Co je to gravitační separace?
Gravitační separace je metoda rozdělení suspenze na jednotlivé složky. V lékařských zařízeních se běžně používá k oddělení červených krvinek od plazmy a v metalurgickém průmyslu k oddělení částic různých kovů. Účinné oddělení závisí na různých hustotách a velikostech částicové hmoty a pracuje kombinací gravitačních sil s odporem vůči pohybu. Konečná koncentrace je poměr rozdílu mezi hustotou těžší částice a tekutiny k rozdílu mezi hustotou lehčí částice a tekutiny:
Koncentrace = Dh - Df / Dl - Df
Existuje mnoho způsobů, jak dosáhnout gravitační separace, nejčastější je statická separace, odstřeďování a jigging. Pro všechny metody je pro zajištění účinné separace důležitá správná rovnováha vody v suspenzi a tekutina musí být bez kalů, což zvyšuje viskozitu a brání pohybu částic. Pro co nejúčinnější separaci gravitací by měly být velikosti částic relativně blízké, s velmi malými nebo velmi velkými částicemi vyčištěnými.
Statickou metodou je gravitační separace ve své nejčistší podobě a k dosažení separace se spoléhá pouze na gravitaci. Suspenze se míchá a potom se nechá zcela nerušená. Jakmile se směs usadí, větší, hustší částice se nejprve usadí a usadí se na dně nádoby. Další největší a nejhustší částice se usadí na vrcholu a vytvoří zřetelnou vrstvu. Proces pokračuje, dokud nejsou všechny částice usazeny do příslušných vrstev, přičemž menší, lehčí částice jsou navrchu. Všechny metody gravitační separace pracují tímto způsobem, ale liší se v použitých mechanismech pro usnadnění separace a urychlení procesu.
Centrifugace je metoda separace, která se nejčastěji používá v lékařských zařízeních, ale příležitostně se používá i ve specializovanějších metalurgických operacích, kde se podílí malá množství a větší částice. V případě krve se vzorek vstříkne do skleněné zkumavky s pryžovou vrstvou a po srážení se umístí do protiváhy odstředivky. Odstředivka se nechá odstředit při velmi vysokých rychlostech, což vytváří odstředivé síly, které tlačí částice dolů skrz tekutinu, dokud se nesbírají do kompaktní hmoty na dně zkumavky. Některé zkumavky obsahují gelový separátor, který je těžší než plazma, ale lehčí než krevní buňky, a tvoří bariéru, která zabraňuje opětovnému promíchání těchto dvou látek po odstředění.
Jigging je starší, ale stále účinná gravitační separační technika, která dosahuje separace až na 150 mikrometrů. Nejzákladnější mechanismus jiggingu spočívá v tom, že se látka, která má být separována, umístí na vodní loži na lože „ragging“, jako jsou kuličková ložiska. Ragging vrstva spočívá na perforovaném listu na vrcholu další komory, která vysílá střídavé sání a pulzuje skrz ragging nahoru. Pulzy rachotí a vytvářejí prostor pro těžší částice, které by mohly propadnout, a sání způsobí jejich shromažďování ve spodní komoře. Lehčí částice se z povrchu promývají konstantním proudem vody přes dotyčnou látku a shromažďují se v oddělené nádobě.