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實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)操作及注意事項(xiàng)

離心是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力,加快液體中顆粒的沉降速度,把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。

 

離心機(jī)就是利用離心力使得需要分離的不同物料得到加速分離的機(jī)器。

 

離心機(jī)大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。

1.離心機(jī)分類

離心機(jī)主要分為過濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)兩大類。

過濾式離心機(jī)的主要原理是通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的離心力(配合適當(dāng)?shù)臑V材),將固液混合液中的液相加速甩出轉(zhuǎn)鼓,而將固相留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi),達(dá)到分離固體和液體的效果,或者俗稱脫水的效果。

沉降式離心機(jī)的主要原理是通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力,加快混合液中不同比重成分(固相或液相)的沉降速度,把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開。

2.實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)

實(shí)驗(yàn)用離心機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)頭產(chǎn)生的離心力,使懸浮液或乳濁液中不同密度、不同顆粒大小的物質(zhì)分離開來,或在分離的同時(shí)進(jìn)行分析的儀器。

分類:實(shí)驗(yàn)室常用電動(dòng)離心機(jī)有低速、高速離心機(jī)和低速、高速冷凍離心機(jī),以及超速分析、制備兩用冷凍離心機(jī)等多種型號(hào)。其中以低速(包括大容量)離心機(jī)和高速冷凍離心機(jī)應(yīng)用最為廣泛。

2.1 低速離心機(jī)

低速離心機(jī)是實(shí)驗(yàn)室中用于離心沉淀的常規(guī)儀器,具有性能穩(wěn)定、使用靈活、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、免疫學(xué)、血站等領(lǐng)域。低速離心機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,可分小型臺(tái)式和落地式兩類,配有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、調(diào)速器、定時(shí)器等裝置,操作方便。

低速離心機(jī)其轉(zhuǎn)速一般不超過4000rpm,轉(zhuǎn)速一般不超過4000rpm,最大容量為24L,實(shí)驗(yàn)室最常用于大量初級(jí)分離提取生物大分子、沉淀物等。

3.實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)工作原理

離心操作時(shí),將裝有等量試液的離心容器對(duì)稱放置在轉(zhuǎn)子四周的吊杯內(nèi),依靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力使試液分離。其相對(duì)離心力(RCF)的大小取決于試樣在離心時(shí)的旋轉(zhuǎn)半徑r和轉(zhuǎn)速n,其計(jì)算公式如下:   

RCF=1.118×10-5×n2×r(×g)……………………(1)

公式中:

n——表示轉(zhuǎn)速(r/min

r——旋轉(zhuǎn)半徑(cm)      

g——重力加速度單位(9.8牛頓/千克)

混合液中粒子分離沉淀所需時(shí)間T由下式計(jì)算:

T=27.4×(1nRmax-1nRmin)μ(min)…………………(2)

n2 r 2(σ-ρ)

公式中:

ρ——混合液密度(g/cm3

μ——混合液粘度(P

n ——轉(zhuǎn)速(r/min)                  

r ——轉(zhuǎn)子半徑(cm

σ ——粒子密度(g/cm3

Rmax——離心試液的底面至軸心的水平距離(cm

4.實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)操作使用流程

1.臺(tái)式高速離心機(jī)的工作臺(tái)應(yīng)平整堅(jiān)固,工作間應(yīng)整齊清潔,干燥并通風(fēng)良好。

2.檢查低速離心機(jī)調(diào)速旋鈕是否處在零位,外套管是否完整無損和墊有橡皮墊。

3.開啟離心蓋,將內(nèi)腔及轉(zhuǎn)頭擦拭干凈。

4.將離心的物質(zhì)轉(zhuǎn)移入合適的離心管中,其量以距離心管口1~2cm為宜,以免在離心時(shí)甩出。

5.將待離心的離心管放在臺(tái)秤上平衡,將平衡好的試管放在離心機(jī)十字轉(zhuǎn)頭的對(duì)稱位置上。

6.合上蓋板、接通電源。

7.設(shè)定定時(shí)。

8.選擇離心速度,離心機(jī)自行停止轉(zhuǎn)動(dòng)后,打開機(jī)蓋,取出離心樣品。

 

5.實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)注意事項(xiàng)

目前,實(shí)驗(yàn)室常用的是電動(dòng)離心機(jī),電動(dòng)離心機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度快,要注意安全,特別要防止在離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間,因不平衡或試管墊老化,而使離心機(jī)邊工作邊移動(dòng),直致從實(shí)驗(yàn)臺(tái)上掉下來,或因蓋子未蓋,離心管因振動(dòng)而破裂后,玻璃碎片旋轉(zhuǎn)飛出,造成事故。因此使用離心機(jī)時(shí),必須注意以下操作:

1)離心機(jī)套管底部要墊棉花或試管墊;經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)頭及實(shí)驗(yàn)用的離心管是否有裂紋、老化等現(xiàn)象,如有接應(yīng)及時(shí)更換。

2)電動(dòng)離心機(jī)如有噪音或機(jī)身振動(dòng)時(shí),應(yīng)立即切斷電源,及時(shí)排除故障。

 

6.實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)維護(hù)保養(yǎng)

1.離心機(jī)蓋上不要放置任何物質(zhì),每次使用完畢,務(wù)必清理內(nèi)腔和轉(zhuǎn)頭。

2.臺(tái)式高速離心機(jī)如較長(zhǎng)時(shí)間未使用,在使用前應(yīng)將離心機(jī)蓋開啟一段時(shí)間,干燥內(nèi)腔。

3.離心機(jī)經(jīng)長(zhǎng)期使用,磨損屬正?,F(xiàn)象。

4.離心管使用完后及時(shí)取出。

 

7.離心機(jī)的基本知識(shí)

離心機(jī),根據(jù)工作量的大小,主要從轉(zhuǎn)速和容量?jī)蓚€(gè)方面選擇。下面詳細(xì)介紹離心機(jī)的幾個(gè)常識(shí):

(1)轉(zhuǎn)速:離心機(jī)根據(jù)最大轉(zhuǎn)速的不同分為低速離心機(jī)(<1 0000 rpmmin),高速離心機(jī)(1 0000 rpmmin30000 rpmmin),超高速離心機(jī)(>30000 rpmmin),每個(gè)離心機(jī)都有額定的最大轉(zhuǎn)速,最大轉(zhuǎn)速指的是在空載情況下的轉(zhuǎn)速,但最大轉(zhuǎn)速根據(jù)轉(zhuǎn)子種類的不同、樣品質(zhì)量的大小而有差別。例如:一個(gè)離心機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是16000 rpmmin,說明在空載的時(shí)候轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn)16000次,加上樣品以后,轉(zhuǎn)速肯定會(huì)小于16000 rpmmin。轉(zhuǎn)子的不同,最大轉(zhuǎn)速也不同(一臺(tái)進(jìn)口離心機(jī)可選配多個(gè)轉(zhuǎn)子),所選擇離心機(jī)的最大轉(zhuǎn)速要高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速。如:目標(biāo)轉(zhuǎn)速是16000 rpm/mIn,所選擇離心機(jī)的最大轉(zhuǎn)速必須高于16000 rpmmin

(2)溫度:有些樣品(如蛋白質(zhì),細(xì)胞等)在高溫環(huán)境下會(huì)破壞,這就要選擇冷凍離心機(jī),冷凍離心機(jī)都有額定的溫度范圍。離心機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候所產(chǎn)生熱量和離心機(jī)的制冷系統(tǒng)平衡在一定溫度(一般冷凍離心的樣品需要保持在3℃~8),具體能達(dá)到多少也和轉(zhuǎn)子有關(guān),如一個(gè)離心機(jī)的額定溫度范圍為-10℃~60℃,裝上水平轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候可以達(dá)到3℃左右,如果是角轉(zhuǎn)子可能只到7℃左右。

(3)容量:每次需要離心多少個(gè)樣品管?每個(gè)樣品管需要多少容量?這些因素決定一個(gè)離心機(jī)的總?cè)萘?,?jiǎn)單的來說離心機(jī)的總?cè)萘?/span>=每個(gè)離心管的容量×離心管個(gè)數(shù),總?cè)萘亢凸ぷ髁康拇笮∈窍嗥ヅ涞摹?/span>

(4)轉(zhuǎn)子:離心機(jī)的轉(zhuǎn)子主要分為兩種,水平轉(zhuǎn)子:運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)吊藍(lán)處于水平狀態(tài),與轉(zhuǎn)軸成直角,樣品將沉淀集中于離心管的底部:角轉(zhuǎn)子:離心容器與轉(zhuǎn)軸成一固定角度,樣品將沉淀集中于離心管底部及靠近底部的側(cè)壁。如果希望分離的樣品集中于離心管的底部就選擇水平轉(zhuǎn)子,如果希望樣品集中于離心管的底部和靠近底部的側(cè)壁上就要選擇角轉(zhuǎn)子。

還有一些特殊試驗(yàn)或特殊樣本需要特殊的轉(zhuǎn)子如:大容量吊籃(多用于血站)、酶標(biāo)板轉(zhuǎn)子、載玻片轉(zhuǎn)子、PCR轉(zhuǎn)子、試管架轉(zhuǎn)子和毛細(xì)管轉(zhuǎn)子等。轉(zhuǎn)子都有固定的規(guī)格,它是和離心機(jī)的容量結(jié)合起來的,如36×5 ml的角轉(zhuǎn)子,既決定了轉(zhuǎn)子的類型也決定了離心機(jī)的容量,所以轉(zhuǎn)子的選擇非常重要。

(5)控制系統(tǒng):高檔的離心機(jī)都采用了微電腦控制系統(tǒng),這些控制系統(tǒng)不但能確保離心機(jī)安全的運(yùn)行還能自動(dòng)完成工作任務(wù)?,F(xiàn)在很多離心機(jī)都有較好的人性化的控制系統(tǒng).比如:轉(zhuǎn)子識(shí)別功能,安全鎖功能,故障提示功能,加速和減速曲線等等。

除以上幾點(diǎn)之外還要注意一些細(xì)節(jié)和必要的配件。離心機(jī)的主要部件是電機(jī),電機(jī)分為帶碳刷電機(jī)和無碳刷電機(jī),前者已經(jīng)淘汰,現(xiàn)在的離心機(jī)大多都是無碳刷電機(jī),有的電機(jī)還帶有剎車功能。

    冷凍離心機(jī)在制冷方面也有區(qū)別,現(xiàn)在環(huán)保的技術(shù)當(dāng)然是無氟制冷。除此之外還要考慮噪音問題,盡量選擇噪音較小的離心機(jī),這樣能保持舒適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

在配件方面也要謹(jǐn)慎,有些實(shí)驗(yàn)要用特殊的離心管(離心有毒樣品或者需要超高速離心的樣品),這樣的離心管就必須配有相應(yīng)的管套,才能更安全。

 

8.不同實(shí)驗(yàn)用離心機(jī)區(qū)別

 ① 普通(非冷凍)離心機(jī) 這類離心機(jī)構(gòu)造較簡(jiǎn)單,可分小型臺(tái)式和落地式兩類,配有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、調(diào)速器、定時(shí)器等安裝,操作便當(dāng)。低速離心機(jī)轉(zhuǎn)速普通不超越4000rpm,臺(tái)式高速離心機(jī)最大轉(zhuǎn)速可達(dá) 18000rpm。

② 低速冷凍離心機(jī) 轉(zhuǎn)速普通不超越4000rpm,最大容量為2~4L,在實(shí)驗(yàn)室中最常用于大量初級(jí)分別提取生物大分子、沉淀物等。其轉(zhuǎn)頭多用鋁合金制的甩平式和角式兩種離心管有硬質(zhì)玻璃、聚乙烯硬塑料和不銹鋼管多種型號(hào)。離心機(jī)裝配有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、定時(shí)器、調(diào)整器(速度指示)和制冷系統(tǒng)(溫度可調(diào)范圍為-20~+40℃),可依據(jù)離心物質(zhì)所需,改換不同容量和不同型號(hào)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)頭。

③ 高速冷凍離心機(jī) 轉(zhuǎn)速可達(dá)20000rpm 以上,除具有低速冷凍離心機(jī)的性能和構(gòu)造外,高速離心機(jī)所用角式轉(zhuǎn)頭均用鈦合金和鋁合金制成。離心管為具蓋聚乙烯硬塑料制品。這類離心機(jī)多用于搜集微生物、細(xì)胞碎片、細(xì)胞、大的細(xì)胞器、硫酸沉淀物以及免疫沉淀物等。

 ④ 超速離心機(jī) 轉(zhuǎn)速可達(dá)30000rpm 以上,能使亞細(xì)胞器分級(jí)分別,并用于蛋白質(zhì)、核酸分子量的測(cè)定等。其轉(zhuǎn)頭為高強(qiáng)度鈦合金制成,可依據(jù)需求改換不同容量和不同型號(hào)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)頭。超速離心機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)有兩種,一種為調(diào)頻電機(jī)直接升速,另一種為經(jīng)過變速齒輪箱升速。為了避免驅(qū)動(dòng)電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)熱,裝有冷卻驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)(風(fēng)冷、水冷),限速器、記時(shí)器、轉(zhuǎn)速記載器等。此外,超速離心機(jī)還裝配有抽真空系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)



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