《离心分离技术》PPT课件

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1、离心分离技术第四章固液分离：第一选择为过滤，第二选择为离心分离。应用：A、难过滤的发酵液（d小、大、过滤v慢）、甚至不能过滤的悬浮液，及忌用助滤剂、或助滤剂无效的悬浮液；B、其他难分离的固液分离；C、互不相溶的液—液分离，如液液萃取；D、不同密度固体或乳浊液的密度梯度分离，如超离心分离缺点：A、分离得到的不是滤饼一样的半干物，而是浆状物；B、处理量小；C、设备复杂，价格贵，分离成本高。离心是利用旋转运动的离心力以及物质的沉降系数或浮力密度的差异进行分离、浓缩和提纯的一种方法。离心分离离心沉降利用固液两相的相对密度差无孔转鼓或管子悬浮液离心过滤利用离心力并通过过滤介质有孔转鼓悬浮液离心分离

2、和超离心利用不同溶质颗粒在溶液各部分分布的差异无孔转鼓或管子不同相对密度液体§4.1离心沉降当悬浮液静止不动时，由于重力场的作用，较大的悬浮颗粒会逐渐沉降，颗粒越重下沉越快，反之会上浮。但很小的颗粒不仅沉降速度慢，而且扩散现象严重，很难或根本无法沉降。这样就需离心的方法产生出离心力场，使之产生沉降。一、离心沉降原理1、离心力（centrifugalforce，Fc）离心作用是根据在一定角度速度下作圆周运动的任何物体都受到一个向外的离心力进行的。离心力（Fc）的大小等于离心加速度ω2X与颗粒质量m的乘积，即：其中ω是旋转角速度，以弧度/秒为单位；X是颗粒离开旋转中心的距离，以cm为单位；m是

3、质量，以克为单位。根据Fr对离心机分类：常速离心机:Fr＜3000g中速离心机:3000g＞Fr＜50000g高速离心机:Fr＞50000g超高速离心机:Fr=20000-1000000g同一样品在不同的离心机上离心力不同2、相对离心力（relativecentrifugalforce，RCF）常用“相对离心力”或“数字×g”表示离心力，只要RCF值不变，一个样品可以在不同的离心机上获得相同的结果。RCF就是实际离心场转化为重力加速度的倍数。式中X为离心转子的半径距离，以cm为单位；g为地球重力加速度（980cm/sec2）；n为转子每分钟的转数（rpm）。在说明离心条件时，低速离心通常以

4、转子每分钟的转数表示（r/min），如4000rpm；而在高速离心时，特别是在超速离心时，往往用相对离心力来表示，如65000g。3、沉降系数（sedimentationcoefficient，s）根据1924年Svedberg对沉降系数下的定义：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。以Svedberg表示，简称S。沉降系数S与分子量M有对应关系：R——气体常数；T——温度（K）；S——沉降系数（s）；D——粒子扩散系数；υ——粒子的偏比容（粒子密度的倒数）；ρ——溶剂密度。4、沉降速度（sedimentationvelocity）沉降速度是指在强大离心力作用下，单位时间内物质运动的距离。式

5、中r为球形粒子半径；d为球形粒子直径；η为流体介质的粘度；ρP为粒子的密度；ρm为介质的密度。从上式可知，粒子的沉降速度与粒子直径的平方、粒子的密度和介质密度之差成正比；离心力场增大，粒子的沉降速度也增加。①当ρP＞ρm，则S＞0，粒子顺着离心方向沉降。②当ρP＝ρm，则S＝0，粒子到达某一位置后达到平衡。③当ρP＜ρm，则S＜0，粒子逆着离心方向上浮。5、沉降时间（sedimentationtime，Ts）式中：Xmax为离心转轴中心至离心管底内壁的距离；Xmin为离心转轴至样品溶液弯月面之间的距离；Ts以小时为单位，S以Svedberg为单位。6、K系数（kfactor）K系数是用来描

6、述在一个转子中，将粒子沉降下来的效率。其中Rmax为转子最大半径；Rmin为转子最小半径。二、离心沉降设备离心机可分为工业用离心机和实验用离心机。实验用离心机又分为制备性离心机和分析性离心机。制备性离心机主要用于分离各种生物材料，每次分离的样品容量比较大;分析性离心机一般都带有光学系统，主要用于研究纯的生物大分子和颗粒的理化性质，依据待测物质在离心场中的行为（用离心机中的光学系统连续监测），能推断物质的纯度、形状和相对分子质量等。分析性离心机都是超速离心机。①瓶式离心机②管式离心机③多室式离心机④碟式离心机⑤螺旋卸料沉降离心机离心沉降设备1.瓶式离心机外摆式角式固定式离心管离心管主要用塑料

7、和不锈钢制成：塑料离心管常用材料有聚乙烯（PE），聚碳酸酯（PC），聚丙烯（PP）等，其中PP管性能较好。塑料离心管都有管盖，离心前管盖必须盖严，倒置不漏液。管盖有三种作用：①防止样品外泄。用于有放射性或强腐蚀性的样品时，这点尤其重要。②防止样品挥发。③支持离心管，防止离心管变形。2.管式离心机3.多室式离心机缺点：出渣比较困难。适用于处理直径大于0.1μm的颗粒，固相浓度小于5%的悬浮液，常用于抗菌素液液萃取分离，果汁