Vad är gravitationsseparation?

Gravitetsseparation är en metod för att separera en suspension i dess enskilda komponenter. Det används ofta i medicinska miljöer för att separera röda blodkroppar från plasma och i metallurgiska industrier för att separera partiklar av olika metaller. Effektiv separering förlitar sig på partiklarnas olika tätheter och storlekar och fungerar genom att kombinera tyngdkrafter med motståndskraft mot rörelse. Den färdiga koncentrationen är ett förhållande mellan skillnaden mellan densiteten hos den tyngre partikeln och vätskan, och skillnaden mellan densiteten för den lättare partikeln och vätskan:

Koncentration = Dh - Df / Dl - Df

Det finns många sätt att uppnå gravitationsseparation, det vanligaste är statisk separering, centrifugering och jigging. För alla metoder är en korrekt vattenbalans i suspensionen viktig för att säkerställa effektiv separering, och vätskan måste vara fri från slem, vilket ökar viskositeten och hindrar partikelrörelse. För den mest effektiva tyngdkraftsseparationen bör partikelstorlekar vara relativt nära, med mycket små eller mycket stora partiklar avskärmade.

Den statiska metoden är gravitationsseparation när det är renast och förlitar sig bara på tyngdkraften för att uppnå separering. Suspensionen omrörs och lämnas sedan helt ostörd. När blandningen sätter sig kommer de större, tätare partiklarna att vila först och sätta sig på behållarens botten. De näst största och tätaste partiklarna kommer att sätta sig ovanpå och bilda ett distinkt lager. Processen fortsätter tills alla partiklarna sätts i respektive lager, med de mindre, lättare partiklarna ovanpå. Alla metoder för graviditetsseparation fungerar på detta sätt, men skiljer sig åt i de mekanismer som används för att underlätta separationen och påskynda processen.

Centrifugering är den separationsmetod som oftast används i medicinska miljöer, men används också ibland vid mer specialiserade metallurgiska operationer där små mängder och större partiklar är involverade. I fallet med blod, injiceras provet i ett gummitoppat glasrör och placeras en gång i en motbalanserad centrifug. Centrifugen tillåts snurra i mycket höga hastigheter, vilket ger centrifugalkrafter som skjuter partiklarna ned genom vätskan tills de samlas in i en kompakt massa i botten av röret. Vissa rör innehåller en gelseparator som är tyngre än plasma men lättare än blodcellerna och bildar en barriär för att förhindra att de två blandas igen efter centrifugering.

Jigging är en äldre, men ändå effektiv, gravitationsseparationsteknik som uppnår separering ner till 150 mikrometer. Den mest grundläggande jiggingmekanismen är att placera ämnet som ska separeras ovanpå en bädd av "trasiga", som kullager, i en vattenkammare. Det trasiga skiktet vilar på ett perforerat ark ovanpå en annan kammare, som sänder växlande sug och pulser genom trasan till toppen. Pulserna skramlar trasiga och skapar utrymmen för att de tyngre partiklarna kommer att falla igenom, och suget får dem att samlas i bottenkammaren. Lättare partiklar tvättas från ytan med ett konstant vattenflöde över ämnet i fråga och samlas i en separat behållare.