Was ist Schwerkrafttrennung?
Die Schwerkrafttrennung ist eine Methode zur Trennung einer Suspension in ihre einzelnen Bestandteile. Es wird üblicherweise in medizinischen Einrichtungen verwendet, um rote Blutkörperchen von Plasma zu trennen, und in der metallurgischen Industrie, um Partikel verschiedener Metalle zu trennen. Eine effektive Trennung hängt von den unterschiedlichen Dichten und Größen der Partikel ab und kombiniert die Schwerkraft mit dem Widerstand gegen Bewegungen. Die Endkonzentration ist ein Verhältnis der Differenz zwischen der Dichte des schwereren Partikels und der Flüssigkeit zu der Differenz zwischen der Dichte des leichteren Partikels und der Flüssigkeit:
Konzentration = Dh - Df / Dl - Df
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, um eine Schwerkrafttrennung zu erreichen. Die häufigsten sind statische Trennung, Zentrifugation und Rütteln. Bei allen Methoden ist ein angemessener Wasserhaushalt in der Suspension wichtig, um eine effiziente Trennung zu gewährleisten. Die Flüssigkeit muss schleimfrei sein, was die Viskosität erhöht und die Partikelbewegung behindert. Für die effektivste Schwerkraftabscheidung sollten die Partikelgrößen relativ nahe beieinander liegen, wobei sehr kleine oder sehr große Partikel herausgesiebt werden.
Die statische Methode ist die Schwerkrafttrennung in ihrer reinsten Form und beruht ausschließlich auf der Schwerkraft, um eine Trennung zu erreichen. Die Suspension wird gerührt und dann völlig ungestört gelassen. Während sich die Mischung absetzt, kommen die größeren, dichteren Partikel zuerst zur Ruhe und setzen sich auf dem Boden des Behälters ab. Die nächstgrößeren und dichtesten Partikel setzen sich oben ab und bilden eine deutliche Schicht. Der Prozess wird fortgesetzt, bis sich alle Partikel in ihren jeweiligen Schichten abgesetzt haben und die kleineren, leichteren Partikel darauf liegen. Alle Methoden der Schwerkrafttrennung funktionieren auf diese Weise, unterscheiden sich jedoch in den Mechanismen, die zur Vereinfachung der Trennung und Beschleunigung des Prozesses angewendet werden.
Zentrifugation ist die in der Medizin am häufigsten eingesetzte Trennmethode, wird aber gelegentlich auch bei spezialisierteren metallurgischen Operationen eingesetzt, bei denen es um kleine Mengen und größere Partikel geht. Im Falle von Blut wird die Probe in ein mit Gummi überzogenes Glasröhrchen injiziert und, sobald sie geronnen ist, in eine ausbalancierte Zentrifuge gegeben. Die Zentrifuge kann sich mit sehr hohen Drehzahlen drehen, wodurch Zentrifugalkräfte erzeugt werden, die die Partikel durch die Flüssigkeit nach unten drücken, bis sie sich am Boden des Röhrchens zu einer kompakten Masse ansammeln. Einige Röhrchen enthalten einen Gel-Separator, der schwerer als das Plasma, aber leichter als die Blutzellen ist und eine Barriere bildet, die verhindert, dass sich die beiden Röhrchen nach dem Zentrifugieren erneut vermischen.
Jigging ist eine ältere und dennoch effektive Schwerkraft-Separationstechnik, die eine Separation von bis zu 150 Mikrometern erreicht. Der grundlegendste Rüttelmechanismus besteht darin, die zu trennende Substanz in einer Wasserkammer auf ein "zerlumptes" Bett wie Kugellager zu legen. Die Lappenschicht ruht auf einem Lochblech über einer anderen Kammer, die abwechselnd saugt und durch die Lappenschicht nach oben pulsiert. Die Impulse klappern auf und schaffen Räume, durch die die schwereren Partikel fallen können. Durch das Ansaugen sammeln sie sich in der unteren Kammer. Leichtere Partikel werden von der Oberfläche durch einen konstanten Wasserfluss über den betreffenden Stoff gespült und in einem separaten Behälter gesammelt.