Khái niệm và cơ chế hoạt động máy ly tâm

1. Khái niệm chung về máy ly tâm và cơ chế hoạt động

Ly tâm là một quá trình được sử dụng để tách hoặc cô đặc các vật liệu lơ lửng trong môi trường chất lỏng. Cơ sở lý thuyết là do ảnh hưởng của trọng lực lên các phần tử (bao gồm các phân tử lớn) lơ lửng trong chất lỏng. Hai phần tử có khối lượng khác nhau sẽ lắng trong một ống ở những tốc độ khác nhau tương đương với trọng lượng.

Máy để thực hiện quá trình đó gọi là máy ly tâm.

Máy ly tâm là thiết bị sử dụng trong các lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau. Đặc biệt trong ngành y tế, được sử dụng trong các phòng xét nghiệm để tách, phân tích các tế bào, bào quan, máu, nước tiểu, Protein, DNA,...

Lực ly tâm tạo ra tỷ lệ đối với tốc độ quay của rotor (rpm) và khoảng cách giữa tâm của rotor và ống ly tâm. Bởi vậy, một quá trình ly tâm có thể sử dụng nhiều kích cỡ rotor để tạo ra độ linh động trong việc lựa chọn các điều kiện của máy ly tâm.

2. Phân loại máy ly tâm

Có nhiều cách để phân loại các kiểu ly tâm khác nhau. Trong thực tế máy ly tâm được phân loại như sau:

* Theo yếu tố phân ly gồm:

- Máy ly tâm thường: dùng để phân ly huyền phù có nồng độ khác nhau (trừ huyền phù mịn).

- Máy ly tâm tốc độ cao: dùng để phân ly huyền phù mịn và dung dịch keo.

* Theo công dụng của máy ly tâm

- Máy ly tâm dùng để lọc các huyền phù mà pha phân tán gồm các hạt tinh thể hoặc để tách nước của các vật liệu rắn ngậm nước.

- Máy lắng ly tâm dùng để phân riêng huyền phù khó lọc hoặc để lắng trong huyền phù có nồng độ thấp.

- Máy lắng ly tâm dùng để phân riêng huyền phù khó lọc hoặc để lắng trong huyền phù có nhiệt độ thấp.

- Máy phân ly dùng để phân riêng nhũ tương.

* Theo cấu tạo chỗ tựa của máy ly tâm gồm: kiểu đứng và kiểu treo.

* Theo vị trí của trục ly tâm có loại: Loại nằm ngang, loại nằm nghiêng và loại thẳng đứng.

* Theo phương pháp tháo bã gồm các loại: tháo bã bằng tay, bằng vít tải, bằng dao cạo, bằng thanh gạt hoặc thủy lực.

* Theo phương thức tổ chức quá trình gồm: Máy ly tâm làm việc gián đoạn hoặc liên tục.

Với mỗi máy ly tâm tùy theo ứng dụng và công nghệ để xếp các loại máy này vào các cách phân loại đã được liệt kê ở trên.

* Phân loại theo tốc độ quay

- Máy ly tâm tốc độ thấp

Các máy này thường có tốc độ cỡ vài ngàn vòng/phút (n.1000rpm)

- Máy ly tâm tốc độ cao (Highspeed centrifuges)

Các máy ly tâm tốc độ cao là các máy được sử dụng ở tốc độ tối đa từ 20.000 đến 25.000rpm. Các máy này chiếm một số lượng lớn, thường chúng được trang bị thêm thiết bị làm lạnh buồng Rotor.

- Siêu ly tâm (Ultra centrifuge)

Sự phát triển của các máy siêu ly tâm với khả năng có thể đạt được lực ly tâm vượt quá 500.000g (75.000rpm, r = 8cm) đã mở ra các lĩnh vực hoàn toàn mới trong nghiên cứu hoá sinh học.

3. Cấu tạo một số máy ly tâm

 

 

Máy ly tâm lắng làm trong huyền phù

 

 

Máy ly tâm làm việc gián đoạn tháo bã bằng dao

 

 

 

Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa

 

 

 

Máy ly tâm lắng liên tục tháo bã bằng vít xoắn