Centrifugēšana: metodes veidi un pielietojums. Kas ir centrifugēšana? Metodes definīcija un princips Kāds ir standarta centrifugēšanas režīms

Kas ir centrifugēšana? Kādam nolūkam tiek izmantota metode? Termins "centrifugēšana" nozīmē vielas šķidru vai cietu daļiņu sadalīšanu dažādās frakcijās, izmantojot centrbēdzes spēkus. Šī vielu atdalīšana tiek veikta, izmantojot īpašas ierīces - centrifūgas. Kāds ir metodes princips?

Centrifugēšanas princips

Apskatīsim definīciju sīkāk. Centrifugēšana ir ietekme uz vielām, izmantojot īpaši lielu rotāciju specializētā aparātā. Jebkuras centrifūgas galvenā daļa ir rotors, kurā ir ligzdas mēģeņu uzstādīšanai ar materiālu, kas ir pakļauts atdalīšanai atsevišķās frakcijās. Kad rotors griežas lielā ātrumā, mēģenēs ievietotās vielas tiek sadalītas dažādās vielās atbilstoši blīvuma līmenim. Piemēram, centrifugējot gruntsūdens paraugus, šķidrums tiek atdalīts un tajā esošās cietās daļiņas tiek nogulsnētas.

Metodes autors

Pirmo reizi kļuva zināms, kas ir centrifugēšana pēc zinātnieka A. F. Ļebedeva eksperimentiem. Metodi ir izstrādājis pētnieks, lai noteiktu augsnes ūdens sastāvu. Iepriekš šiem nolūkiem tika izmantota šķidruma nostādināšana ar sekojošu cieto paraugu atdalīšanu no tā. Centrifugēšanas metodes attīstība ļāva ar šo uzdevumu tikt galā daudz ātrāk. Pateicoties šai atdalīšanai, dažu minūšu laikā kļuva iespējams iegūt cieto vielu daļu no šķidruma sausā veidā.

Centrifugēšanas soļi

Diferenciālā centrifugēšana sākas ar pētāmo vielu nostādināšanu. Šī materiāla apstrāde notiek nosēdināšanas ierīcēs. Nosēdināšanas laikā vielas daļiņas tiek atdalītas gravitācijas ietekmē. Tas ļauj sagatavot vielas labākai atdalīšanai, izmantojot centrbēdzes spēkus.

Pēc tam mēģenēs esošās vielas tiek filtrētas. Šajā posmā tiek izmantotas tā sauktās perforētās mucas, kas paredzētas šķidro daļiņu atdalīšanai no cietajām. Piedāvāto aktivitāšu laikā visi nosēdumi paliek uz centrifūgas sienām.

Metodes priekšrocības

Salīdzinājumā ar citām metodēm, kuru mērķis ir atsevišķu vielu atdalīšana, piemēram, filtrēšana vai sedimentācija, centrifugēšana ļauj iegūt nogulsnes ar minimālu mitruma saturu. Šīs atdalīšanas metodes izmantošana ļauj atdalīt smalkas suspensijas. Rezultātā tiek ražotas daļiņas ar izmēru 5-10 mikroni. Vēl viena svarīga centrifugēšanas priekšrocība ir iespēja to veikt, izmantojot maza tilpuma un izmēru iekārtas. Vienīgais metodes trūkums ir ierīču lielais enerģijas patēriņš.

Centrifugēšana bioloģijā

Bioloģijā vielu sadalīšana atsevišķās vielās tiek izmantota, ja nepieciešams sagatavot preparātus pārbaudei mikroskopā. Centrifugēšana šeit tiek veikta, izmantojot sarežģītas ierīces - citoratorus. Papildus mēģeņu spraugām šādas ierīces ir aprīkotas ar paraugu turētājiem un visa veida sarežģītas konstrukcijas priekšmetstikliņiem. Centrifūgas konstrukcija, veicot pētījumus bioloģijā, tieši ietekmē iegūto materiālu kvalitāti un attiecīgi no analīzes rezultātiem iegūstamās noderīgas informācijas daudzumu.

Centrifugēšana naftas pārstrādes rūpniecībā

Centrifugēšanas metode ir neaizstājama eļļas ražošanā. Ir ogļūdeņražu minerāli, no kuriem destilācijas laikā pilnībā neizdalās ūdens. Centrifugēšana ļauj noņemt lieko šķidrumu no eļļas, palielinot tās kvalitāti. Šajā gadījumā eļļu izšķīdina benzolā, pēc tam uzkarsē līdz 60 o C un pēc tam pakļauj centrbēdzes spēkam. Visbeidzot, izmēra vielā atlikušā ūdens daudzumu un, ja nepieciešams, atkārto procedūru.

Asins centrifugēšana

Šo metodi plaši izmanto medicīniskiem nolūkiem. Medicīnā tas ļauj atrisināt vairākas problēmas:

1. Attīrītu asins paraugu iegūšana plazmasferēzei. Šiem nolūkiem izveidotie asins elementi tiek atdalīti no plazmas centrifūgā. Operācija ļauj atbrīvot asinis no vīrusiem, liekām antivielām, patogēnām baktērijām un toksīniem.
2. Asins sagatavošana donoru pārliešanai. Pēc tam, kad ķermeņa šķidrums ir sadalīts atsevišķās frakcijās ar centrifugēšanu, asins šūnas tiek atgrieztas donoram, un plazmu izmanto pārliešanai vai sasaldē vēlākai lietošanai.
3. Trombocītu masas izolācija. Vielu iegūst no iegūtās masas un izmanto ārstniecības iestāžu ķirurģijas un hematoloģijas nodaļās, neatliekamās palīdzības terapijā, operāciju zālēs. Trombocītu masas izmantošana medicīnā ļauj uzlabot asins recēšanu upuriem.
4. Sarkano asins šūnu sintēze. Asins šūnu centrifugēšana notiek, smalki atdalot tās frakcijas saskaņā ar īpašu tehniku. Gatavo masu, kas bagāta ar sarkanajām asins šūnām, izmanto pārliešanai asins zuduma un operāciju laikā. Sarkanās asins šūnas bieži lieto anēmijas un citu sistēmisku asins slimību ārstēšanai.

Mūsdienu medicīnas praksē tiek izmantotas daudzas jaunās paaudzes ierīces, kas dod iespēju rotējošo bungu paātrināt līdz noteiktam ātrumam un noteiktā brīdī to apturēt. Tas ļauj asinis precīzāk sadalīt sarkanajās asins šūnās, trombocītos, plazmā, serumā un recekļos. Līdzīgi tiek pārbaudīti arī citi ķermeņa šķidrumi, jo īpaši tiek atdalītas urīnā esošās vielas.

Centrifūgas: galvenie veidi

Mēs sapratām, kas ir centrifugēšana. Tagad noskaidrosim, kādas ierīces tiek izmantotas metodes ieviešanai. Centrifūgas var būt slēgtas vai atvērtas, mehāniski vai manuāli darbināmas. Rokas atvērto instrumentu galvenā darba daļa ir rotējoša ass, kas atrodas vertikāli. Tās augšējā daļā ir perpendikulāri fiksēts stienis, kurā atrodas kustīgas metāla uzmavas. Tie satur īpašas mēģenes, kas ir sašaurinātas apakšā. Piedurkņu apakšā ir novietota vate, kas ļauj izvairīties no stikla mēģenes bojājumiem, saskaroties ar metālu. Pēc tam iekārta tiek iedarbināta. Pēc kāda laika šķidrums atdalās no suspendētajām vielām. Pēc tam manuālā centrifūga tiek apturēta. Mēbeļu apakšā koncentrējas blīvas, cietas nogulsnes. Virs tā atrodas vielas šķidrā daļa.

Slēgta tipa mehāniskajām centrifūgām ir liels skaits uzmavu, lai ievietotu mēģenes. Šādas ierīces ir ērtākas salīdzinājumā ar manuālajām. To rotorus darbina jaudīgi elektromotori un tie var paātrināties līdz 3000 apgr./min. Tas ļauj labāk atdalīt šķidrās vielas no cietām.

Cauruļu sagatavošanas centrifugēšanai iezīmes

Mēģenes, ko izmanto centrifugēšanai, jāpiepilda ar identiskas masas testa materiālu. Tāpēc šeit mērījumiem tiek izmantoti īpaši augstas precizitātes svari. Ja ir nepieciešams līdzsvarot vairākas mēģenes centrifūgā, tiek izmantota šāda tehnika. Pēc pāris stikla tvertņu nosvēršanas un vienādas masas sasniegšanas vienu no tiem atstāj kā standartu. Nākamās mēģenes pirms ievietošanas aparātā līdzsvaro ar šo paraugu. Šis paņēmiens ievērojami paātrina darbu, ja ir nepieciešams sagatavot veselu virkni mēģenes centrifugēšanai.

Ir vērts atzīmēt, ka pārāk daudz testējamās vielas nekad netiek ievietots mēģenēs. Stikla tvertnes pilda tā, lai attālums līdz malai būtu vismaz 10 mm. Pretējā gadījumā viela centrbēdzes spēka ietekmē izplūdīs no mēģenes.

Supercentrifūgas

Lai atdalītu īpaši plānu suspensiju sastāvdaļas, nepietiek tikai ar parasto manuālo vai mehānisko centrifūgu izmantošanu. Šajā gadījumā ir nepieciešama iespaidīgāka ietekme uz vielām no centrbēdzes spēkiem. Īstenojot šādus procesus, tiek izmantotas supercentrifūgas.

Iesniegtā plāna ierīces ir aprīkotas ar aklo cilindru maza diametra caurules veidā - ne vairāk kā 240 mm. Šādas bungas garums ievērojami pārsniedz tā šķērsgriezumu, kas ļauj ievērojami palielināt apgriezienu skaitu un radīt spēcīgu centrbēdzes spēku.

Supercentrifūgā pārbaudāmā viela nonāk cilindrā, pārvietojas pa cauruli un atsitas pret īpašiem atstarotājiem, kas izmet materiālu uz ierīces sienām. Ir arī kameras, kas paredzētas atsevišķai vieglo un smago šķidrumu noņemšanai.

Supercentrifūgu priekšrocības ietver:

• absolūta necaurlaidība;
• augstākā vielu atdalīšanas intensitāte;
• kompakti izmēri;
• spēja atdalīt vielas molekulārā līmenī.

Beidzot

Tātad mēs uzzinājām, kas ir centrifugēšana. Šobrīd metode tiek pielietota gadījumos, kad nepieciešams izolēt nogulsnes no šķīdumiem, attīrīt šķidrumus, atdalīt bioloģiski aktīvo un ķīmisko vielu komponentus. Ultracentrifūgas izmanto vielu atdalīšanai molekulārā līmenī. Centrifugēšanas metodi aktīvi izmanto ķīmiskajā, naftas, kodolenerģijas, pārtikas rūpniecībā, kā arī medicīnā.

Centrifugēšana ir mehānisko maisījumu sadalīšana to sastāvdaļās.
centrbēdzes spēka ietekmē. Šim nolūkam izmantotās ierīces
mērķus sauc par centrifūgām.
Galvenā centrifūgas daļa ir rotors ar uzstādītu
Tam ir sloti centrifūgas caurulēm. Rotors griežas ar
liels ātrums, kā rezultātā tiek radīti būtiski bojājumi
centrbēdzes spēku lielums, kuru ietekmē
mehāniski maisījumi tiek atdalīti, piemēram
šķidrumā suspendētu daļiņu sedimentācija.

Procesi, kas notiek centrifūgā

Centrbēdzes filtrēšana

Centrbēdzes nostādināšana

Centrbēdzes dzidrināšana

Centrifugēšanas izmantošana parazitoloģijā

Centrifugēšanas metode citoloģijā

10. Centrifugēšana botānikā un augu fizioloģijā

11. Centrifugēšanas metode virusoloģijā

12. Grūtības centrifugēšanas metodes izmantošanā

Filtrēšana ir suspendēto vielu atdalīšanas process šķidrumos vai gāzēs. Šķidrums vai gāze, kurā ir cietas daļiņas, tiek izvadīts caur porainu materiālu (filtru), kura poru izmēri ir tik mazi, ka cietās daļiņas caur filtru neiziet. Poru izmēri nosaka filtra spēju aizturēt dažāda izmēra cietās daļiņas, kā arī tā produktivitāti, t.i., šķidruma daudzumu, ko var atdalīt laika vienībā.

Filtrēšanas procesu ietekmē šķidruma viskozitāte un spiediena starpība abās filtra pusēs. Jo augstāka ir šķidruma viskozitāte, jo grūtāk to filtrēt. Tā kā šķidruma viskozitāte samazinās, palielinoties temperatūrai, karstus šķidrumus ir vieglāk filtrēt nekā aukstus. Viskozu šķidrumu filtrēšanu bieži var atvieglot, tos atšķaidot ar šķīdinātāju, ko pēc filtrēšanas var viegli destilēt. Jo lielāka ir spiediena starpība, jo lielāks ir filtrēšanas ātrums. Tāpēc filtrēšanu bieži veic ar pazeminātu vai pārmērīgu spiedienu. Filtrējot zem spiediena, filtram cieši pielīp želatīna nogulsnes, kuru poras viegli aizsērējas, un filtrēšana apstājas.

Ja cietās fāzes daļiņu izmērs ir mazāks par filtra poru izmēru, suspensiju nevar filtrēt. Tādējādi parastie papīra filtri nesatur daudzu koloidālo šķīdumu smalkās daļiņas. Šādos gadījumos pirms filtrēšanas koloidālo šķīdumu karsē vai tam pievieno elektrolītu, kas izraisa koagulāciju (daļiņu rupjību un nogulšņu veidošanos).

Ja filtrēšanas mērķis ir iegūt caurspīdīgu filtrātu, nevis tīras nogulsnes, lai labāk atdalītu no šķidruma smalkās daļiņas, tam pievieno nelielu daudzumu pulverveida aktīvās ogles, sakrata un filtrē.

Maisījumu, kas satur vielas, kas aizsprosto filtra poras un veido uz tā viskozus slāņus, filtrēšanu bieži atvieglo smalku kvarca smilšu, infuzora augsnes, azbesta šķiedras un celulozes (papīra) masas pievienošana.

Filtrēšanu var veikt dažādos veidos atkarībā no filtrējamo šķidrumu īpašībām un cietās fāzes (nogulsnes) īpašībām, kas jāatdala no šķidruma vai gāzes.

Ja maisījuma cietā fāze viegli nogulsnējas, tad lielāko daļu tās var noņemt pirms pašas filtrēšanas, dekantējot. Dekantēšana – vienkāršākā cietās un šķidrās fāzes atdalīšanas metode – ir balstīta uz to, ka bez maisīšanas cietā viela nosēžas trauka dibenā un dzidru šķidrumu var atdalīt, notecinot no nosēdušajām nogulsnēm. Dažreiz dekantēšanu var izmantot arī divu dažāda blīvuma cietvielu atdalīšanai. Slikti šķīstošo cieto vielu skalošanai bieži izmanto dekantēšanu, izmantojot sifonu (118. att.). Dekantēšanas skalošana ir ievērojami efektīvāka nekā filtra kūkas skalošana, kur šķidrums parasti neiekļūst vienmērīgi starp cietajām daļiņām.

Filtrēšana pēc paša šķidruma svara

Šo filtrēšanas metodi parasti izmanto gadījumos, kad filtrētā cietā fāze nav nepieciešama (no šķīdumiem atdala mehāniskos piemaisījumus), vai ja šķidro fāzi var pilnībā noņemt, atkārtoti apstrādājot nogulsnes ar atbilstošu šķīdinātāju.

Parasto filtrēšanu izmanto, ja nepieciešams filtrēt karstus koncentrētus šķīdumus vai kristālisku vielu šķīdumus gaistošos šķīdinātājos. Kad šādus šķīdumus filtrē vakuumā, šķīdinātājs iztvaiko zem filtra, kas strauji atdziest un kļūst aizsērējis ar atbrīvotajiem kristāliem.

Kā filtru materiāls galvenokārt tiek izmantots dažāda veida filtrpapīrs, gatavi beztauku un bezpelnu papīra filtri.

Filtrpapīrs tiešai lietošanai ir pieejams divās kategorijās: FNB - ātra filtrēšana ar poru izmēru 3,5-10 mikroni un FNS - vidēja ātruma filtrēšana ar poru izmēru 1-2,5 mikroni. Šo šķirņu papīra pelnu saturs ir līdz 0,2%.

Bezpelnu un beztauku papīra filtru ražošanai tiek ražots trīs šķirņu filtrpapīrs: FOB - ātra filtrēšana; FOS - vidēja filtrēšana; FOM - lēna filtrēšana.

Gatavi apaļie papīra filtri beztauku (ar dzelteno lenti) un bezpelnu ir pieejami dažādos diametros iepakojumos pa 100 gab. Filtra izmēra izvēle ir atkarīga no atdalīto cieto vielu masas, nevis filtrējamā šķidruma tilpuma.

Bezpelnu filtri laboratorijas darbiem atšķiras pēc atdalīšanas (aizturēšanas) spējas. Šo atšķirību nosaka iepakojuma pārklāšanai izmantotās papīra lentes krāsa.

Tiek pieņemti šādi apzīmējumi: balta lente - ātra filtrēšana, sarkana - vidēja filtrēšana, zila - lēna filtrēšana, paredzēta smalkgraudainu nogulumu (piemēram, BaSO4) filtrēšanai.

Filtra zīmola izvēle katrā atsevišķā gadījumā ir atkarīga no atdalītās cietās vielas īpašībām. Ļoti blīvus filtrus vajadzētu izmantot tikai tad, kad tas patiešām ir nepieciešams.

Filtrpapīru un gatavus filtrus nevar izmantot koncentrētu spēcīgu skābju vai sārmu šķīdumu filtrēšanai, jo tas samazina filtru mehānisko izturību.

Papīra filtri var būt vienkārši vai salokāmi (saplacināti). Lai izveidotu vienkāršu gludu filtru, noteikta izmēra apaļu filtrpapīra gabalu četras reizes saloka un ar šķērēm sagriež, veidojot apļa sektoru. Filtra diametra atkarība no stikla filtra piltuves diametra ir parādīta zemāk:

Gludajam filtram ir cieši jāpieguļ piltuves sieniņām, īpaši augšējā daļā. Lai to izdarītu, ir ieteicams, salokot filtru, saliekt pusloku nevis pa vidējo līniju, bet gan pa paralēlu līniju tuvu tam.

Salocītu filtru ievieto piltuvē (var iepildīt ne vairāk kā 1/3 vai 1/2 ar nogulsnēm), samitriniet to ar destilētu ūdeni un piepildiet ar ūdeni piltuves snīpi (caurule). Lai to izdarītu, filtrs tiek pacelts un ātri nolaists. Filtra malām jābūt 5-10 mm zem piltuves malas. Mitrais filtrs tiek rūpīgi piespiests piltuvei. Filtrēšana sākas nekavējoties, lai nodrošinātu, ka piltuves snīpis paliek piepildīts ar šķidrumu. Nepiepildiet piltuvi ar šķīdumu vairāk par 3/4 no tilpuma. Iztekas galam ir jāpieskaras stikla iekšējai sienai, kurā ir filtrāts, lai novērstu izšļakstīšanos.

Analītiskajās laboratorijās atšķaidītu šķīdumu filtrēšanai parasti izmanto vienkāršus gludus filtrus.

Izmantojot kroku filtrus, filtrēšana ir ievērojami ātrāka. Šos filtrus ir viegli izgatavot (119. att.). Filtra krokām nevajadzētu būt tuvu tā centram, pretējā gadījumā papīrs filtra centrā var saplīst. Gatavo filtru ievieto piltuvē tā, lai tas būtu blakus tā sienām. Ja piltuvei ir leņķis, kas ir lielāks vai mazāks par 60°, filtrs tiek pielāgots tam, mainot otrā līkuma pozīciju. Nepieciešams, lai filtram būtu pietiekami ass gals, lai filtrpapīrs netiktu bojāts, atkārtoti salokot.

Pirms sagatavotā filtra ievietošanas piltuvē to atloka un saliek tā, lai filtrpapīra ārējā puse atrastos filtra iekšpusē. Filtru, kas pareizi ievietots piltuvē, samitrina ar filtrētu šķidrumu vai destilētu ūdeni.

Filtrējot karstus šķīdumus un izmantojot liela diametra piltuves, filtra augšdaļa var pārsprāgt. Lai novērstu šīs briesmas, lielajā piltuvē tiek ievietots neliels vai īpašs perforēts porcelāna ieliktnis, un vislabāk ir filtrēt caur diviem salocītiem filtriem, kas novietoti kopā.

Aprīkojums filtrēšanai atmosfēras spiedienā un istabas temperatūrā ir vienkāršs un sastāv no piltuves, filtra, uztvērēja un statīva. Karsto piesātināto cietvielu šķīdumu filtrēšanai izmanto platas, saīsinātas piltuves, bet liela šķidruma daudzuma ātrai filtrēšanai izmanto gofrētas piltuves, kuru nelīdzenās sienas kombinācijā ar gludajiem filtriem palielina efektīvo filtrēšanas virsmu. Piltuve ir nostiprināta gredzenā, kas piestiprināta pie laboratorijas statīva, vai arī tiek ievietota tieši kolbas kaklā - filtrāta uztvērējā. Pēdējā gadījumā zem piltuves ir jānovieto filtrpapīra sloksne, lai filtrāta izspiestais gaiss varētu izplūst no kolbas.

Filtrēšana bieži ir sarežģīta, ja starp papīra filtru un piltuves sienu veidojas gaisa slānis (gaisa kabata). Lai no tā izvairītos, piltuves iekšpusē tiek izveidots neliels pārspiediens: piltuvi pārklāj ar malām samitrinātu filtrpapīra gabalu un tāda paša diametra piltuvi, kas ir apgriezta. Gaiss tiek sūknēts caur augšējo piltuves cauruli, izmantojot gumijas spuldzi, tādējādi novēršot gaisa kabatu.

Lai paātrinātu filtrēšanu, pagariniet piltuves cauruli: stikla caurule ar tādu pašu (vai nedaudz mazāku) iekšējo diametru ir savienota ar snīpi ar gumijas cauruli. Pēc kāda laika visu cauruli piepilda ar filtrāta kolonnu, radot vakuumu.

Ļoti sārmainus šķīdumus un fluorūdeņražskābes šķīdumus ieteicams filtrēt caur piltuvi, kas izgatavota no poraina polietilēna. Šādas piltuves izgatavošanai (120. att.) izmanto divas stikla piltuves, ārējo sašaurināšanās vietā aizver ar aizbāzni, bet iekšējo tajā pašā vietā izkausē. Starp piltuvju sieniņām ievieto polietilēna pulvera un smalki samalta nātrija hlorīda maisījumu masu attiecībā 1:4 un tur cepeškrāsnī 130-150 °C temperatūrā. Ik pa laikam iekšējo piltuvi pagriež ar spiedienu, lai pusšķidro masu vienmērīgi uzklātu uz ārējās piltuves iekšējās virsmas. Pēc atdzesēšanas iekšējā piltuve tiek noņemta, aizbāznis tiek noņemts no ārējās piltuves caurules, un saķepināto masu mazgā ar siltu ūdeni, lai noņemtu nātrija hlorīdu.

Filtrēšanas ātrums ir tieši proporcionāls filtrētā šķidruma hidrostatiskajam spiedienam, tāpēc, filtrējot lielu daudzumu šķidruma, ir izdevīgi uzturēt nemainīgu šķidruma līmeni uz filtra. Attēlā 121 parāda vienkāršas paštaisītas ierīces šķidruma automātiskai pievienošanai filtram. Tvertne ar šķidrumu ir aizvērta ar tīru gumijas aizbāzni, kas aprīkota ar caurulīti šķidruma ieplūdei un caurulīti gaisa ieplūdei. Gaisa ieplūdes caurules apakšējā gala līmenis nosaka šķidruma līmeni uz filtra. Ja līmenis pazeminās, traukā iekļūst gaiss un izspiež šķidrumu uz filtra. Tā rezultātā paaugstinās šķidruma līmenis uz filtra, un piekļuve gaisam trauka iekšpusē tiek slēgta.

Filtrēšana sildot vai atdzesējot

Karsēšanas filtrāciju veic, ja nepieciešams attīrīt karstos koncentrētos šķīdumus no piemaisījumiem, filtrēt viskozos šķīdumus, kā arī šķīdumus, kas satur vielas, kuras normālā temperatūrā viegli kristalizējas.

Pirmkārt, jums rūpīgi jāizvēlas filtrpapīra veids, filtra izmērs un piltuves izmērs, lai paātrinātu procesu. Pirms karstā šķīduma uzlešanas uz filtra piltuvi ar ievietoto filtru uzkarsē, izlaižot caur filtru noteiktu daudzumu karsta tīra šķīdinātāja vai šķīdinātāja tvaiku, ja tas tiek uzkarsēts vannā līdz vārīšanās temperatūrai. Pēdējā gadījumā piltuve ir pārklāta ar pulksteņa stiklu. Pirms filtrēšanas šķīdinātāju izlej no uztvērēja, lai tas neatšķaidītu filtrātu. Filtram jābūt ar augstu šķidruma līmeni, lai paātrinātu filtrēšanu.

Piltuvi ar filtru var sildīt arī ar metāla piltuvi karstajai filtrēšanai (122. att., a) vai piltuvi, starp kuras dubultsienām tiek izvadīts karstais ūdens, ūdens tvaiks vai karstais gaiss (122. att., b) . Sildīšanu var veikt arī iegremdējot elektrisko sildītāju filtrētā šķīdumā, ja tas nesatur vielas, kas reaģē ar metālu.

Laboratorijas stikla trauku vienmērīgai uzsildīšanai tiek izmantoti arī trikotāžas pārvalki (vāciņi) ar elektrisko apsildi. Tie parasti ir izgatavoti no plānas stikla šķipsnas un satur elastīgu sildelementu plānas stieples vai spoles veidā.

Dzesēšanas filtrēšanu var veikt ar ledu atdzesētā piltuvē vai piltuvē, caur kuru starp dubultsienām tiek izvadīts atdzesēts sālījums.

Filtrēšana ar pazeminātu spiedienu

Filtrēšana zem pazemināta spiediena ļauj pilnīgāk atdalīt cietās vielas no šķidrumiem un palielina procesa ātrumu.

Vakuuma filtrēšanas iekārta sastāv no filtrēšanas iekārtas, uztvērēja, ūdens strūklas sūkņa un drošības pudeles.

Filtrējot lielu daudzumu vielu, visbiežāk izmanto perforētas porcelāna vai spraugas stikla cilindriskas Būnera piltuves, kas ievietotas koniskajās kolbās filtrēšanai vakuumā ar caurulīti; pēdējie ir savienoti ar ūdens strūklas sūkni caur drošības pudeli. Piltuves izmēram ir jāatbilst filtrētās cietās vielas daudzumam, kam pilnībā jānosedz filtra virsma. Tomēr pārāk biezs nogulumu slānis apgrūtina sūkšanu un turpmāko skalošanu.

Buhnera piltuvju filtrs ir apaļa filtrpapīra loksne, kas novietota uz piltuves perforētās starpsienas. Filtra diametram jābūt nedaudz mazākam par nodalījuma diametru. Lielajās Buhnera piltuvēs parasti ir divi filtri, kas novietoti viens virs otra. Lai uzstādītais papīra filtrs pietiekami cieši piegultu piltuves perforētajai starpsienai, to vispirms uz piltuves samitrina ar šķīdinātāju un vienmērīgi piespiež pie tās. Tad pēc šķīdinātāja noņemšanas filtrēto maisījumu ielej piltuvē un izsūc.

Ūdens šķīdumu gadījumā nelielais ūdens daudzums, ko izmanto filtra mitrināšanai, nav būtisks. Gadījumos, kad ūdens klātbūtne ir nepieņemama, mitro filtru, sasniedzot ciešu piegulšanu, mazgā ar etilspirtu vai acetonu un pēc tam ar šķīdinātāju, kura klātbūtne filtrātā ir pieļaujama. Filtrpapīrs, kas samitrināts ar organisko šķīdinātāju, nelīp pie piltuves tik labi, ja tas ir samitrināts ar ūdeni.

Buhnera piltuves nostiprina koniskās kolbās, izmantojot gumijas aizbāžņus vai biezus plakanus gumijas gabalus, kas nosedz kolbas kakliņa augšdaļu; pēdējie ir ērti ar to, ka filtrēšanas laikā sūkšanas laikā tos nevar ievilkt kolbā.

Lai pilnībā atdalītu mātes šķidrumu, nogulsnes uz filtra izspiež ar stikla aizbāžņa plakanu virsmu vai biezu sienu cilindru ar plakanu dibenu, līdz šķidrums pārstāj pilēt. Šajā gadījumā ir jānodrošina, lai uz biezā nogulumu slāņa virsmas neveidotos plaisas, jo tas noved pie nepilnīgas mātes šķidruma iesūkšanas un nogulumu piesārņojuma. Lai noņemtu atlikušo mātes šķidrumu, nogulsnes mazgā uz filtra ar nelielām šķīdinātāja porcijām atmosfēras spiedienā. Kad filtra kūka ir piesātināta ar šķīdinātāju, vakuumu atkal ieslēdz sūkšanai.

Filtrējot ar sūknēšanu, papildus parastajiem papīra filtriem kā filtru materiāli tiek izmantoti sintētisko šķiedru filtri. Tādējādi filtri, kas izgatavoti no polivinilhlorīda vai poliestera šķiedras, ir izturīgi pret skābēm un sārmiem, bet tos iznīcina organiskie šķīdinātāji.

Lai atdalītu grūti filtrējamus lipīgos nosēdumus, bieži izmanto azbesta masu, ko var sablīvēt uz iesūkšanas piltuves vai Gūča tīģeļa. Azbesta masu sagatavo šādi: porcelāna javā azbestu samaļ ar konc. HCl, masu pārlej glāzē un vāra 20-30 minūtes velkmes pārsegā. Pēc tam masu atšķaida ar 20-30-kārtīgu destilēta ūdens tilpumu, filtrē Bīnera piltuvē un mazgā ar ūdeni, līdz skābā reakcija filtrātā izzūd. Tad masu žāvē 100-120 °C un kalcinē mufelī. Kalcinēto azbestu sakrata ar ūdeni, līdz iegūst viendabīgu masu, pārnes uz piltuves vai Gūča tīģeļa filtra plāksni, atsūc un sablīvē.

Piltuves, tīģeļi un gāzes filtri ar lodētu stikla pulvera plāksni ir ārkārtīgi ērti filtrēšanai. Stikla filtrus izmanto cieto vielu atdalīšanai no šķidrumiem filtrēšanas un ekstrakcijas laikā, miglas daļiņu noņemšanai no gāzēm un gāzu burbuļošanai (izplatīšanai) šķidrumos. Tomēr stikla filtri ir neērti gadījumos, kad nepieciešama kvantitatīvā nogulšņu atdalīšana, jo ir grūti pilnībā noņemt nogulsnes no filtra. Tie nav piemēroti ļoti koncentrētu karstu sārmu un sārmu metālu karbonātu šķīdumu filtrēšanai.

Stikla filtra plākšņu porainība un to apzīmējumi bieži mainījās. Saskaņā ar GOST 9775-69 filtra klase ir atkarīga no poru izmēra (8. tabula).

Stikla piltuvju un tīģeļu ar porainiem filtriem veidi ir parādīti attēlā. 123.

Papildus stikla izstrādājumiem ar šķidrumu filtriem tiek ražoti arī produkti ar filtriem gāzu filtrēšanai un mazgāšanai.

Ir pieejamas arī filtru piltuves ar termostatu cauruli un termostatu apvalku (124. att.). Elektriski apsildāmas piltuves ir paredzētas tādu šķīdumu un suspensiju karsētai filtrēšanai, kas istabas temperatūrā kristalizējas un ir viskozi. Filtra piltuves karsēšana līdz 130°C novērš šķīduma sacietēšanu, un filtrēšana norit ātri.

Elektriski apsildāmas filtra piltuves ar termostatu cauruli galvenais elements ir stikla filtrs ar diametru 40 mm ar lodētu plānsienu stikla cauruli, kurā ir 30 W elektriskais sildītājs. Piltuves ir pieejamas ar filtriem ar izmēru 40, 100, 160 mikroni.

Apsildāmā filtra piltuvē temperatūras kontrole tiek nodrošināta ar dzesēšanas šķidruma plūsmu. Piltuves tilpums virs filtra ar termostatētu cauruli ir 80 ml, ar termostatu apvalku - 58 ml.

Lai atdalītu šķidrumus no cietām vielām, tiek izmantota reversā iegremdējamā filtra piltuve (123. att., d). Filtrs tiek iegremdēts šķidrumā, un filtrāts nonāk uztvērējā, kuram ir pievienots filtrs. Ar šo ierīci ir ērti veikt filtrēšanu zemā temperatūrā, uzturot zemu filtrētā maisījuma temperatūru caur dzesēšanas vannu.

Lai atdalītu nelielu daudzumu vielu, izmantojiet piltuvi ar stikla “naglu”, kas ir pārklāta ar apaļu filtrpapīra gabalu. Lai to izdarītu, stikla stieņa galu mīkstina degļa liesmā un pēc tam saplacina, piespiežot to pret metāla plāksnes plakano horizontālo virsmu. Nepieciešams, lai filtrs cieši pieguļ nagai, un filtra malas ir saliektas 1-2 mm gar piltuves sienu. Filtrāta uztvērējs ir filtra caurule (ar sānu izvadu).

Lai filtrētu vielas ar zemu kušanas temperatūru vai labi šķīstošas ​​istabas temperatūrā, dzesēšanas laikā izmantojiet vakuumu. Neliela nogulšņu daudzuma gadījumā piltuvi un šķīdumu iepriekš atdzesē ledusskapī. Citos gadījumos Buhnera piltuve ir iebūvēta kolbā ar nogrieztu dibenu, piepildot to ar ledu vai dzesēšanas maisījumu.

Filtrējot inertās gāzes atmosfērā, izmantojiet instalācijas, kas parādītas attēlā. 125.

Analītiskie aerosola filtri AFA

AFA filtrus izmanto, lai pētītu un kontrolētu aerosolus, kas atrodas gaisā vai citās gāzēs. AFA filtri sastāv no atsevišķa filtra elementa vai filtra elementa, kas pielīmēts uz atbalsta gredzena un aizsargājošiem papīra gredzeniem ar izvirzījumiem.

Izmantotais filtra elements ir FP filtra materiāls (Petryanov filtrs), kas izgatavots no īpaši plānām polimēru šķiedrām (celulozes acetāts, perhlorvinils, polistirols). Apaļā filtra darba virsma ir 3, 10, 20 un 160 cm2.

Centrifugēšana

Centrifugēšana ir viena no metodēm heterogēnu sistēmu (šķidrums - šķidrums, šķidrums - cietās daļiņas) atdalīšanai; rotoros centrbēdzes spēku ietekmē. Centrifugēšana ir izdevīga, ja filtrētās vielas aizsprosto filtra poras, sabojājas saskarē ar filtra materiālu vai ir smalki izkliedētas.

Centrifugēšanu veic īpašās ierīcēs, ko sauc par centrifūgām. Galvenā centrifūgas daļa ir rotors, kas griežas lielā ātrumā.

Centrifūgu veidi ir daudz; Tie ir sadalīti galvenokārt pēc atdalīšanas koeficienta lieluma. Tas ir vienāds ar centrifūgā izveidotā centrbēdzes lauka paātrinājuma attiecību pret gravitācijas paātrinājumu. Atdalīšanas koeficients ir bezizmēra lielums. Centrifūgas atdalošais efekts palielinās proporcionāli atdalīšanas koeficientam.

Vietējās rūpniecības ražoto elektriski darbināmu centrifūgu atdalīšanas koeficients svārstās no 1600 līdz 300 000, un rotora ātrums svārstās no 1000 līdz 50 000 apgr./min.

Heterogēnās sistēmas centrifūgās tiek atdalītas ar nostādināšanu vai filtrēšanu. Atkarībā no tā, centrifūgas ir pieejamas ar cietu rotoru vai ar perforētu rotoru, kas pārklāts ar filtra materiālu.

Centrifugēšanu ar nostādināšanu veic, lai dzidrinātu šķidrumu, kas satur suspendētās cietās vielas, vai nogulsnētu cieto fāzi. Tas sastāv no cietās fāzes sedimentācijas, nogulumu sablīvēšanas un supernatanta izdalīšanas.

Laboratorijas praksē tiek izmantotas dažāda veida centrifūgas: manuālās vai elektriskās, galda (pārnēsājamās), mobilās un stacionārās. Pamatojoties uz atdalīšanas koeficientu, centrifūgas iedala parastajās (ar atdalīšanas koeficientu mazāku par 3500), supercentrifūgās un ultracentrifūgās (ar atdalīšanas koeficientu vismaz 3500). Parastās centrifūgas galvenokārt izmanto dažādu koncentrāciju zemas dispersijas (lielums, kas lielāks par 10-50 mikroniem) suspensiju atdalīšanai. Supercentrifūgas galvenokārt izmanto emulsiju un ļoti dispersu suspensiju (mazāk par 10 mikroniem) atdalīšanai. Augsti izkliedētu sistēmu un lielmolekulāru savienojumu atdalīšanai un izpētei plaši izmanto analītiskās un preparatīvās ultracentrifūgas ar atdalīšanas koeficientu vairāk nekā 100 000. Analītiskās centrifūgas izmanto, lai noteiktu lielmolekulāro savienojumu molekulmasu un polimerizācijas pakāpi, preparātu. centrifūgas izmanto, lai izolētu vielas no šķīdumiem, kas normālos apstākļos atrodas koloidālā stāvoklī vai neatdalāmu suspensiju veidā (olbaltumvielas, nukleīnskābes, polisaharīdi).

Ultracentrifūgas rotors dzesēšanas laikā, kā likums, griežas vakuuma kamerā (refrižeratorcentrifūgas).Rotora griešanās ātrumu un laiku, kā arī centrifugēšanas temperatūras apstākļus kontrolē elektroniskas ierīces.

Apstrādājamo šķīdumu ievieto speciālā traukā, ko pēc tam lielā ātrumā griež uz centrifūgas rotora. Šajā gadījumā maisījuma sastāvdaļas centrbēdzes spēka ietekmē tiek sadalītas slāņos dažādos dziļumos (atbilstoši daļiņu masām); smagākās daļiņas tiek piespiestas trauka dibenam.

Lietojot maza izmēra portatīvās cauruļu centrifūgas ar manuālu vai elektrisku piedziņu, suspensiju ievieto stikla vai plastmasas mēģenēs, kuras griežas ap galveno asi, piekārtas uz asīm. Caurules centrifūgas nelielu vielas daudzumu periodiskai atdalīšanai var būt divu veidu. Dažās mēģenes tiek turētas ar tapām uz rotora un rotācijas laikā ieņem horizontālu stāvokli, citās tās ir stingri nostiprinātas noteiktā leņķī pret rotācijas asi (leņķiskie rotori).

Attēlā 126 parāda mēģeņu stāvokli centrifugēšanas laikā leņķiskā rotorā un rotorā ar šūpojošiem kausiem.

Pēc centrifūgas apturēšanas dzidru šķidro fāzi (centrātu) nolej vai savāc ar pipeti. Nogulsnes mazgā un vēlreiz centrifugē. Ja no mēģenes ir nepieciešams iegūt maksimālo nogulšņu daudzumu, centrātu izmet un nogulsnes žāvē vakuumeksikatorā, neizņemot tos no centrifūgas stikla mēģenes.

Izmantojot mēģenes centrifūgas, mēģenes, kas izgatavotas no biezu sienu stikla vai sintētiska materiāla, tiek ievietotas aizsargājošās metāla kausiņās. Stikla cauruļu apakšdaļa ir aizsargāta ar gumijas blīvēm. Stikla mēģenes var piepildīt līdz pusei tilpuma, un mēģenes, kas izgatavotas no sintētiskiem materiāliem ar lieliem rotora apgriezieniem (5000 apgr./min), jāpiepilda gandrīz līdz augšai, lai tās nedeformētos centrbēdzes spēka ietekmē. Lai nodrošinātu drošu darbību, ir nepieciešams ļoti precīzi līdzsvarot mēģenes ar centrifugēto suspensiju. Nelīdzsvarotība lielā ātrumā var izraisīt rotora bojājumus. Ņemot vērā, ka centrifugēšanas laikā gaistošie šķīdinātāji var iztvaikot, labāk ir noslēgt mēģenes ar aizbāžņiem.

Laboratorijas mēģeņu centrifūgu rotori, izņemot manuālās, ir ievietoti aizsargmetāla korpusos (vāciņos), lai, no pakaramiem nokrītot mēģene ar vārglāzi, darbiniekiem nerastos briesmas.

Ir stingri jāievēro norādījumi, kas sniegti šīs centrifūgas rūpnīcas instrukcijās, nedrīkst pārsniegt instrukcijā norādīto rotora ātrumu. Centrifūgu var iedarbināt tikai ar aizvērtu drošības pārsegu; Vāku drīkst atvērt tikai pēc tam, kad centrifūga ir pilnībā apstājusies.

Manuālā centrifūga RC-4.Šī centrifūga ir paredzēta dažāda blīvuma šķidrumu atdalīšanai vai suspendētu vai maisītu daļiņu atdalīšanai no šķidrumiem. Galvenās centrifūgas daļas: čuguna korpuss, kura iekšpusē ir uzstādīti zobrati (tārppārvads), mēģenes turētājs, rokturis un skava. Uz mēģenes turētāja veramās balstiekārtas ir četras uzmavas, kas izgatavotas no karbolīta. Dažāda blīvuma šķidrumi un cietās vielas tiek sadalītas dažādās vietās caurulē, kad to pagriež. Atdalīšanu var veikt vienlaikus četrās caurulēs. Uz vienu roktura apgriezienu mēģenes turētājs veic astoņus apgriezienus. Lai darbinātu centrifūgu ar skavu uzmontē uz laboratorijas galda vāka vai uz speciāla statīva.

Laboratorijas galda centrifūga TsLN-2. TsLN-2 centrifūga darbojas ar RU 6x10 leņķa tipa rotoru. Maksimālais centrifugētā materiāla tilpums ir 60 cm3. Rotora apgriezieni 3000-8000 apgr./min; Rotācijas ātruma intervāls, ko regulē slēdzis, ir 1000 apgriezieni. Atdalīšanas koeficients sasniedz 5500. Rotora paātrinājuma laiks līdz maksimālajam ātrumam ir 10 minūtes; bremzēšanas laiks ne vairāk kā 8 minūtes. Nepārtrauktas darbības laiks 60 min; minimālais obligātais pārtraukums 15 minūtes. Centrifūgas darba kamera ir noslēgta ar vāku ar pašaizvēršanās ierīci. Centrifūgas svars 8 kg.

Strādājot ar centrifūgu TsLN-2, aizliegts: strādāt bez zemējuma; palielināt griešanās ātrumu virs 8000 apgr./min; strādāt ar atvērtiem rotoru un centrifūgu vākiem; strādāt ar stikla mēģenēm ar rotora apgriezieniem virs 4000 apgr./min; novietojiet mēģenes, kas pildītas ar centrifugētu materiālu, nevis diametrāli pretēji.

Ar centrifugējamo materiālu pildīto diametrāli novietoto mēģeņu masas starpība nedrīkst pārsniegt 0,5 g. No polimērmateriāliem izgatavotās mēģenēs atdalītā šķidruma blīvums nedrīkst būt lielāks par 2 g/cm3, stikla mēģenēs - ne vairāk kā 1,5 g/cm3.

Leņķiskā maza izmēra centrifūga TsUM-1. Centrifūgai ir šķērsrotors šķidrumu vienlaicīgai centrifugēšanai četrās mēģenēs ar ietilpību 25 ml, četrās pa 10 ml un astoņās pa 5 ml. Rotora ātrums no 2000 līdz 8000 apgr./min tiek regulēts pa soļiem. Atdalīšanas koeficients sasniedz 6000. Rotora paātrinājuma laiks ir 8-10 minūtes. Centrifūga ir aprīkota ar elektrisko pulksteni, kas dod iespēju iestatīt centrifugēšanas laiku no 0 līdz 60 minūtēm, kam seko automātiska bremzēšana. Centrifūgas svars 16 kg.

Preparatīvā centrifugēšana ir viena no metodēm bioloģiskā materiāla izdalīšanai turpmākiem bioķīmiskiem pētījumiem. Ļauj izolēt ievērojamu skaitu šūnu daļiņu, lai visaptveroši izpētītu to bioloģisko aktivitāti, struktūru un morfoloģiju. Metode ir piemērojama arī pamata bioloģisko makromolekulu izolēšanai. Pielietošanas joma: medicīniskie, ķīmiskie un bioķīmiskie pētījumi.

Preparatīvās centrifugēšanas metožu klasifikācija

Sagatavojošo centrifugēšanu veic, izmantojot vienu no šīm metodēm:

• Izopikniks. To var veikt blīvuma gradientā vai parastajā veidā. Pirmajā gadījumā apstrādāto materiālu uzklāj uz buferšķīduma virsmas ar nepārtrauktu blīvuma gradientu un centrifugē, līdz daļiņas tiek sadalītas zonās. Otrajā gadījumā pētāmo barotni centrifugē, līdz veidojas daļiņu nogulsnes ar lielu molekulmasu, pēc tam pētāmās daļiņas tiek izolētas no iegūtā atlikuma.
• Līdzsvars. To veic smago metālu sāļu blīvuma gradientā. Centrifugēšana ļauj noteikt izšķīdušās testa vielas koncentrācijas līdzsvara sadalījumu. Pēc tam centrbēdzes paātrinājuma spēku ietekmē barotnes daļiņas tiek savāktas atsevišķā mēģenes zonā.

Optimālā metodoloģija tiek izvēlēta, ņemot vērā pētāmās vides mērķus un īpašības.

Preparatīvo laboratorijas centrifūgu klasifikācija

Atkarībā no konstrukcijas iezīmēm un darbības raksturlielumiem sagatavojošās centrifūgas var iedalīt 3 galvenajās grupās:

Vispārīgs mērķis. Maksimālais ātrums – 8000 apgr./min ar relatīvo centrbēdzes paātrinājumu līdz 6000 g. Universālās laboratorijas centrifūgas ir aprīkotas ar leņķa rotoriem vai rotoriem ar piekārtiem konteineriem bioloģiskā materiāla uzglabāšanai. Tiem ir raksturīga liela ietilpība no 4 dm 3 līdz 6 dm 3, kas ļauj izmantot standarta centrifūgas caurules ar tilpumu 10-100 dm 3 un traukus ar tilpumu ne vairāk kā 1,25 dm 3. Sakarā ar rotora stiprinājuma pie piedziņas vārpstas īpatnībām, caurulēm vai traukiem jābūt līdzsvarotiem un pēc svara jāatšķiras ne vairāk par 0,25 g.. Nav pieļaujams darbināt centrifūgu ar nepāra skaitu cauruļu. Kad rotors ir daļēji noslogots, tvertnes ar testa vidi jānovieto simetriski viens pret otru, tādējādi nodrošinot to vienmērīgu sadalījumu attiecībā pret rotora rotācijas asi.

• Express. Maksimālais ātrums – 25 000 apgr./min ar relatīvo centrbēdzes paātrinājumu līdz 89 000 g. Lai novērstu karsēšanu berzes spēku dēļ, kas rodas rotora rotācijas laikā, darba kamera ir aprīkota ar dzesēšanas sistēmu. Tie ir aprīkoti ar leņķa rotoriem vai rotoriem ar piekārtiem konteineriem bioloģiskā materiāla novietošanai. Ātrgaitas sagatavošanas jauda
  centrifūgas – 1,5 dm 3 .
• Ultracentrifūgas. Maksimālais ātrums – 75 000 apgr./min ar relatīvo centrbēdzes paātrinājumu līdz 510 000 g. Lai novērstu sasilšanu berzes spēku dēļ, kas rodas rotora rotācijas laikā, tie ir aprīkoti ar dzesēšanas sistēmu un vakuuma bloku. Ultracentrifūgas rotori ir izgatavoti no īpaši izturīga titāna vai alumīnija sakausējumiem. Lai samazinātu vibrācijas nevienmērīgas pildīšanas dēļ, rotoriem ir elastīga vārpsta.

Atsevišķā kategorijā jāiekļauj īpašas nozīmes sagatavošanas centrifūgas, kas paredzētas noteikta veida pētījumu veikšanai un konkrētu problēmu risināšanai. Šajā grupā ietilpst centrifūgas ar apsildes apvalku, atdzesēšanas centrifūgas un citas līdzīgas iekārtas.

Rotora konstrukcijas iezīmes sagatavošanās centrifūgās

Sagatavošanas centrifūgas ir aprīkotas ar leņķiskiem vai horizontāliem rotoriem:

Leņķveida rotori - mēģenes centrifūgas darbības laikā atrodas 20-35° leņķī pret rotācijas asi. Attālums, ko daļiņas veic līdz attiecīgajai mēģenes sieniņai, ir mazs, un tāpēc to sedimentācija notiek diezgan ātri. Sakarā ar konvekcijas strāvu, kas rodas centrifugēšanas laikā, fiksēta leņķa rotori tiek reti izmantoti, lai atdalītu daļiņas, kuru izmērs un īpašības izraisa būtiskas atšķirības nosēšanās ātrumos. Horizontālie rotori – caurules šāda veida rotoros ir montētas vertikāli. Rotācijas procesā centrbēdzes spēka ietekmē trauki ar apstrādāto materiālu pārvietojas horizontālā stāvoklī. Šīs konstrukcijas un darbības īpatnības ļauj samazināt konvekcijas parādības, tāpēc šāda veida rotori ir optimāli piemēroti daļiņu atdalīšanai ar dažādu sedimentācijas ātrumu. Sektoru cauruļu izmantošana ļauj papildus samazināt virpuļu un konvekcijas parādību ietekmi.

Rotora veids nosaka iekārtas lietošanas apjomu. Iespēja mainīt rotoru ļauj izmantot vienu un to pašu centrifūgas modeli dažādu problēmu risināšanai. Medicīniskās centrifūgas Centurion laboratorijai ir pieejamas uz grīdas vai galda versijās, kas ļauj izmantot iekārtu jebkurā telpā neatkarīgi no pieejamās telpas.

Centrifugēšanas metode ir balstīta uz daļiņu atšķirīgo uzvedību centrifūgas laukā, ko rada centrifūga. Paraugu, kas atrodas centrifugēšanas traukā, ievieto rotorā, ko darbina centrifūgas piedziņa. Lai atdalītu daļiņu maisījumu, ir jāizvēlas nosacījumu kopums, piemēram, griešanās ātrums, centrifugēšanas laiks un rotora rādiuss. Sfēriskām daļiņām nogulsnēšanās (sedimentācijas) ātrums ir atkarīgs ne tikai no paātrinājuma, bet arī no daļiņu rādiusa un blīvuma, kā arī no vides viskozitātes, kurā paraugs tiek nogulsnēts.

Centrifugēšanu var iedalīt divos veidos: sagatavošanās un analītiskā. Preparatīvo centrifugēšanu izmanto, ja ir nepieciešams izolēt daļu parauga turpmākai izpētei. Šo metodi izmanto, lai izolētu šūnas no suspensijas, bioloģiskām makromolekulām utt.

Analītiskā centrifugēšana tiek izmantota, lai pētītu bioloģisko makromolekulu uzvedību centrbēdzes laukā. Šī metode ļauj iegūt datus par molekulu masu, formu un izmēru, kas atrodas salīdzinoši nelielos parauga tilpumos. Ikdienas laboratorijas praksē visbiežāk sastopama sagatavošanas centrifugēšana.

Preparatīvās laboratorijas centrifūgas savukārt iedala grupās pēc to mērķa: preparatīvās ultracentrifūgas, vispārējas nozīmes centrifūgas un ātrgaitas centrifūgas. Vispārējas nozīmes centrifūgām ir vislielākais praktiskais pielietojums medicīnas laboratorijās, un to maksimālais ātrums ir līdz 6 tūkstošiem apgr./min. Šāda veida ierīču galvenā iezīme ir salīdzinoši lielā ietilpība - līdz 6 litriem, kas ļauj centrifugēšanai izmantot ne tikai centrifūgas mēģenes ar tilpumu līdz 100 ml, bet arī konteinerus līdz 1,25 litriem. Visās vispārējas nozīmes centrifūgās rotori ir stingri uzstādīti uz piedziņas vārpstas, tāpēc centrifugētajiem konteineriem jābūt diezgan precīzi līdzsvarotiem. Lai izvairītos no pārrāvuma, neievietojiet rotorā nepāra skaitu cauruļu; ja slodze ir nepilnīga, tvertnes jānovieto viens pret otru.

Ātrgaitas centrifūgām ir maksimālais ātrums 25 tūkstoši apgr./min un paātrinājums līdz 89 tūkstošiem g. Kamera, kurā atrodas rotors un centrifugētie paraugi, ir aprīkota ar dzesēšanas sistēmu, lai novērstu karsēšanu, ko izraisa berze, kad rotors griežas lielā ātrumā. Parasti šādas centrifūgas var darboties ar tilpumu līdz 1,5 litriem un ir aprīkotas ar leņķiskiem rotoriem vai rotoriem ar maināmiem kausiem.

Sagatavošanas ultracentrifūgas paātrina līdz 75 000 apgr./min, un to maksimālais centrbēdzes paātrinājums ir 510 tūkstoši g. Tie ir aprīkoti ar saldēšanas un vakuuma iekārtām, lai novērstu rotora pārkaršanu no berzes ar gaisu. Šo centrifūgu rotori ir izgatavoti no augstas stiprības titāna vai alumīnija sakausējumiem. Ultracentrifūgu vārpsta, atšķirībā no ātrgaitas un sagatavošanas centrifūgām, ir elastīga, lai samazinātu vibrāciju, kad tiek traucēts rotora līdzsvars. Tvertnēm rotorā jābūt rūpīgi līdzsvarotām ar grama desmitdaļu.