離心機的分類和離心分離原理

離心機的分類和離心分離原理
生化分析離心機（以下簡稱離心機）是一種利用離心力和離心沉降原理，對溶液中密度，形狀和大小不同的物質(zhì)粒子進(jìn)行分離、濃縮和提純的儀器。
自1924 年世界上第一臺離心機問世以來，從分離牛奶乳油開始，很快發(fā)現(xiàn)它是研究金屬膠體微粒、研究生物細(xì)胞、亞細(xì)胞和高分子化合物的重要工具。世界各國競爭開發(fā)研制，產(chǎn)品遍布包括中國在內(nèi)的世界各地。中國從60 年代開始研制生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡單的低速離心機，80 年代末，已能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的變頻驅(qū)動、微機控制的低速、高速離心機系列產(chǎn)品。隨著中國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)離心機已成為中國生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、農(nóng)林、石化、輕工等科研單位和大專院校必備的儀器和生產(chǎn)設(shè)備。 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗機| 扭力計| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計| 平衡儀|
分類：生化分析離心機按最高轉(zhuǎn)速分為低速離心機（≤8000r / min）、高速離心機（8000～28000r/min）和超速離心機（28000～120000r / min）。
　　按用途分為制備型離心機和分析型離心機。制備型離心機可控制離心速度、溫度和時間，用于分離、濃縮和提純?nèi)芤褐械牧Ｗ印７治鲂碗x心機不但可分離溶液中的粒子，而且可通過光學(xué)檢測系統(tǒng)對粒子離心沉降全過程進(jìn)行觀察、拍片和測量粒子的某些物理參數(shù)。
　　按結(jié)構(gòu)型式分為落地式離心機和臺式離心機。前者體積大，質(zhì)量重，底部有滾動輪和千斤螺桿。儀器直接安裝在堅固的地面上，通過千斤螺桿調(diào)節(jié)高度，使儀器保持水平。后者體積小，質(zhì)量輕，直接放在工作臺上。
　　此外，生化分析離心機還可按轉(zhuǎn)子制備容量大小分為大容量離心機和微量離心機；根據(jù)有無制冷系統(tǒng)分為冷凍離心機和普通離心機；根據(jù)連續(xù)分離要求將多臺離心機組合成三聯(lián)式和五聯(lián)式離心機等。
原理：如下圖所示，當(dāng)樣品溶液在扇形容池內(nèi)繞定軸旋轉(zhuǎn)時，樣品粒子在離心力場和重力場作用下產(chǎn)生沉降‘假設(shè)溶質(zhì)粒子不發(fā)生擴散，沉降速度取決于相對離心力場大小，溶質(zhì)粒子和溶劑粒子的物理特性等。



　　離心分離時，溶質(zhì)粒子沉降特性用單位離心力場下的沉降速度，即沉降系數(shù)S 表示。
（1）
式中，沉降系數(shù)S，定為Svedberg（S） , 1S=10-13s；ω是離心池的角速度，rad / s；r 是粒子距旋轉(zhuǎn)軸心的距離，cm； t是粒子完成沉降或遷移所需時間，s。
　　粒子沉降的速度根據(jù)斯托克斯定律得出：
（2） 
式中，d 為溶質(zhì)粒子直徑；η為溶劑粘度；ρ1為溶劑密度；ρ2為溶質(zhì)密度；
　　將式（1）積分，得
（3）
式中，（t2-t1）表示溶質(zhì)粒子從r1移至r2所需時間。
　　如下圖所示，溶質(zhì)粒子全部沉降至孔底的時間用t ，表示，那么
（4）



　　將式（2）代入式（4） 得
（5）
　　ts值取決于兩個因素：前者是被分離溶液的物理特性；后者是離心轉(zhuǎn)子特性。當(dāng)ρ2＜ρ1，分離時溶質(zhì)粒子向軸心飄移，如濃鹽溶液中的脂蛋白分離；如果溶液中含有多種不同的溶質(zhì)粒子，離心分離過程中不同的沉降系數(shù)在離心轉(zhuǎn)子內(nèi)形成不同界面。選用不同的轉(zhuǎn)速、溫度、離心時間和轉(zhuǎn)子，就能夠把溶液中不同溶質(zhì)粒子分離開。離心機正是利用離心分離技術(shù)和原理為滿足溶液中粒子分離必需的離心條件而設(shè)計的。