أجهزة الطرد المركزي للمختبر وأجهزة الطرد المركزي الصناعية

تنقسم أجهزة الطرد المركزي إلى أجهزة طرد مركزي صناعية وأجهزة طرد مركزي مختبرية.

تقوم GlanLab بشكل رئيسي بتطوير وتصنيع وبيع أجهزة الطرد المركزي المختبرية. يأتي العديد من العملاء لاستشارتنا في أجهزة الطرد المركزي الصناعية. استنادا إلى سنوات من التطوير العميق في مجال أجهزة الطرد المركزي، دعونا نقدم مقدمة موجزة عن أجهزة الطرد المركزي الصناعية.

1. ما هو جهاز الطرد المركزي المختبري؟

الطرد المركزي هو إجراء مختبري أساسي يستخدم جهاز طرد مركزي لفصل مكونات خليط معقد.

من خلال الطرد المركزي للعينات التجريبية بسرعات عالية للغاية، تتأثر المكونات الموجودة في الخليط بقوة الطرد المركزي، مما يتسبب في تحرك الجزيئات الأكثر كثافة بعيدًا عن المحور وتحرك الجزيئات الأقل كثافة نحو المحور.

تستقر هذه الجسيمات في قاع الأنبوب، لتشكل ما يسمى بالراسب، بحيث يمكن استخدام العينة المنفصلة، ​​أو السائل المتبقي الذي يسمى المادة الطافية، لمزيد من المعالجة أو التحليل.

2. ما هو جهاز الطرد المركزي الصناعي؟

جهاز الطرد المركزي الصناعي عبارة عن آلة فصل تستخدم قوة الطرد المركزي لفصل المواد الصلبة عن السوائل.

تمارس أجهزة الطرد المركزي قوة طرد مركزي أكبر بآلاف المرات من قوة الجاذبية. تؤدي هذه القوة إلى فصل المادة الصلبة عن السائل على الفور. علاوة على ذلك، يمكنها أيضًا فصل السوائل في حالة السوائل غير القابلة للامتزاج ذات الكثافات المختلفة. يمكنك اعتبار جهاز الطرد المركزي الصناعي بمثابة نسخة موسعة من جهاز الطرد المركزي المختبري، ولكن على نطاق أوسع مع تصميم متدفق. وهذا يعني أن المواد الصلبة والسوائل يتم فصلها باستمرار وتترك جهاز الطرد المركزي.

2.1. أنواع أجهزة الطرد المركزي الصناعية

تنقسم أجهزة الطرد المركزي الصناعية إلى فئتين رئيسيتين: الترشيح والترسيب.

أ. نوع الترشيح الطرد المركزي

تسمح الوسائط المسامية للسائل بمغادرة الشاشة مع الاحتفاظ بالمواد الصلبة في مرشح الطرد المركزي. يتجمع السائل المنفصل في الشاشة ويستنزف. بالنسبة لأجهزة الطرد المركزي المرشحة، تكون سرعات الدوران المنخفضة نسبيًا (قوى الطرد المركزي المنخفضة) كافية. إنها مناسبة لفصل كميات كبيرة من المواد الصلبة الخشنة عن السوائل. ومن الأمثلة على ذلك فصل السكريات البلورية من الشراب أو الرواسب الكيميائية من المواد الطافية. هناك آليات مختلفة لجمع المواد الصلبة المنفصلة. يتم وصف بعض هذه الطرق في الأقسام التالية. هناك مجموعة متنوعة من أجهزة الطرد المركزي الترشيح. تحتوي أجهزة الطرد المركزي القابلة للتقشير على وسائط من القماش يقوم المستخدم 'بتقشيرها' بالمواد الصلبة.

ب. الدورق الطرد المركزي

لا تستخدم أجهزة الطرد المركزي الدورق شاشات أو وسائط متدفقة أو مثقوبة. يستخدم جهاز الطرد المركزي هذا أسطوانة صلبة، تُعرف أيضًا باسم 'جهاز الطرد المركزي ذو الأسطوانة الصلبة'. تتسبب قوة الطرد المركزي في تجمع المواد الصلبة الأكثر كثافة على طول جدار الأسطوانة. وهكذا ينفصل السائل الأخف عن المادة الصلبة. يسمح ممر السائل للسائل المنفصل بالخروج من الأسطوانة.

ستؤدي نفس قوة الطرد المركزي أيضًا إلى ترسيب مختلف للسائلين غير القابلين للامتزاج. في هذه الحالة، يقوم جهاز الطرد المركزي بفصل المراحل الثلاث، السائلة والسائلة والصلبة. ويسمى هذا النوع من الفاصل بجهاز طرد مركزي ثلاثي الطور. تنقسم أجهزة الطرد المركزي ذات الأسطوانة الصلبة أيضًا إلى نوعين، وهما أجهزة الطرد المركزي الدورق وأجهزة الطرد المركزي القرصية.

2.2. الفرق بين الترشيح والطرد المركزي الدورق

2.2.1 تصميم الطبل

الفرق الرئيسي بين جهاز الطرد المركزي المرشح وجهاز الطرد المركزي الدورق هو تصميم الأسطوانة. تحتوي أجهزة الطرد المركزي المرشحة على شاشة تمريرية تسمح للسوائل بالمرور والاحتفاظ بالمواد الصلبة. يحتوي جهاز الطرد المركزي الدورق على شاشة للمواد الصلبة التي تفصل المواد الصلبة عن السوائل باستخدام الترسيب التفاضلي.

2.2.2 كفاءة الفصل

تختلف كفاءة حجم الجسيمات لأجهزة الطرد المركزي الصناعية اعتمادًا على تصميم أجهزة الطرد المركزي ومعلمات التشغيل الأخرى مثل معدل التدفق، ولزوجة السوائل، وقوة الطرد المركزي، وما إلى ذلك. ويحدد حجم الوسائط أو الشبكة في جهاز الطرد المركزي المرشح كفاءة حجم الجسيمات. وبالتالي، تقوم أجهزة الطرد المركزي بالترشيح بفصل الجزيئات التي يكون حجمها أكبر من حجم الثقوب الموجودة في جدار الوعاء أو الشاشة. تحد قدرة الفصل هذه من تطبيق أجهزة الطرد المركزي المرشحة على حجم محدد مسبقًا لوسائط الشاشة أو حجم الشبكة. ومع ذلك، تستخدم أجهزة الطرد المركزي الدورق قوة الطرد المركزي للفصل. تقوم البكرة بدفع جميع المواد الصلبة المنفصلة خارج وعاء الطرد المركزي، بغض النظر عن حجمها. لذلك، يمكن لأسطوانة المواد الصلبة أو جهاز الطرد المركزي الدورق فصل نطاق واسع من أحجام الجسيمات عن السوائل. بشكل عام، تتمتع أجهزة الطرد المركزي الدورق بكفاءة أعلى في حجم الجسيمات من أجهزة الطرد المركزي المرشحة.

2.2.3 الجاذبية أو قوة الطرد المركزي

تستخدم أجهزة الطرد المركزي الدورق الفرق بين الثقل النوعي للمواد الصلبة والسوائل للتأثير على الفصل. ولذلك، تمارس أجهزة الطرد المركزي هذه قوة طرد مركزي عالية (RCF) للفصل الفعال. تتطلب أجهزة الطرد المركزي المرشحة قوى جاذبية أقل لدفع السائل عبر فتحات الوعاء. عادةً ما يكون لجهاز الطرد المركزي الدورق قوة طرد مركزي تتراوح من 3000 جرام إلى 10000 جرام، في حين أن جهاز الطرد المركزي المرشح لديه قوة طرد مركزي أقل من 2000 جرام.

2.2.4 استخلاص المواد الصلبة المعزولة

يقوم جهاز الطرد المركزي الدورق بتفريغ المواد الصلبة المنفصلة بشكل مستمر أثناء عملية الترسيب. تعمل دوامة دوارة (أوجير) داخل الوعاء على دفع المواد الصلبة المنفصلة إلى الخارج. يقوم جهاز الطرد المركزي المرشح بتجميع المواد الصلبة المنفصلة، ​​والتي يتم كشطها بشكل دوري من الشبكة بواسطة الكاشطة.

2.2.5 فصل تصريف السائل

تسمح شاشة التدفق الخاصة بمرشح الطرد المركزي للسائل بالتدفق خارج الشاشة. يتم تصريف السائل المنفصل من وعاء الطرد المركزي عن طريق الجاذبية. يدور السائل المنفصل في جهاز الطرد المركزي الدورق بسرعة عالية. تعمل المضخة المدمجة على تحويل الطاقة الدورانية إلى ضغط، حيث يتم طرد السائل المنفصل.

2.2.6 الوسائط القابلة للإزالة

كما يوحي الاسم، تستخدم أجهزة الطرد المركزي المرشحة عادةً وسائط مرشح قابلة للاستبدال. يؤدي هذا التغيير في الوسائط إلى زيادة تكاليف العمالة والمواد. يستخدم جهاز الطرد المركزي الدورق الصافي للمواد الصلبة الجاذبية المتضخمة لفصل السوائل عن المواد الصلبة. هذا النوع من أجهزة الطرد المركزي لا يتطلب تغييرات في الوسائط، مما يوفر التكلفة والوقت.

2.3 تصميم أجهزة الطرد المركزي

تختلف أجهزة الطرد المركزي المصفق وأجهزة الطرد المركزي المرشحة بشكل أساسي في التصميم. فيما يلي الاختلافات الرئيسية بين أجهزة الطرد المركزي هذه.

2.3.1 الأجزاء المتحركة

تشير الأجزاء المتحركة في هذا القسم إلى تلك الموجودة داخل جهاز الطرد المركزي. تعد الشاشة الدوارة جزءًا متحركًا قياسيًا في جميع أجهزة الطرد المركزي. عادةً ما تحتوي أجهزة الطرد المركزي من النوع المرشح على كاشطات أو شفرات مفصلية تقوم بشكل دوري بكشط المواد الصلبة المنفصلة عن السطح الداخلي للوعاء. ثم تسقط المواد الصلبة المخدوشة من الشبكة بفعل الجاذبية. تعمل الدوامة الدوارة داخل وعاء الطرد المركزي على دفع المواد الصلبة المنفصلة إلى الخارج. إن قذف المواد الصلبة هو عملية مستمرة يتم فيها قذف المواد الصلبة من الشبكة الدوارة بسبب قوة الطرد المركزي.

2.3. 2 هيكل الشبكة

يحتوي جهاز الطرد المركزي المرشح على شبكة ذات فتحات لفصل السائل عن المواد الصلبة وتمرير السائل المنفصل من خلالها. يحدد حجم هذه الثقوب حجم الجزيئات المنفصلة. يحتوي جهاز الطرد المركزي الدورق على شبكة صلبة؛ ومن ثم، يُعرف أيضًا باسم جهاز الطرد المركزي الشبكي الصلب. لا توجد ثقوب تجعل جهاز الطرد المركزي الشبكي الصلب أكثر متانة ويدوم لفترة أطول.

2.3.3 الحماية من التآكل

تكون مناطق معينة من وعاء الطرد المركزي عرضة للتآكل بسبب ملامستها للجزيئات الكاشطة المتحركة. يعد تطبيق طلاء مضاد للتآكل أمرًا بالغ الأهمية لمتانة جهاز الطرد المركزي. تؤدي الجسيمات الصلبة التي تمر عبر الشبكة في جهاز الطرد المركزي المرشح إلى تآكل المسام وتوسيع حجمها بمرور الوقت. الحماية من تآكل هذه المسام ليست ممكنة دائمًا. تكون كاشطات أو محاريث المواد الصلبة الموجودة في أجهزة الطرد المركزي المرشحة عرضة للتآكل. طلاء السطح الصلب على شفرات المحراث يضمن مقاومة التآكل. تعمل الدوامة الدوارة الموجودة في وعاء جهاز الطرد المركزي على دفع المواد الصلبة إلى الخارج. تكون خيوط التمرير على اتصال دائم بالمواد الصلبة وتخضع للتآكل. إن تطبيق مواد مقاومة للتآكل مثل كربيد التنغستن يحمي دوارات التمرير من التآكل.