Центрифуги́рование, процесс разделения неоднородных систем с различными плотностями (например, суспензии, эмульсии) в центробежном поле, создаваемом вращением среды вместе с аппаратом. Центрифугированием разделяют системы, которые не могут быть разделены осаждением. Центрифугирование используют в химической, пищевой, нефтяной, атомной и других отраслях промышленности. Аппараты, в котором осуществляется центрифугирование, называются центрифугами. В центрифугах основной частью является вращающийся цилиндрический барабан – ротор. Ротор может иметь перфорированные стенки для проведения центробежного фильтрования либо сплошные стенки для проведения центробежного осаждения.

Центрифугирование.Центрифугирование.

Terelyuk / ShutterstockTerelyuk / Shutterstock

Основным параметром, характеризующим процесс центрифугирования, а также аппаратуру для его осуществления, является центробежный фактор разделения $К_ц$ – отношение центробежной силы, действующей на частицу массой $m$ в центробежном поле, к силе тяжести, действующей на ту же частицу в гравитационном поле: $К_ц= \frac{mω^2R}{mg}= \frac{ω^2R}{g}$, где $ω=2πn$ – угловая скорость вращения ротора; $n$ – частота вращения ротора; $g$ – ускорение свободного падения; $R$ – радиус ротора. Условно, центрифуги с $К_ц<4000$ называют нормальными, с $К_ц> 4000$ – сверхцентрифугами. Характеристикой работы центрифуг является также индекс производительности, определяемый как $Σ=πR^2К_ц$ и численно соответствующий площади поверхности осаждения гравитационного отстойника, которым можно заменить рассматриваемую центрифугу с сохранением показателей её разделения.

Промышленные центрифуги подразделяют: по характеру протекания процесса – непрерывного и периодического действия; по способу выгрузки осадка из ротора – с ручной выгрузкой, контейнерной (кассетной), вибрационной, инерционной, гравитационной (самовыгружающаяся), выгрузкой ножом, пульсирующим поршнем и шнеком; по расположению оси вращения ротора – вертикальные, горизонтальные и наклонные. К сверхцентрифугам относятся трубчатые центрифуги, применяемые в основном для разделения низкоконцентрированных эмульсий и суспензий, и тарельчатые сепараторы (содержат набор вращающихся с высокой скоростью тарелок), являющиеся отстойными сверхцентрифугами непрерывного действия. Для исследования и разделения высокомолекулярных соединений, а также биологических систем (вирусов и субклеточных частиц) применяют ультрацентрифугирование; осуществляется с помощью ультрацентрифуг с очень высокими $К_ц$(свыше 10⁵). Размер разделяемых частиц в этом случае составляет порядка 100 нм. Различают два типа ультрацентрифугирования: препаративное и аналитическое. В атомной промышленности центрифугирование используется для обогащения урана.