Zentrifugen

Geräte zur Trennung heterogener Gemische (flüssig-fest; flüssig-flüssig; gasförmig-gasförmig) unter der Ausnutzung der Zentrifugalkraft () in rotierenden, meist trommelförmigen Gefäßen nennt man Zentrifugen.

Beispiele für Zentrifugen:

Wäscheschleuder
Die nasse Wäsche befindet sich in einer Trommel, deren Wandung Löcher besitzt. Bei schneller Drehung der Trommel wird das Wasser an die Trommelwand getrieben und fliegt durch die Löcher heraus. Typische Drehfrequenz: 800 – 1000 Umdrehungen/Minute.

Milchzentrifuge
Die Vollmilch fließt längs der gestrichelten Pfeile in die Zentrifuge und wird in schnelle Rotation versetzt. Die spezifisch schwerere Magermilch wird durch die trichterförmigen Bleche nach unten in Richtung Gefäßwand getrieben. Der spezifisch leichtere Rahm bleibt in der Nähe der Drehachse. Typische Drehfrequenz: 9000 Umdrehungen/Minute.

Ultrazentrifuge
Zentrifugen mit Drehzahlen bis zu 1000000 Umdrehungen/Minute. In diesen Zentrifugen kann die Zentrifugalkraft das Millionenfache der Schwerkraft erreichen. Damit gelingt es z.B. in einer Flüssigkeit enthaltene kleinste Bakterien, ja sogar schon Makromoleküle am Rande der Trommel anzureichern. Aus der Absetzgeschwindigkeit (Sedimentationsgeschwindigkeit) kann man auf die Größe der Teilchen schließen bzw. ihr Molekülgewicht berechnen.

Für die Spaltreaktionen in Kernreaktoren benötigt man das nur zu 0,3% in der Natur vorkommende ²³⁵U Uranisotop. Weit häufiger kommt das geringfügig schwerere Uranisotop ²³⁸U im natürlichen Isotopengemisch vor. Um die beiden Uranisotope zu trennen, führt man sie in die gasförmige Verbindung UF₆ über (Uranhexafluorid) und beschickt eine Ultrazentrifuge mit dem Gas. Durch die höhere Zentrifugalkraft die auf die ²³⁸UF₆-Moleküle wirkt, werden diese außen angereichert, während die ²³⁵UF₆-Moleküle in Achsennähe bleiben. Bei diesen Ultrazentrifugen werden Umlaufgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 500 m/s erreicht.

Ph 11

Zentrifugen