离心机分离的过程一般有离心过滤、离心沉降和高心分离三种。离心过滤过程常用来分离固体量较多,粒子较大的固液混合物,分离过程一般可分三个阶段:第一阶段,固体颗粒借离心力的作用沉积到转鼓内壁上形成滤渣层,滤液也借离心力的作用穿过转鼓的网孔而滤出。第二阶段,滤渣层在离心力的作用下被压紧,并将其中所含滤液压挤出去。第三阶段,滤渣层空隙中所含液体在离心力作用下,继续被排出,使滤渣进一步干燥。
离心沉降过程可用来分离含微小固林颗粒的悬浮液,分离过程一般可分为两个阶段:第一阶段,固体颗粒借离心力的作用沉积到转鼓内壁上。第二阶段,沉降在转鼓壁的颗粒层,在离心力作用下被压紧。当悬浮液中含固量较多时,沉降的颗粒大量积集,渣层很快地增厚,因此要求连续排渣。当悬浮液中含固量报少,可以看作单个颗粒在离心力作用下的自由沉降,渣层成长慢,可采用间歇排渣方法后者又称离心澄清过程。
离心分离过程是用米分离由重度不同的液体所形成的乳浊液,在离心力作用下液体按重度差别分层,然后分别引出。
离心澄清和离心分离,由于过程中分离的固相量报少或者两者都是液体,所以这种高心机较容易进行加料、排料的连续操作,但需要较高的分离因数才能很好分离,这种离心机又称分离机。
离心机是实验室常用的基础设备之一,在医院实验室应用非常广泛,离心机十分离血清,沉淀有形细胞,浓缩细菌,PCR试验等等必不可少的工具。
1、转速
离心机根据最大转速的不同分为低速离心机<10000rpm/min,高速离心机10000rpm/min~30000rpm/min,超高速离心机>30000rpm/min,每个离心机都有额定的最大转速,最大转速指的是在空载情况下的转速,但最大转速根据转子种类的不同、样品质量的大小而有差别。例如:一个离心机的额定转速是16000rpm/min,说明在空载的时候转子每分钟旋转16000次,加上样品以后,转速肯定会小于16000rpm/min。转子的不同,最大转速也不同;一台进口离心机可选配多个转子,国产离心机也有少数厂家成功研制出这类技术,比如TG16台式高速离心机、TGL16、TGL20台式高速冷藏离心机、等多款机型都可以配载16种转子,可以一机多用。水平转子可达到15000rpm/min,但角转子大约能达到14000rpm/min,具体的差别要详细咨询产品销售人员和生产厂的有关技术人员,所以在转速的选择上要慎重,所选择离心机的最大转速要高于目标转速。如:目标转速是16000rpm/mIn,所选择离心机的最大转速必须高于16000rpm/min。一般分离效果主要取决的不是转速,而是离心力,所以有时候转速没达到要求,只要离心力能达标也是一样的,实验时能达到你所需要的效果。
离心力计算公式:RCF=11.2×R×(r/min/1000)2 R代表离心半径,r/min代表转速。
2、温度
有些样品如蛋白质,细胞等在高温环境下会破坏,这就要选择冷冻离心机,冷冻离心机都有额定的温度范围。离心机在高速运转的时候所产生热量和离心机的制冷系统平衡在一定温度一般冷冻离心的样品需要保持在3℃~8℃,具体能达到多少也和转子有关,如一个离心机的额定温度范围为-10℃~60℃,装上水平转子在旋转的时候可以达到3℃左右,
如果是角转子可能只到7℃左右.这一点也要详细咨询产品销售人员和生产厂的有关技术人员。
3、容量
每次需要离心多少个样品管?每个样品管需要多少容量?
这些因素决定一个离心机的总容量,简单的来说离心机的总容量=每个离心管的容量×离心管个数,总容量和工作量的大小是相匹配的。
4、转子
离心机的转子主要分为两种,水平转子:运转时吊蓝处于水平状态,与转轴成直角,样品将沉淀集中于离心管的底部:角转子:离心容器与转轴成一固定角度,样品将沉淀集中于离心管底部及靠近底部的侧壁。如果希望分离的样品集中于离心管的底部就选择水平转子,如果希望样品集中于离心管的底部和靠近底部的侧壁上就要选择角转子。
还有一些特殊试验或特殊样本需要特殊的转子如:大容量吊篮多用于血站、酶标板转子、载玻片转子、PCR转子、试管架转子和毛细管转子等。转子都有固定的规格,它是和离心机的容量结合起来的,如36×5ml的角转子,既决定了转子的类型也决定了离心机的容量,所以转子的选择非常重要。
5、控制系统
高档的离心机都采用了微电脑控制系统,这些控制系统不但能确保离心机安全的运行还能自动完成工作任务。现在很多离心机都有较好的人性化的控制系统。比如:转子识别功能,安全锁功能,故障提示功能,加速和减速曲线等等。除以上几点之外还要注意一些细节和必要的配件。离心机的主要部件是电机,电机分为带碳刷电机和无碳刷电机,前者已经淘汰,现在的离心机大多都是无碳刷电机,有的电机还带有刹车功能。冷冻离心机在制冷方面也有区别,现在环保的技术当然是无氟制冷。除此之外还要考虑噪音问题,尽量选择噪音较小的离心机,这样能保持舒适的实验环境。在配件方面也要谨慎,有些实验要用特殊的离心管离心有毒样品或者需要超高速离心的样品,这样的离心管就必须配有相应的管套,才能更安全。还有一些特殊的样品容器不规则样品瓶、血袋等,这些细节和配件都要在选择离心机的时候考虑周详,否则就不能进行正常的工作。
安全使用离心机,首先必须正确安装好离心机,其次装样找平衡、铝合金不能受腐蚀、清理离心腔内的积水、避免断轴事故发生。下面进行详细介绍。
离心机正确安装:
1.电源电压:
电压波动要符合+10%以内的国家标准,否则一些厂家的离心机是不能正常运转。如果电压波动在此以上,建议用稳压器,以供符合此电网。
2.地线要牢:
房间的电源的布线要符合要求。我国是三相四线制。三相是工业电中的三相,使用三相电时零线与地线分开,更重要的是不管是三相工业电也好,一般的单相电也好,地线应可靠,以免漏电,地线不能接在暖气管、自来水管上。
3.地面要平整、牢固:
对大型离心机而言,在安装地点搬动地板要牢固,保证离心机的转子正常工作,不陷凹进去,安装固定处地面应平整且牢固。
4.找好水平:
找较准确的小型水平尺,离心机盖子打开,在主轴上找水平,通过调整4个脚轮旁边的调整螺栓的拧动来找好水平,注意其中1脚不能落空。
离心机装样应找平衡:
离心机在设计与制造时,对转子的加工误差带来的不平衡,已作了动平衡试验的补救,但凡是离心机,都有其允许的装样不平衡量。离心机厂商为了在离心机允许的最大不平衡限量这一指标上与其他厂家竞争,尽量给出较大值。在这较大值上,离心机可以运转,但这时产生的不平衡力以每分钟n次频率猛然冲击轴承及支架,离心机是受损伤的。因此,用户对那些昂贵的离心机,尽量找好平衡后离心,对离心机的寿命有好处。
常清理离心腔内的积水:
离心机运转时使用制冷,由于空气的水分,在离心腔内结霜,停机后霜化为水。大部分国外的低速大容量离心机,没有排水孔,离心腔中水愈积愈多。此时,用户应自行拆下转子,清理积水。在重新安装转子时,一定要装好,避免出事故。
铝合金不受腐蚀:
离心机转子一般是用铝合金制造,当受腐蚀后强度降低,容易出事故。铝合金易受液体腐蚀,清洗后应用吹风机吹干,或倒置一段时间,确认干了才能使用。有的血站进口离心机,6个铝杯里应有的6个塑料托没有。塑料托中应放血袋,避免直接放在铝杯里。注意试管有无裂纹。若试管(尤其是反复使用的试管)有裂纹,万万不可使用,否则在使用中试管破裂会引起转子旋转中失去平衡,可引发断轴等恶性事故。
断轴事故:
转子没安放好,或装样品不平衡超过量太大,离心机开动。现代的进口离心机虽都有不平衡保护,即当不平衡量超过某一限时,应自动断电,令离心机停转。但在上述情况下,已经晚了,会出现恶性事故。恶性事故之一是断轴,由于高速旋转中突然断轴,离心转子没有了支撑,在离心腔中乱转乱撞,可使离心机整机转270°角度。此时,若旁边有人员或设备,会造成人员伤亡与毁坏设备的事故。
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