Hvad er gravitationsseparation?
Tyngdekraftadskillelse er en metode til at adskille en suspension i dens individuelle komponenter. Det bruges ofte i medicinske omgivelser til at adskille røde blodlegemer fra plasma og i metallurgiske industrier til at adskille partikler af forskellige metaller. Effektiv adskillelse bygger på de forskellige tætheder og størrelser af det partikulære stof og fungerer ved at kombinere tyngdekraften med modstand mod bevægelse. Den færdige koncentration er et forhold mellem forskellen mellem densiteten af den tungere partikel og væsken og forskellen mellem densiteten af den lettere partikel og væsken:
Koncentration = Dh - Df / Dl - Df
Der er mange måder at opnå gravitationsseparation, hvor den mest almindelige er statisk adskillelse, centrifugering og jigging. For alle metoder er en korrekt vandbalance i suspensionen vigtig for at sikre effektiv adskillelse, og væsken skal være fri for slam, hvilket øger viskositeten og forhindrer partikelbevægelse. For den mest effektive gravitationsseparation skal partikelstørrelser være relativt tæt med meget små eller meget store partikler screenet ud.
Den statiske metode er gravitationsseparation på dets reneste og er kun afhængig af tyngdekraften for at opnå adskillelse. Suspensionen omrøres og efterlades derefter fuldstændig uforstyrret. Når blandingen sætter sig, vil de større, tættere partikler først hvile og sætte sig på bunden af beholderen. De næste største og tætteste partikler vil sætte sig ovenpå og danne et distinkt lag. Processen fortsætter, indtil alle partiklerne er bundfældet i deres respektive lag, med de mindre, lettere partikler på toppen. Alle tyngdekraftsmetoder fungerer på denne måde, men adskiller sig i de mekanismer, der anvendes til at lette adskillelse og fremskynde processen.
Centrifugering er den separationsmetode, der hyppigst anvendes i medicinske omgivelser, men anvendes også lejlighedsvis i mere specialiserede metallurgiske operationer, hvor små mængder og større partikler er involveret. I tilfælde af blod indsprøjtes prøven i et gummi-toppet glasrør, og når det først er koblet, anbringes det i en modbalanceret centrifuge. Centrifugen får lov til at rotere ved meget høje hastigheder, hvilket frembringer centrifugalkræfter, der skubber partiklerne ned gennem væsken, indtil de samles i en kompakt masse i bunden af røret. Nogle rør indeholder en gelseparator, der er tungere end plasmaet, men lettere end blodcellerne, og danner en barriere for at forhindre de to i at blandes igen efter centrifugering.
Jigging er en ældre, men alligevel effektiv, gravitationsadskillelsesteknik, der opnår adskillelse ned til 150 mikrometer. Den mest basale jiggingmekanisme involverer anbringelse af stoffet, der skal adskilles, ovenpå en seng med "fille", såsom kuglelejer, i et vandkammer. Ujævnelaget hviler på et perforeret ark oven på et andet kammer, der sender skiftevis sug og impulser gennem fusningen til toppen. Pulserne rasler ragging og skaber rum for de tungere partikler at falde igennem, og suget får dem til at samles i bundkammeret. Lettere partikler vaskes fra overfladen med en konstant strøm af vand over det pågældende stof og opsamles i en separat beholder.