहिए।