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Ausblick

Zentrifugen

Geräte zur Trennung heterogener Gemische (flüssig-fest; flüssig-flüssig; gasförmig-gasförmig) unter der Ausnutzung der Zentrifugalkraft (\({F_{ZF}} = m \cdot {\omega ^2} \cdot r\)) in rotierenden, meist trommelförmigen Gefäßen nennt man Zentrifugen. Beispiele für Zentrifugen sind

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.