सेंट्रीफ्यूजेशन क्या है? किस विधि के लिए प्रयोग किया जाता है? शब्द "सेंट्रीफ्यूजेशन" का अर्थ है किसी पदार्थ के तरल या ठोस कणों को अलग-अलग अंशों में अलग करना, केन्द्रापसारक बलों का उपयोग करना। पदार्थों का यह पृथक्करण विशेष उपकरण - सेंट्रीफ्यूज के उपयोग के माध्यम से किया जाता है। विधि का सिद्धांत क्या है?
केन्द्रापसारक सिद्धांत
आइए परिभाषा पर अधिक विस्तार से विचार करें। सेंट्रीफ्यूजेशन एक विशेष उपकरण में अल्ट्रा-हाई-स्पीड रोटेशन द्वारा पदार्थों पर प्रभाव है। किसी भी अपकेंद्रित्र का मुख्य भाग रोटर होता है, जिसमें अलग-अलग अंशों में अलग की जाने वाली सामग्री के साथ टेस्ट ट्यूब स्थापित करने के लिए स्लॉट होते हैं। उच्च गति पर रोटर के घूमने के दौरान, केन्द्रापसारक बल काम में आता है। टेस्ट ट्यूब में रखे गए पदार्थों को घनत्व के स्तर के अनुसार अलग-अलग पदार्थों में विभाजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, भूजल के नमूनों को सेंट्रीफ्यूज करना तरल को अलग करता है और इसमें मौजूद ठोस पदार्थों को अवक्षेपित करता है।
लेखकविधि
पहली बार यह ज्ञात हुआ कि सेंट्रीफ्यूजेशन क्या है, वैज्ञानिक ए.एफ. लेबेदेव द्वारा किए गए प्रयोगों के बाद। मिट्टी के पानी की संरचना को निर्धारित करने के लिए एक शोधकर्ता द्वारा विधि विकसित की गई थी। पहले, इस उद्देश्य के लिए ठोस नमूनों को अलग करने के बाद तरल जमाव का उपयोग किया जाता था। सेंट्रीफ्यूजेशन विधि के विकास ने इस कार्य को बहुत तेजी से करना संभव बना दिया। इस पृथक्करण के लिए धन्यवाद, द्रव से पदार्थों के ठोस अंश को सूखे रूप में मिनटों में निकालना संभव हो गया।
सेंट्रीफ्यूजेशन के चरण
डिफरेंशियल सेंट्रीफ्यूजेशन उन पदार्थों के बसने से शुरू होता है जिनकी जांच की जानी है। सामग्री का ऐसा प्रसंस्करण टैंकों को बसाने में होता है। बसने के दौरान गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में पदार्थ के कण अलग हो जाते हैं। यह पदार्थों को केन्द्रापसारक बलों का उपयोग करके बेहतर पृथक्करण के लिए तैयार करने की अनुमति देता है।
इसके अलावा, टेस्ट ट्यूब में पदार्थों को फ़िल्टर किया जाता है। इस स्तर पर, तथाकथित छिद्रित ड्रम का उपयोग किया जाता है, जिन्हें ठोस कणों से तरल कणों को अलग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रस्तुत गतिविधियों के दौरान, सभी तलछट अपकेंद्रित्र की दीवारों पर बनी रहती है।
विधि लाभ
अलग-अलग पदार्थों को अलग करने के अन्य तरीकों की तुलना में, जैसे कि निस्पंदन या बसना, सेंट्रीफ्यूजेशन न्यूनतम नमी सामग्री के साथ एक अवक्षेप प्राप्त करना संभव बनाता है। इस पृथक्करण विधि के उपयोग से बारीक परिक्षिप्त निलंबनों को अलग करना संभव हो जाता है। परिणाम है5-10 माइक्रोन के आकार के कण प्राप्त करना। सेंट्रीफ्यूजेशन का एक अन्य महत्वपूर्ण लाभ छोटे संस्करणों 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 सेंट्रीफ्यूजेशन
जीव विज्ञान में, पदार्थों को अलग-अलग पदार्थों में अलग करने का उपयोग तब किया जाता है जब माइक्रोस्कोप के तहत परीक्षा की तैयारी तैयार करना आवश्यक हो। यहां सेंट्रीफ्यूजेशन जटिल उपकरणों - साइटोरोटर्स पर किया जाता है। इस तरह के उपकरण, टेस्ट ट्यूब के लिए स्लॉट के अलावा, नमूना धारकों, एक जटिल डिजाइन के सभी प्रकार के ग्लास स्लाइड से लैस हैं। प्राप्त सामग्री की गुणवत्ता और, तदनुसार, विश्लेषण के परिणामों से प्राप्त की जा सकने वाली उपयोगी जानकारी की मात्रा जीव विज्ञान में अनुसंधान करते समय अपकेंद्रित्र के डिजाइन पर निर्भर करती है।
तेल शोधन उद्योग में केंद्रापसारक
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 निकालना संभव हो जाता है, जिससे इसकी गुणवत्ता बढ़ जाती है। इस मामले में, तेल बेंजीन में घुल जाता है, फिर 60 oC तक गरम किया जाता है, और फिर केन्द्रापसारक बल के अधीन होता है। अंत में, पदार्थ में शेष पानी की मात्रा को मापें और यदि आवश्यक हो, तो प्रक्रिया को दोहराएं।
रक्त अपकेंद्रण
इस पद्धति का व्यापक रूप से चिकित्सा के लिए उपयोग किया जाता हैलक्ष्य। चिकित्सा में, यह आपको निम्नलिखित समस्याओं को हल करने की अनुमति देता है:
- प्लास्मफेरेसिस के लिए शुद्ध रक्त के नमूने प्राप्त करना। इन उद्देश्यों के लिए, रक्त कोशिकाओं को एक अपकेंद्रित्र में इसके प्लाज्मा से अलग किया जाता है। ऑपरेशन से वायरस, अतिरिक्त एंटीबॉडी, रोगजनक बैक्टीरिया, विषाक्त पदार्थों के रक्त से छुटकारा पाना संभव हो जाता है।
- दाता रक्ताधान के लिए रक्त तैयार करना। 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 का उपयोग आधान के लिए किया जाता है या बाद में उपयोग के लिए जमे हुए किया जाता है।
- प्लेटलेट मास का अलगाव। पदार्थ प्लेटलेट्स से समृद्ध रक्त प्लाज्मा से प्राप्त होता है। परिणामी द्रव्यमान का उपयोग चिकित्सा संस्थानों के सर्जिकल और हेमटोलॉजिकल विभागों में, आपातकालीन चिकित्सा, ऑपरेटिंग कमरों में किया जाता है। दवा में प्लेटलेट मास का उपयोग पीड़ितों में रक्त के थक्के में सुधार करना संभव बनाता है।
- एरिथ्रोसाइट द्रव्यमान का संश्लेषण। रक्त कोशिकाओं का सेंट्रीफ्यूजेशन एक विशेष तकनीक के अनुसार इसके अंशों के नाजुक पृथक्करण द्वारा होता है। एरिथ्रोसाइट्स से भरपूर तैयार द्रव्यमान का उपयोग रक्त की हानि, ऑपरेशन के मामले में आधान के लिए किया जाता है। एरिथ्रोसाइट मास 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 घूर्णन ड्रम को एक निश्चित गति से तेज करना और एक निश्चित क्षण में इसे रोकना संभव बनाता है। यह आपको रक्त को लाल रक्त कोशिकाओं, प्लेटलेट्स, प्लाज्मा, सीरम और में अधिक सटीक रूप से अलग करने की अनुमति देता हैथक्के अन्य शारीरिक द्रव्यों की भी इसी प्रकार जांच की जाती है, विशेष रूप से मूत्र की संरचना में पदार्थों को अलग किया जाता है।
सेंट्रीफ्यूज: मुख्य प्रकार
हमें पता चला कि सेंट्रीफ्यूजेशन क्या होता है। अब आइए जानें कि विधि को लागू करने के लिए किन उपकरणों का उपयोग किया जाता है। एक यांत्रिक या मैनुअल ड्राइव के साथ सेंट्रीफ्यूज या तो बंद या खुले होते हैं। मैनुअल ओपन डिवाइस का मुख्य काम करने वाला हिस्सा लंबवत स्थित घूर्णन अक्ष है। इसके ऊपरी हिस्से में, एक बार लंबवत रूप से तय होता है, जहां जंगम धातु की आस्तीन स्थित होती है। इनमें विशेष परखनलियाँ होती हैं, जो नीचे की ओर संकुचित होती हैं। रूई को आस्तीन के नीचे रखा जाता है, जिससे धातु के संपर्क में कांच की परखनली को नुकसान से बचना संभव हो जाता है। अगला, उपकरण गति में सेट है। कुछ समय बाद, तरल निलंबित ठोस से अलग हो जाता है। उसके बाद, मैनुअल सेंट्रीफ्यूज बंद कर दिया जाता है। परखनलियों के तल पर एक सघन, ठोस अवक्षेप केंद्रित होता है। इसके ऊपर पदार्थ का तरल भाग होता है।
यांत्रिक बंद प्रकार के सेंट्रीफ्यूज में टेस्ट ट्यूब को समायोजित करने के लिए बड़ी संख्या में आस्तीन होते हैं। ऐसे उपकरण मैनुअल वाले की तुलना में अधिक सुविधाजनक होते हैं। उनके रोटार शक्तिशाली इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा संचालित होते हैं और 3000 आरपीएम तक की गति बढ़ाने में सक्षम होते हैं। यह ठोस पदार्थों से तरल पदार्थों के बेहतर पृथक्करण को संभव बनाता है।
सेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान ट्यूब तैयार करने की विशेषताएं
ट्यूब जिनका उपयोग. के लिए किया जाता हैसेंट्रीफ्यूजेशन, समान द्रव्यमान की परीक्षण सामग्री से भरा होना चाहिए। इसलिए, यहां माप के लिए विशेष उच्च-सटीक पैमानों का उपयोग किया जाता है। जब एक अपकेंद्रित्र में कई ट्यूबों को संतुलित करने की आवश्यकता होती है, तो निम्न तकनीक का उपयोग किया जाता है। कांच के कंटेनरों की एक जोड़ी को तोलने और समान द्रव्यमान प्राप्त करने के बाद, उनमें से एक को मानक के रूप में छोड़ दिया जाता है। बाद के ट्यूबों को तंत्र में रखे जाने से पहले 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 टेस्ट ट्यूब में बहुत अधिक टेस्ट पदार्थ कभी नहीं रखा जाता है। कांच के कंटेनरों को इस तरह से भरा जाता है कि किनारे की दूरी कम से कम 10 मिमी हो। अन्यथा, अपकेंद्री बल के प्रभाव में पदार्थ परखनली से बाहर निकल जाएगा।
सुपरसेंट्रीफ्यूज
अत्यंत महीन सस्पेंशन के घटकों को अलग करने के लिए, पारंपरिक मैनुअल या मैकेनिकल सेंट्रीफ्यूज पर्याप्त नहीं हैं। इस मामले में, केन्द्रापसारक बलों के पदार्थों पर अधिक प्रभावशाली प्रभाव की आवश्यकता होती है। ऐसी प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन में सुपरसेंट्रीफ्यूज का उपयोग किया जाता है।
प्रस्तुत योजना के उपकरण छोटे व्यास की ट्यूब के रूप में एक अंधा ड्रम से सुसज्जित हैं - 240 मिमी से अधिक नहीं। इस तरह के ड्रम की लंबाई इसके 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 परावर्तकों से टकराता है जिन्हें फेंक दिया जाता हैडिवाइस की दीवारों पर सामग्री। प्रकाश और भारी तरल पदार्थों के अलग-अलग निकासी के लिए डिज़ाइन किए गए कक्ष भी हैं।
सुपरसेंट्रीफ्यूज के लाभों में शामिल हैं:
- पूर्ण जकड़न;
- उच्चतम पृथक्करण दर;
- कॉम्पैक्ट आकार;
- आणविक स्तर पर पदार्थों को अलग करने की संभावना।
समापन में
तो हमने जाना कि सेंट्रीफ्यूजेशन क्या होता है। वर्तमान में, जब समाधान के तलछट को अलग करना, तरल पदार्थ को शुद्ध करना और जैविक रूप से सक्रिय और रासायनिक पदार्थों के अलग-अलग घटकों को अलग करना आवश्यक होता है, तो विधि अपना आवेदन पाती है। आणविक स्तर पर पदार्थों को अलग करने के लिए अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज का उपयोग किया जाता है। सेंट्रीफ्यूजेशन विधि का सक्रिय रूप से रासायनिक, तेल, परमाणु, खाद्य उद्योगों के साथ-साथ चिकित्सा में भी उपयोग किया जाता है।
