Co to jest separacja grawitacyjna?
Separacja grawitacyjna to metoda rozdzielania zawiesiny na poszczególne składniki. Jest powszechnie stosowany w warunkach medycznych do oddzielania czerwonych krwinek od osocza, aw przemyśle metalurgicznym do oddzielania cząstek różnych metali. Skuteczne oddzielanie zależy od różnych gęstości i rozmiarów cząstek stałych i działa poprzez połączenie sił grawitacji z oporem ruchu. Gotowe stężenie jest stosunkiem różnicy między gęstością cięższej cząstki i płynu, a różnicą między gęstością lżejszej cząstki i płynu:
Stężenie = Dh - Df / Dl - Df
Istnieje wiele sposobów osiągnięcia separacji grawitacyjnej, z których najczęstszą jest separacja statyczna, wirowanie i osadzanie. Dla wszystkich metod ważny jest właściwy bilans wodny w zawiesinie, aby zapewnić skuteczne oddzielanie, a płyn musi być wolny od szlamów, co zwiększa lepkość i utrudnia ruch cząstek. Aby uzyskać najbardziej efektywny rozdział grawitacyjny, rozmiary cząstek powinny być względnie bliskie, z bardzo małymi lub bardzo dużymi cząstkami odsłoniętymi.
Metoda statyczna to separacja grawitacyjna w najczystszej postaci i polega ona wyłącznie na grawitacji w celu uzyskania separacji. Zawiesinę miesza się, a następnie pozostawia całkowicie niezakłóconą. Gdy mieszanina się uspokoi, większe, gęstsze cząstki zatrzymają się jako pierwsze i opadną na dno pojemnika. Kolejne największe i najgęstsze cząstki osadzą się na wierzchu, tworząc odrębną warstwę. Proces ten trwa, dopóki wszystkie cząstki nie osadzą się w odpowiednich warstwach, z mniejszymi, lżejszymi cząsteczkami na wierzchu. Wszystkie metody separacji grawitacyjnej działają w ten sposób, ale różnią się mechanizmami zastosowanymi w celu ułatwienia separacji i przyspieszenia procesu.
Wirowanie jest metodą separacji najczęściej stosowaną w warunkach medycznych, ale czasami jest również stosowana w bardziej wyspecjalizowanych operacjach metalurgicznych, w których biorą udział małe ilości i większe cząstki. W przypadku krwi próbkę wstrzykuje się do szklanej probówki z gumową pokrywką, a po skrzepnięciu umieszcza się w przeciwwagi w wirówce. Wirówka może wirować z bardzo dużymi prędkościami, co wytwarza siły odśrodkowe, które popychają cząstki w dół przez płyn, dopóki nie zgromadzą się one w zwartą masę na dnie probówki. Niektóre probówki zawierają separator żelu, który jest cięższy od osocza, ale lżejszy od komórek krwi i stanowi barierę uniemożliwiającą ponowne wymieszanie obu po wirowaniu.
Jigowanie to starsza, ale wciąż skuteczna technika separacji grawitacyjnej, która pozwala uzyskać separację do 150 mikrometrów. Najbardziej podstawowy mechanizm osadzania polega na umieszczeniu rozdzielanej substancji na dnie „poszarpania”, takiego jak łożyska kulkowe, w komorze wodnej. Poszarpana warstwa spoczywa na perforowanym arkuszu na drugiej komorze, która przesyła naprzemienne ssanie i pulsuje przez poszycie na górę. Impulsy szarpią strzępiące się, tworząc przestrzenie dla cięższych cząstek, przez które mogą spaść, a ssanie powoduje ich gromadzenie w dolnej komorze. Lżejsze cząstki są wypłukiwane z powierzchni przez stały przepływ wody nad daną substancją i gromadzone w osobnym pojemniku.