يمكن أن يشير مصطلح أجهزة الطرد المركزي إلى آلة تحتوي على حاوية تدور بسرعة لفصل محتوياتها وفقًا للكثافة، وغالبًا ما تستخدم أجهزة الطرد المركزي لفصل السوائل المختلفة والجسيمات الصلبة عن السوائل، ويستخدم هذا الجهاز لعدد من الأغراض مثل التخصيب الذي يستخدم للصناعة ولكن الأجهزة يمكن استخدامها.
أجهزة الطرد المركزي
الطرد المركزي عبارة عن تقنية تستخدم لفصل الجزيئات عن المحلول، وفقًا لحجمها وشكلها وكثافتها ولزوجتها وسرعتها. يتم تعليق الجزيئات في وسط سائل وتوضع في أنبوب طرد مركزي، ثم يتم وضع الأنبوب في الدوار. يولد هذا الدوران حول المحور المركزي قوة طرد مركزي قوية. .
تستخدم هذه الشرح طريقة في العديد من الأغراض مثل المفاعلات النووية، وعلى الرغم من السلبيات النووية إلا أن هناك العديد من العوامل التي لا يمكن إنكارها، وهناك بعض العوامل التي لها تأثير على الطرد المركزي مثل كثافة العينات والمحلول ودرجة الحرارة واللزوجة وسرعة الدوران وغيرها.
جهاز الطرد المركزي هو جهاز لفصل الجزيئات عن المحلول من خلال استخدام الدوار. في علم الأحياء، تكون الجسيمات عادةً عبارة عن خلايا أو عضيات أو جزيئات كبيرة، يشار إليها جميعًا بالجزيئات. هناك نوعان من إجراءات الطرد المركزي، أحدهما تحضيري، حيث يكون الغرض منه عزل جزيئات محددة، والآخر تحليلي، ويشمل قياس الخواص الفيزيائية لجزيئات الرواسب، وعندما يدور الدوار في جهاز طرد مركزي، يكون الطرد المركزي. يتم تطبيق القوة على كل جسيم في العينة، ثم يترسب الجسيم بمعدل يتناسب مع قوة الطرد المركزي المطبقة عليه.
تؤثر أيضًا لزوجة محلول العينة والخصائص الفيزيائية للجسيمات على معدل الترسيب لكل جسيم، بينما في قوة الطرد المركزي الثابتة ولزوجة السائل، يكون معدل الترسيب للجسيم متناسبًا مع حجمه والفرق بين كثافة الجسيم. الجسيمات وكثافة المحلول.
مخترع أجهزة الطرد المركزي
يعود تاريخ جهاز الطرد المركزي الحديث إلى جهاز الذراع الدوار الذي صممه المهندس العسكري الإنجليزي بنيامين روبنز في القرن الثامن عشر، وفي عام 1864 طبق أنتونين برانتل هذه التقنية لفصل مكونات الحليب والقشدة، وفي عام 1875 قام ألكسندر شقيق برانتديل بتحسين هذه التقنية، إنشاء جهاز لاستخراج الدة بينما لا تزال أجهزة الطرد المركزي تستخدم لفصل مكونات الحليب، فقد توسع استخدامها ليشمل العديد من مجالات العلوم والطب الأخرى.
الطرد المركزي في الكيمياء
الطرد المركزي هو ترسب الجسيمات تحت تأثير قوة الطرد المركزي ويستخدم في عمليات الفصل، وفي أجهزة الطرد المركزي تُستخدم قوة تصل إلى 10000 مرة أكبر من قوة الجاذبية، وفي أجهزة الطرد المركزي الفائقة تصل إلى 600000 مرة.
تستخدم أجهزة الطرد المركزي في المعامل الكيميائية، والغرض منها فصل الدم والمواد السائلة عن أجزائها الرئيسية، من أجل استخدام كل جزء على حدة وتحليله ودراسته بشكل جيد. عملية الطرد المركزي، باستخدام محرك طرد مركزي بسرعة 2000 إلى 3000 دورة في الدقيقة، ويحدد المشغل الوقت اللازم للدوران.
سعر أجهزة الطرد المركزي لفصل مكونات الدم
تختلف الأسعار، ولكنها تتراوح عمومًا من 500 دولار إلى 2000 دولار. لا تستخدم أجهزة الطرد المركزي فقط لفصل مكونات الدم ولكن لها استخدامات عديدة مثل
1- يتم استخدام مجموعة كبيرة من أجهزة الطرد المركزي في المعامل في الكيمياء والأحياء والكيمياء الحيوية والطب السريري، وذلك لعزل وفصل السوائل، وتتنوع الأجهزة بشكل كبير في السرعة والسعة والتحكم في درجة الحرارة وغيرها من الخصائص.
2- يمكن لأجهزة الطرد المركزي في المختبر في كثير من الأحيان أن تحمل مجموعة من الدوارات الثابتة أو المتذبذبة، القادرة على حمل أعداد مختلفة من أنابيب الطرد المركزي، وتتنوع أدوات التحكم من الأجهزة البسيطة إلى النماذج القابلة للبرمجة القادرة على التحكم في معدلات التسارع والتباطؤ وسرعات التشغيل ودرجة حرارة أنظمة الحرارة و اخرين.
3- تقوم أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة بتدوير الدوارات وهذا يؤدي إلى القضاء على مقاومة الهواء والتحكم الدقيق في درجة الحرارة.
4- كما تستخدم أجهزة الطرد المركزي في المعامل لفصل الدم حيث ينقسم الدم إلى خلايا وبروتينات ومصل ويتم تحضير الحمض النووي وتنقية عينات الحمض النووي بواسطة أجهزة الطرد المركزي.
5- تستخدم أجهزة الطرد المركزي المتخصصة والبيولوجية لتركيز الخلايا للفحص المجهري.
الطرد المركزي الإنجليزية
اسم جهاز الطرد المركزي في اللغة الإنجليزية هو الطرد المركزي، وتحصل أجهزة الطرد المركزي على اسمها من قوة الطرد المركزي – القوة الافتراضية التي تسحب الأجسام الدوارة إلى الخارج، وقوة الجاذبية التي تسحب الأجسام الدوارة إلى الداخل، لذلك إذا كان الدلو يدور بسرعة كافية .
يتم سحب الماء إلى الداخل، وإذا كان الدلو مملوءًا بمزيج من الرمل والماء، فوفقًا لمبدأ الترسيب، سيتم سحب كل من الماء والرمل في الدلو إلى الحافة الخارجية للحاوية، ولكن الرمل الأكثر كثافة سوف تستقر الجزيئات في القاع، بينما جزيئات الماء الأخف ستندفع لأعلى.
أنواع أجهزة الطرد المركزي
تعتمد جميع أجهزة الطرد المركزي على نفس الشرح طريقة ولكنها تختلف في تطبيقاتها، والاختلافات الرئيسية بينها هي سرعة الدوران وتصميم الدوار، والدوار هو الوحدة الدوارة للآلة، والدوارات ذات الزاوية الثابتة تحتوي على عينات مع بزاوية ثابتة، بينما تحتوي دوارات الرأس المتذبذبة على مفصلة تسمح للعينة بالتأرجح للخارج مع زيادة معدل الدوران.
أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة تدور أجهزة الطرد المركزي فائقة السرعة بمعدلات عالية بحيث يمكن استخدامها لفصل الجزيئات ذات الكتل المختلفة أو حتى نظائر الذرات. اسحب الأثقل إلى الخارج وافصله عن النظير الأخف.
أجهزة الطرد المركزي للمختبر تدور أجهزة الطرد المركزي للمختبر أيضًا بمعدلات عالية. يحتوي هذا الجهاز على دوار به ثقوب مثقبة بزاوية لحمل أنابيب العينات. نظرًا لأن أنابيب العينات يتم وضعها بزاوية وتعمل قوة الطرد المركزي في المستوى الأفقي، فإن الجسيمات تتحرك مسافة صغيرة قبل استخدام هذه الآلات لعزل مكونات السوائل مثل فصل مكونات الدم وعزل الحمض النووي وتنقية العينات الكيميائية.
أجهزة الطرد المركزي الكبيرة يمكن استخدام أجهزة الطرد المركزي الكبيرة لمحاكاة الجاذبية العالية، حيث تكون الآلات بحجم غرفة أو مبنى، وتستخدم أجهزة الطرد المركزي البشرية لتدريب الطيارين، وإجراء البحوث العلمية المتعلقة بالجاذبية.
أجهزة الطرد المركزي الصناعية تستخدم أجهزة الطرد المركزي الصناعية لفصل مكونات الغرويات (مثل القشدة والدة من الحليب)، في تحضير المواد الكيميائية، وتنظيف المواد الصلبة، ومواد التجفيف، ومعالجة المياه. تعتمد بعض أجهزة الطرد المركزي الصناعية على شرح طريقة الترسيب في عملية الفصل. بينما يستخدم البعض الآخر مرشحًا للفصل، يتم استخدام أجهزة الطرد المركزي الصناعية لصب المعادن وتحضير المواد الكيميائية.
أجهزة الطرد المركزي ذات الاستخدام اليومي أجهزة الطرد المركزي متوسطة الحجم شائعة في الحياة اليومية، وتستخدم بشكل أساسي لفصل السوائل عن المواد الصلبة بسرعة. تستخدم الغسالات أجهزة طرد مركزي أثناء دورة العصر لفصل الماء عن الغسيل.