|
СКАЧАТЬ (12,0 Кб в архиве, формат - MS Word) |
|
|
ПРИ ПУБЛИКАЦИИ МАТЕРИАЛОВ ССЫЛКА НА ИСТОЧНИК ОБЯЗАТЕЛЬНА !!! |
|
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЦЕНТРИФУГИ
Классификация и рекомендации по использованию
А.И. Самбурский
Часть 3.
В третьей части изложены основные рекомендации по выбору режимов разделения смеси веществ на компоненты под действием центробежного поля в лабораторных центрифугах. Относительное центробежное ускорение А (безразмерная величина) это величина, показывающая, во сколько раз центробежное ускорение В в роторе центрифуги больше ускорения земного тяготения, обычно обозначаемое “g”.
|
А |
= |
В |
… (1) |
|
g |
Величина А рассчитывается по формуле (2)
А = 11,18 · 10-7 · r · n2 … (2)
где:
r – расстояние в мм от оси вращения ротора центрифуги до точки, для которой рассчитывается центробежное ускорение;
n – частота вращения ротора центрифуги в мин-1 (об/мин);
Пример 1
r = 150 мм, n = 5000 мин-1, требуется рассчитать А
А = 11,18 · 10-7 · 150 (5000)2 = 4192,5
Следует обратить внимание, что в проспектах на центрифуги часто указывают не величину А, а величину RCF равную Axg.
Также необходимо обратить внимание на то, что при выборе центрифуги потребитель зачастую указывает не требуемую величину А или RCF, а частоту вращения n, забывая о том, что при одном и том же значении n величина А или RCF (а именно от этого зависит время разделения) может быть существенно различной, что вытекает из (2).
Время разделения вещества t на фракции зависит от целого ряда параметров и определяется по формуле:
|
t |
= |
K |
…. (3) |
|
S |
Где:
t – время разделения вещества на фракции в часах.
K – так называемый К-фактор, рассчитываемый по формуле (4) в часах х секунду.
величина К-фактора для каждого ротора приводится в каталогах и проспектах наиболее “продвинутых” фирм-производителей лабораторных центрифуг. Чем меньше значение К-фактора, тем меньше время разделения вещества на фракции.
S – коэффициент седиментации, рассчитываемый по формуле (5) в секундах.
|
К |
= |
ln ( |
rmax |
) |
· 2,54 |
· 1011 |
… (4) |
||
|
rmin |
|||||||||
|
n2 |
|||||||||
где:
rmin – наименьшее расстояние от центра вращения до разделяемого вещества, в мм
rmax – расстояние от центра вращения до дна пробирки, в мм
|
S = |
∆ρ · d2 |
·5,55 · 1011 c …. (5) |
|
|
ή |
где:
∆ρ – πазность плотностей частицы и среды, в г · см3;
d – диаметр частицы, в см;
ή – динамическая вязкость, в мПа · с
Пример 2
Требуется определить время разделения крови на плазму и эритромассу при n=3000мин-1, rmin=150 мм, rmax=280 мм, S для эритроцитов 100000 с.
|
К |
= |
ln ( |
280 |
) |
· 2,54 |
0,62 · 2,54 · 1011 = 9 ·105 = 17497 ч · с |
|
150 |
||||||
|
(3000)2 |
||||||
|
t = |
17497 |
= 0,174 часа = 10,4 мин |
|
100000 |
Требуется определить время разделения тромбоцитов и плазмы при n=3500мин-1, rmin=240 мм, rmax=280 мм, S для тромбоцитов S=5000 с.
|
К |
= |
ln ( |
280 |
) |
· 2,54 |
0,148 · 2,54 · 1011 = 12,25 · 105 = 3068 |
|
240 |
||||||
|
(3500)2 |
||||||
|
t = |
3068 |
= 0,61 час = 36 мин |
|
5000 |
Ввиду того, что тромбоциты склонны к образованию агломератов, приводящему к увеличению S, на практике время осаждения может быть в 1,5-2 раза меньше, чем рассчитано по формуле (3).
Следует также иметь в виду, что, пользуясь формулами (3) и (4) можно по экспериментальным данным уточнить S, частоту вращения или К-фактор.
Пример 3
Экспериментально установлено, что через 8 минут центрифугирования при 3500 мин-1 (время разгона и торможения в 8 минут не включены) доза концентрированной крови полностью разделилась на плазму и эритромассу.
При rmax=280 мм, rmin=150 мм, требуется уточнить S.
Из формулы (3) определяем, что
|
S |
= |
K |
…. (6) |
|
t |
По формуле (4) рассчитываем К-фактор равный 12855.
Из формулы (6) определяем уточненное значение S
|
S |
= |
12855 |
= 96654 с |
|
0,133 |
Далее покажем, что при рациональном размещении разделяемого вещества в роторе центрифуги, можно существенно сократить время, затрачиваемое на разделение.
Пример 4
Требуется разделить за минимальное время 2 литра суспензии с S = 100000.
Вариант 1.
Разместим суспензию в 2 стакана центрифуги, имеющей ротор-крестовину с шестью литровыми стаканами.
n=3500мин-1, rmax=280 мм, rmin=150 мм
Расчет по формулам (3) и (4) дает значение t = 7,8 минут.
Вариант 2.
Разместим суспензию в шесть стаканов того же ротора. В этом случае rmax=280 мм, а rmin=230 мм.
При этом t = 2,5 мин, т.е. получается значительный выигрыш по времени разделения.
В том случае, если проводится разделение одного и того же образца при одном и том же уровне заполнения стаканов на одном и том же роторе, но при различных частотах вращения, можно руководствоваться формулой (7).
|
n12 |
= |
t2 |
……… (7) |
|
n22 |
t1 |
Пример 5
Разделение крови на плазму и эритромассу осуществлялось при 2500 мин-1 и на это требовалось 16 минут.
Сколько потребуется времени на разделение при частоте вращения 3500 мин-1.
|
t2 = |
t1 · n12 |
= |
16 · (2500)2 |
?8 минут |
|
n22 |
(3500)2 |
Выше изложены основные рекомендации по работе на лабораторных центрифугах.
Успешное использование центрифуг в лабораторной практике зависит как от технического состояния используемых центрифуг, так и от правильного выбора режимов разделения.
Следует иметь в виду, что, несмотря на кажущуюся простоту использования лабораторных центрифуг, на практике встречается большое количество ошибок, приводящих как к выходу из строя техники, так и получению ошибочных результатов анализа.