Che cos'è la separazione per gravità?
La separazione per gravità è un metodo per separare una sospensione nei suoi singoli componenti. È comunemente usato in contesti medici per separare i globuli rossi dal plasma e nelle industrie metallurgiche per separare particelle di metalli diversi. Una separazione efficace si basa sulle diverse densità e dimensioni del particolato e funziona combinando le forze di gravità con la resistenza al movimento. La concentrazione finita è un rapporto tra la differenza tra la densità della particella più pesante e il fluido, e la differenza tra la densità della particella più leggera e il fluido:
Concentrazione = Dh - Df / Dl - Df
Esistono molti modi per ottenere la separazione per gravità, la più comune è la separazione statica, la centrifugazione e il jigging. Per tutti i metodi, un equilibrio idrico adeguato nella sospensione è importante per garantire una separazione efficiente e il fluido deve essere privo di melme, aumentando la viscosità e ostacolando il movimento delle particelle. Per la separazione per gravità più efficace, le dimensioni delle particelle devono essere relativamente vicine, con particelle molto piccole o molto grandi schermate.
Il metodo statico è la separazione per gravità nella sua forma più pura e si basa esclusivamente sulla gravità per ottenere la separazione. La sospensione viene agitata, quindi lasciata completamente indisturbata. Man mano che la miscela si deposita, le particelle più grandi e più dense si poseranno prima e si depositeranno sul fondo del contenitore. Le particelle più grandi e dense successive si depositeranno sulla parte superiore, formando uno strato distinto. Il processo continua fino a quando tutte le particelle non vengono depositate nei rispettivi strati, con le particelle più piccole e leggere in cima. Tutti i metodi di separazione per gravità funzionano in questo modo, ma differiscono nei meccanismi applicati per facilitare la separazione e accelerare il processo.
La centrifugazione è il metodo di separazione più frequentemente utilizzato in contesti medici, ma viene anche occasionalmente utilizzato in operazioni metallurgiche più specializzate in cui sono coinvolte piccole quantità e particelle più grandi. Nel caso del sangue, il campione viene iniettato in una provetta di vetro con rivestimento in gomma e, una volta coagulato, viene posto in una centrifuga controbilanciata. La centrifuga può girare a velocità molto elevate, producendo forze centrifughe che spingono le particelle verso il basso attraverso il fluido fino a quando non si accumulano in una massa compatta sul fondo del tubo. Alcune provette contengono un separatore di gel più pesante del plasma ma più leggero delle cellule del sangue e costituisce una barriera per impedire ai due di rimescolarsi dopo la centrifugazione.
Il jigging è una tecnica di separazione per gravità più antica, ma ancora efficace, che raggiunge la separazione fino a 150 micrometri. Il meccanismo jigging più basilare consiste nel posizionare la sostanza da separare su un letto di "sfilacciamento", come i cuscinetti a sfera, in una camera d'acqua. Lo strato irregolare poggia su un foglio perforato in cima a un'altra camera, che invia aspirazione e impulsi alternati attraverso lo sfregamento verso l'alto. Gli impulsi scuotono lo sfregio, creando spazi per far passare le particelle più pesanti e l'aspirazione fa sì che si accumulino nella camera inferiore. Le particelle più leggere vengono lavate dalla superficie da un flusso costante di acqua sulla sostanza in questione e raccolte in un contenitore separato.