離心機(jī)分離的過程一般有離心過濾、離心沉降和高心分離三種。離心過濾過程常用來分離固體量較多,粒子較大的固液混合物,分離過程一般可分三個階段:第一階段,固體顆粒借離心力的作用沉積到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成濾渣層,濾液也借離心力的作用穿過轉(zhuǎn)鼓的網(wǎng)孔而濾出。第二階段,濾渣層在離心力的作用下被壓緊,并將其中所含濾液壓擠出去。第三階段,濾渣層空隙中所含液體在離心力作用下,繼續(xù)被排出,使濾渣進(jìn)一步干燥。
離心沉降過程可用來分離含微小固林顆粒的懸浮液,分離過程一般可分為兩個階段:第一階段,固體顆粒借離心力的作用沉積到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上。第二階段,沉降在轉(zhuǎn)鼓壁的顆粒層,在離心力作用下被壓緊。當(dāng)懸浮液中含固量較多時,沉降的顆粒大量積集,渣層很快地增厚,因此要求連續(xù)排渣。當(dāng)懸浮液中含固量報少,可以看作單個顆粒在離心力作用下的自由沉降,渣層成長慢,可采用間歇排渣方法后者又稱離心澄清過程。
離心分離過程是用米分離由重度不同的液體所形成的乳濁液,在離心力作用下液體按重度差別分層,然后分別引出。
離心澄清和離心分離,由于過程中分離的固相量報少或者兩者都是液體,所以這種高心機(jī)較容易進(jìn)行加料、排料的連續(xù)操作,但需要較高的分離因數(shù)才能很好分離,這種離心機(jī)又稱分離機(jī)。
離心機(jī)是實驗室常用的基礎(chǔ)設(shè)備之一,在醫(yī)院實驗室應(yīng)用非常廣泛,離心機(jī)十分離血清,沉淀有形細(xì)胞,濃縮細(xì)菌,PCR試驗等等必不可少的工具。
1、轉(zhuǎn)速
離心機(jī)根據(jù)最大轉(zhuǎn)速的不同分為低速離心機(jī)<10000rpm/min,高速離心機(jī)10000rpm/min~30000rpm/min,超高速離心機(jī)>30000rpm/min,每個離心機(jī)都有額定的最大轉(zhuǎn)速,最大轉(zhuǎn)速指的是在空載情況下的轉(zhuǎn)速,但最大轉(zhuǎn)速根據(jù)轉(zhuǎn)子種類的不同、樣品質(zhì)量的大小而有差別。例如:一個離心機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是16000rpm/min,說明在空載的時候轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn)16000次,加上樣品以后,轉(zhuǎn)速肯定會小于16000rpm/min。轉(zhuǎn)子的不同,最大轉(zhuǎn)速也不同;一臺進(jìn)口離心機(jī)可選配多個轉(zhuǎn)子,國產(chǎn)離心機(jī)也有少數(shù)廠家成功研制出這類技術(shù),比如TG16臺式高速離心機(jī)、TGL16、TGL20臺式高速冷藏離心機(jī)、等多款機(jī)型都可以配載16種轉(zhuǎn)子,可以一機(jī)多用。水平轉(zhuǎn)子可達(dá)到15000rpm/min,但角轉(zhuǎn)子大約能達(dá)到14000rpm/min,具體的差別要詳細(xì)咨詢產(chǎn)品銷售人員和生產(chǎn)廠的有關(guān)技術(shù)人員,所以在轉(zhuǎn)速的選擇上要慎重,所選擇離心機(jī)的最大轉(zhuǎn)速要高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速。如:目標(biāo)轉(zhuǎn)速是16000rpm/mIn,所選擇離心機(jī)的最大轉(zhuǎn)速必須高于16000rpm/min。一般分離效果主要取決的不是轉(zhuǎn)速,而是離心力,所以有時候轉(zhuǎn)速沒達(dá)到要求,只要離心力能達(dá)標(biāo)也是一樣的,實驗時能達(dá)到你所需要的效果。
離心力計算公式:RCF=11.2×R×(r/min/1000)2 R代表離心半徑,r/min代表轉(zhuǎn)速。
2、溫度
有些樣品如蛋白質(zhì),細(xì)胞等在高溫環(huán)境下會破壞,這就要選擇冷凍離心機(jī),冷凍離心機(jī)都有額定的溫度范圍。離心機(jī)在高速運轉(zhuǎn)的時候所產(chǎn)生熱量和離心機(jī)的制冷系統(tǒng)平衡在一定溫度一般冷凍離心的樣品需要保持在3℃~8℃,具體能達(dá)到多少也和轉(zhuǎn)子有關(guān),如一個離心機(jī)的額定溫度范圍為-10℃~60℃,裝上水平轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的時候可以達(dá)到3℃左右,
如果是角轉(zhuǎn)子可能只到7℃左右.這一點也要詳細(xì)咨詢產(chǎn)品銷售人員和生產(chǎn)廠的有關(guān)技術(shù)人員。
3、容量
每次需要離心多少個樣品管?每個樣品管需要多少容量?
這些因素決定一個離心機(jī)的總?cè)萘浚唵蔚膩碚f離心機(jī)的總?cè)萘?每個離心管的容量×離心管個數(shù),總?cè)萘亢凸ぷ髁康拇笮∈窍嗥ヅ涞摹?/p>
4、轉(zhuǎn)子
離心機(jī)的轉(zhuǎn)子主要分為兩種,水平轉(zhuǎn)子:運轉(zhuǎn)時吊藍(lán)處于水平狀態(tài),與轉(zhuǎn)軸成直角,樣品將沉淀集中于離心管的底部:角轉(zhuǎn)子:離心容器與轉(zhuǎn)軸成一固定角度,樣品將沉淀集中于離心管底部及靠近底部的側(cè)壁。如果希望分離的樣品集中于離心管的底部就選擇水平轉(zhuǎn)子,如果希望樣品集中于離心管的底部和靠近底部的側(cè)壁上就要選擇角轉(zhuǎn)子。
還有一些特殊試驗或特殊樣本需要特殊的轉(zhuǎn)子如:大容量吊籃多用于血站、酶標(biāo)板轉(zhuǎn)子、載玻片轉(zhuǎn)子、PCR轉(zhuǎn)子、試管架轉(zhuǎn)子和毛細(xì)管轉(zhuǎn)子等。轉(zhuǎn)子都有固定的規(guī)格,它是和離心機(jī)的容量結(jié)合起來的,如36×5ml的角轉(zhuǎn)子,既決定了轉(zhuǎn)子的類型也決定了離心機(jī)的容量,所以轉(zhuǎn)子的選擇非常重要。
5、控制系統(tǒng)
高檔的離心機(jī)都采用了微電腦控制系統(tǒng),這些控制系統(tǒng)不但能確保離心機(jī)安全的運行還能自動完成工作任務(wù)。現(xiàn)在很多離心機(jī)都有較好的人性化的控制系統(tǒng)。比如:轉(zhuǎn)子識別功能,安全鎖功能,故障提示功能,加速和減速曲線等等。除以上幾點之外還要注意一些細(xì)節(jié)和必要的配件。離心機(jī)的主要部件是電機(jī),電機(jī)分為帶碳刷電機(jī)和無碳刷電機(jī),前者已經(jīng)淘汰,現(xiàn)在的離心機(jī)大多都是無碳刷電機(jī),有的電機(jī)還帶有剎車功能。冷凍離心機(jī)在制冷方面也有區(qū)別,現(xiàn)在環(huán)保的技術(shù)當(dāng)然是無氟制冷。除此之外還要考慮噪音問題,盡量選擇噪音較小的離心機(jī),這樣能保持舒適的實驗環(huán)境。在配件方面也要謹(jǐn)慎,有些實驗要用特殊的離心管離心有毒樣品或者需要超高速離心的樣品,這樣的離心管就必須配有相應(yīng)的管套,才能更安全。還有一些特殊的樣品容器不規(guī)則樣品瓶、血袋等,這些細(xì)節(jié)和配件都要在選擇離心機(jī)的時候考慮周詳,否則就不能進(jìn)行正常的工作。
安全使用離心機(jī),首先必須正確安裝好離心機(jī),其次裝樣找平衡、鋁合金不能受腐蝕、清理離心腔內(nèi)的積水、避免斷軸事故發(fā)生。下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。
離心機(jī)正確安裝:
1.電源電壓:
電壓波動要符合+10%以內(nèi)的國家標(biāo)準(zhǔn),否則一些廠家的離心機(jī)是不能正常運轉(zhuǎn)。如果電壓波動在此以上,建議用穩(wěn)壓器,以供符合此電網(wǎng)。
2.地線要牢:
房間的電源的布線要符合要求。我國是三相四線制。三相是工業(yè)電中的三相,使用三相電時零線與地線分開,更重要的是不管是三相工業(yè)電也好,一般的單相電也好,地線應(yīng)可靠,以免漏電,地線不能接在暖氣管、自來水管上。
3.地面要平整、牢固:
對大型離心機(jī)而言,在安裝地點搬動地板要牢固,保證離心機(jī)的轉(zhuǎn)子正常工作,不陷凹進(jìn)去,安裝固定處地面應(yīng)平整且牢固。
4.找好水平:
找較準(zhǔn)確的小型水平尺,離心機(jī)蓋子打開,在主軸上找水平,通過調(diào)整4個腳輪旁邊的調(diào)整螺栓的擰動來找好水平,注意其中1腳不能落空。
離心機(jī)裝樣應(yīng)找平衡:
離心機(jī)在設(shè)計與制造時,對轉(zhuǎn)子的加工誤差帶來的不平衡,已作了動平衡試驗的補(bǔ)救,但凡是離心機(jī),都有其允許的裝樣不平衡量。離心機(jī)廠商為了在離心機(jī)允許的最大不平衡限量這一指標(biāo)上與其他廠家競爭,盡量給出較大值。在這較大值上,離心機(jī)可以運轉(zhuǎn),但這時產(chǎn)生的不平衡力以每分鐘n次頻率猛然沖擊軸承及支架,離心機(jī)是受損傷的。因此,用戶對那些昂貴的離心機(jī),盡量找好平衡后離心,對離心機(jī)的壽命有好處。
常清理離心腔內(nèi)的積水:
離心機(jī)運轉(zhuǎn)時使用制冷,由于空氣的水分,在離心腔內(nèi)結(jié)霜,停機(jī)后霜化為水。大部分國外的低速大容量離心機(jī),沒有排水孔,離心腔中水愈積愈多。此時,用戶應(yīng)自行拆下轉(zhuǎn)子,清理積水。在重新安裝轉(zhuǎn)子時,一定要裝好,避免出事故。
鋁合金不受腐蝕:
離心機(jī)轉(zhuǎn)子一般是用鋁合金制造,當(dāng)受腐蝕后強(qiáng)度降低,容易出事故。鋁合金易受液體腐蝕,清洗后應(yīng)用吹風(fēng)機(jī)吹干,或倒置一段時間,確認(rèn)干了才能使用。有的血站進(jìn)口離心機(jī),6個鋁杯里應(yīng)有的6個塑料托沒有。塑料托中應(yīng)放血袋,避免直接放在鋁杯里。注意試管有無裂紋。若試管(尤其是反復(fù)使用的試管)有裂紋,萬萬不可使用,否則在使用中試管破裂會引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中失去平衡,可引發(fā)斷軸等惡性事故。
斷軸事故:
轉(zhuǎn)子沒安放好,或裝樣品不平衡超過量太大,離心機(jī)開動。現(xiàn)代的進(jìn)口離心機(jī)雖都有不平衡保護(hù),即當(dāng)不平衡量超過某一限時,應(yīng)自動斷電,令離心機(jī)停轉(zhuǎn)。但在上述情況下,已經(jīng)晚了,會出現(xiàn)惡性事故。惡性事故之一是斷軸,由于高速旋轉(zhuǎn)中突然斷軸,離心轉(zhuǎn)子沒有了支撐,在離心腔中亂轉(zhuǎn)亂撞,可使離心機(jī)整機(jī)轉(zhuǎn)270°角度。此時,若旁邊有人員或設(shè)備,會造成人員傷亡與毀壞設(shè)備的事故。