همزن مغناطیسی
همزن مغناطیسی (Magnetic Stirrer) یک وسیله آزمایشگاهی است که از یک میدان مغناطیسی دوار تولید شده توسط یک آهنربای چرخان یا آهنربای الکتریکی ثابت استفاده می‌کند تا باعث چرخش میله همزن غوطه‌ور در مایع شود و در نتیجه محلول را به سرعت هم بزند یا مخلوط کند. در اکثر همزن‌های مغناطیسی مدرن، آهنرباها توسط یک موتور الکتریکی چرخانده می‌شوند. یک سیستم گرمایش کوپل شده برای گرم کردن مایع معمولاً بخشی از یک سیستم همزن مغناطیسی است. حجم‌های کوچک با ویسکوزیته پایین معمولاً می‌توانند با همزن‌های مغناطیسی هم زده شوند. برای جلوگیری از تداخل با میدان مغناطیسی، باید از لیوان‌های شیشه‌ای یا سایر بشرهای غیرفلزی با همزن‌ها استفاده شود. این همزن برای هم زدن در کارهای دانشگاهی، تجاری، کشاورزی، مراقبت‌های بهداشتی و غیره ایده‌آل است.
عملکرد همزن مغناطیسی
همزن مغناطیسی بر اساس اصول جذب بارهای مخالف و دفع بارهای همنام عمل می‌کند. سرعت هم زدن قابل تنظیم است و اغلب برای هم زدن حلال‌ها با ویسکوزیته‌های مختلف استفاده می‌شود. یک میکروموتور، یک آهنربا را برای ایجاد یک میدان مغناطیسی چرخشی که میله همزن را درون ظرف می‌چرخاند، به کار می‌اندازد و امکان انجام یک واکنش کاملاً مخلوط را فراهم می‌کند. این همزن مجهز به یک سیستم کنترل دما است که می‌تواند دمای نمونه را مطابق با الزامات آزمایش گرم و تنظیم کند و تضمین کند که مایع مخلوط شده الزامات آزمایش را برآورده می‌کند و در عین حال دمای مورد نیاز را حفظ می‌کند.
روش کار با همزن مغناطیسی
- ظرفی را که محلول مایع از قبل درون آن قرار دارد، آماده کنید.
- ظرف باید روی صفحه داغ قرار گیرد.
- برای روشن کردن صفحه داغ، آن را به برق وصل کنید.
- با فشار دادن دکمه تنظیم دما، دمای صفحه داغ را تنظیم کنید.
- میله همزن مغناطیسی را در ظرفی پر از محلول قرار دهید.
- سپس، دکمه تنظیم سرعت مغناطیسی همزن را در جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید تا سرعت همزن مغناطیسی تغییر کند. اگر سرعت هم زدن خیلی زیاد است، دکمه تنظیم همزن مغناطیسی را خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخانید.
- مخلوط مایع را تا زمانی که یکنواختی حاصل شود، هم بزنید.
- پس از اتمام کار، همزن مغناطیسی را از ظرف محلول مایع خارج کنید.
- برای خاموش کردن صفحه داغ، آن را از برق جدا کنید.
- از دست‌های داغ برای بلند کردن ظرف استفاده کنید.
اجزای همزن مغناطیسی
یک میله همزن و یک همزن صفحه داغ دو بخش اصلی یک همزن مغناطیسی هستند. یک آهنربای الکتریکی ثابت، یک صفحه داغ، یک دکمه کنترل دما و یک دکمه کنترل سرعت از جمله اجزای اضافی موجود در داخل دستگاه همزن صفحه داغ هستند.
صفحه بالایی یا صفحه داغ: معمولاً از فولاد ضد زنگ یا سرامیک برای صفحات همزن مغناطیسی استفاده می‌شود. سرامیک: سطح سفید صفحات داغ سرامیکی، آنها را برای تیتراسیون‌ها و سایر کارهایی که نیاز به دید رنگی واضح دارند، مناسب می‌کند. آنها همچنین مقاومت شیمیایی بالایی دارند و آنها را در هنگام کار با مواد شیمیایی خورنده که ممکن است روی سطح صفحه پاشیده شوند، ایده‌آل می‌کند. فولاد ضد زنگ: صفحه بالایی فولاد ضد زنگ، از آنجایی که جریان‌های گردابی (مانند آلومینیوم) تولید نمی‌کند، عمل اتصال و هم زدن بسیار قوی را ارائه می‌دهد.
میله همزن: اصطلاح "میله همزن" یا "میله چرخش" به یک آهنربای مستطیلی سفید کوچک با روکش تفلون اشاره دارد. تنها عملکرد این میله‌ها هم زدن محلول‌ها است. آنها به همراه یک موتور همزن کار می‌کنند. میله همزن در یک ظرف پر از مایع قرار می‌گیرد، سپس روی یک موتور همزن قرار می‌گیرد. میله می‌چرخد و وقتی موتور همزن روشن می‌شود، مایع هم زده می‌شود. شکل ظرف و ویسکوزیته محیط همزن، شکل میله همزن را تعیین می‌کند که می‌تواند هشت ضلعی، دایره‌ای و غیره باشد. ابعاد میله همزن از میلی‌متر تا چند سانتی‌متر متغیر است.
آهنربای الکتریکی ثابت: این آهنربا در داخل دستگاه همزن قرار می‌گیرد که به تولید میدان مغناطیسی و چرخاندن سوزن مغناطیسی (میله همزن) غوطه‌ور در مایع کمک می‌کند و در نتیجه یک عمل هم زدن با سرعت بالا به اندازه کافی برای همگن کردن مخلوط ایجاد می‌کند.
دکمه کنترل سرعت: از دکمه کنترل سرعت برای تنظیم سرعت چرخش (دور در دقیقه) میله همزن بسته به چگالی مایع یا نیازهای پروژه استفاده می‌شود.
دکمه کنترل دما: همزن مغناطیسی دارای یک دکمه برای کنترل دما است که دما را بر اساس اندازه ظرف، ویسکوزیته مایع و حجم آن کنترل می‌کند.
بازیاب میله همزن: این آهنرباها به طور دائم با میله PTFE (تفلون) تعبیه شده‌اند. این امر بازیابی ایمن و آسان همزن مغناطیسی و میله‌های اسپین را از نمونه‌های مایع محرک و خورنده در فلاسک‌های شیشه‌ای تسهیل می‌کند. با این حال، کمتر در همزن مغناطیسی استفاده می‌شود.
ویژگی‌های همزن مغناطیسی
- ظرفیت: بدیهی است که از آب جاری به ندرت برای هم زدن استفاده می‌شود. بنابراین، ظرفیت اسمی به طور قابل توجهی بالاتر از ظرفیت واقعی است. حداقل ۱ لیتر محلول سورفکتانت و تقریباً ۲۵۰ میلی‌لیتر امولسیون را می‌توان در ظرفیت‌های ۳ لیتری مدل‌های میکرو جای داد.
- حداکثر سرعت: سرعت بر حسب دور در دقیقه (rpm) اندازه‌گیری می‌شود. سرعت تقریباً ۱۰۰۰ دور در دقیقه است. با نسخه‌های قوی تا ۲۵۰۰ دور در دقیقه نیز امکان‌پذیر است.
- حداکثر دما و رطوبت مجاز: هنگام کار در آزمایشگاه مرطوب، در یک منطقه گرمسیری یا برنامه‌ریزی برای مخلوط کردن مواد داغ، باید به حداکثر دمای مجاز کارکرد و رطوبت دستگاه توجه کرد.
- ابعاد سطح نصب: اندازه بشرهایی که می‌توانید با هر همزن مغناطیسی استفاده کنید، توسط مساحت سطح تعیین می‌شود.
- آهنربا: آهنرباها در هر اندازه و شکل قابل تصوری وجود دارند، از جمله میله‌های ساده و سایر اشکال هندسی مانند بیضی، دیسک و غیره. بشر باید با اندازه میله همزن سازگار باشد، که معمولاً 0.5 تا 1.0 سانتی‌متر کوچکتر از قطر بشر است. بدون شک، هنگام کار با اندازه‌های مختلف بشر، به میله‌های مغناطیسی مختلفی نیاز است.
انواع همزن مغناطیسی
انتخاب اندازه، پیکربندی و کاربردهای همزن‌های مغناطیسی برای طبقه‌بندی آنها استفاده می‌شود. برخی از انواع همزن‌های مغناطیسی به شرح زیر است:
- همزن کوچک مغناطیسی
همزن‌های مغناطیسی آزمایشگاهی برای استفاده در آزمایشگاه‌ها جمع و جور هستند و به فضای کمتری نیاز دارند. آنها دارای کنترل‌های الکترونیکی هستند که کاربر را قادر می‌سازد سرعت را به طور دقیق مدیریت کند. این همزن می‌تواند در برابر مواد مخرب و خورنده در آزمایشگاه مقاومت کند. تنظیم‌کننده سرعت، چرخش در دقیقه (rpm) همزن را مدیریت می‌کند.
- همزن مغناطیسی با تایمر
به لطف همزن مغناطیسی با تایمر، موتور پس از مدت زمان مشخصی به طور خودکار خاموش می‌شود. یک تایمر داخلی، همزن را پس از گذشت مدت زمان از پیش انتخاب شده خاموش می‌کند. علاوه بر این، سرعت به طور خودکار کاهش می‌یابد و وزن به طور خودکار برداشته می‌شود.
- همزن مغناطیسی سنگین
همزن‌های مغناطیسی سنگین دارای ظرفیت اختلاط بالا هستند. آنها همچنین بسیار مقاوم هستند و مقاومت شیمیایی خوبی از خود نشان می‌دهند. آنها می‌توانند ابزار ایده‌آلی برای آزمایشگاه جهت استفاده برای یافته‌های دقیق باشند. اکثر واکنش‌های شیمیایی به همزن‌های مغناطیسی گرم‌شونده نیاز دارند.
- همزن مغناطیسی باتری‌دار
آنها را می‌توان در مکان‌هایی بدون برق یا سایر محیط‌های محدود استفاده کرد. آنها بیشتر در انکوباتورها استفاده می‌شوند، با باتری کار می‌کنند و دارای پایه‌های لاستیکی برای ایجاد پایداری هستند. آنها قابل حمل و سبک وزن هستند.
- همزن مغناطیسی توربینی با عملکرد هوایی
همزن مغناطیسی توربینی با عملکرد هوایی ابزاری ایده‌آل برای مخلوط کردن مایعات تا 1 لیتر محلول است. یک منبع هوای کم فشار این همزن مغناطیسی را به حرکت در می‌آورد. ویژگی مهم این همزن مغناطیسی این است که خطر جرقه زدن از منابع الکتریکی را از بین می‌برد.
کاربردهای همزن مغناطیسی
این دستگاه به طور گسترده در آزمایشگاه‌های شیمی برای انجام آزمایش‌های شیمیایی و سنتز با مخلوط کردن دو یا چند جزء استفاده می‌شود.
- برای تهیه محیط کشت میکروارگانیسم‌ها در آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی استفاده می‌شود.
- برای تهیه نمونه‌ها و انجام تجزیه و تحلیل در آزمایش‌های شیمی و زیست‌شناسی استفاده می‌شود.
- برای دستیابی به حداکثر راندمان استخراج ممکن از مواد گیاهی با کاهش مصرف حلال آلی به کار می‌رود.
- سایر کاربردها شامل تجزیه و تحلیل روغن، تعلیق خاک، تهیه محلول‌های بافر، اندازه‌گیری pH و غیره است که در آنها نیاز به ترکیب چندین نوع مایع برای دستیابی به اختلاط یکنواخت است.
ویژگی های اصلی همزن مغناطیسی
- این دستگاه امکان مخلوط کردن معرف‌ها را در دمای ثابت فراهم می‌کند.
- در یک ظرف دربسته، از جوشیدن شدید جلوگیری می‌کند.
- هم سرعت پاسخ‌دهی و هم سرعت تبخیر افزایش می‌یابد.
- از آنجایی که فقط یک میله مغناطیسی کوچک که می‌تواند به سرعت تمیز و ضدعفونی شود، باید درون نمونه قرار گیرد، هیچ احتمال آلودگی وجود ندارد.
- در مقایسه با همزن‌های الکترونیکی، آنها بهره‌وری و دقت عالی را تضمین می‌کنند و بی‌صدا و استفاده از آنها آسان است.
- میله همزن می‌تواند تا یک لیتر مایع را مخلوط کند و با سرعت‌های مختلف بچرخد.
- نمونه‌ها ممکن است برای چند ساعت یا حتی یک شب مخلوط شوند.
- عدم وجود قطعات خارجی متحرک منجر به عدم شکستگی و فرسودگی می‌شود.
- اندازه جمع و جوری دارد و فضای کمی را اشغال می‌کند.