離心分離系統(tǒng)3

1、 目錄目錄1 概論概論 2 離心分離原理離心分離原理 3 離心技術(shù)分類(lèi)離心技術(shù)分類(lèi) 4 離心過(guò)濾離心過(guò)濾 5 離心設(shè)備的選擇離心設(shè)備的選擇 6 超速離心技術(shù)超速離心技術(shù) 1、概論、概論 中國(guó)古代，旋轉(zhuǎn)甩動(dòng)陶罐，產(chǎn)生離心力擠壓出陶中國(guó)古代，旋轉(zhuǎn)甩動(dòng)陶罐，產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中漿果的汁液，這就是離心分離原理的早期應(yīng)罐中漿果的汁液，這就是離心分離原理的早期應(yīng)用。用。 工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲，工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲，19世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用的紡織品脫水用的三足式離心機(jī)三足式離心機(jī)，和制糖廠分離結(jié)，和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的上懸式離心機(jī)。晶砂糖用的上懸式離心機(jī)。 1879年，瑞典的

2、拉瓦爾發(fā)明第一臺(tái)從牛奶中分離年，瑞典的拉瓦爾發(fā)明第一臺(tái)從牛奶中分離奶油的奶油的分離機(jī)分離機(jī)，它的轉(zhuǎn)鼓僅是一個(gè)空心的圓筒。，它的轉(zhuǎn)鼓僅是一個(gè)空心的圓筒。后來(lái)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)增加了軸向疊置的圓錐形碟片，使分后來(lái)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)增加了軸向疊置的圓錐形碟片，使分離效果顯著改善，并增大了處理能力，這一技術(shù)離效果顯著改善，并增大了處理能力，這一技術(shù)進(jìn)展導(dǎo)致進(jìn)展導(dǎo)致碟式分離機(jī)碟式分離機(jī)迅速發(fā)展。迅速發(fā)展。 20世紀(jì)世紀(jì)30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī)，年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī)，間歇操間歇操作離心機(jī)作離心機(jī)也因?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)控制而得到發(fā)展。也因?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)控制而得到發(fā)展。離心分離是利用慣性離心力和物質(zhì)的沉降離心分離是利用慣性離心力和物

3、質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的不同而進(jìn)行的一項(xiàng)分離、系數(shù)或浮力密度的不同而進(jìn)行的一項(xiàng)分離、濃縮或提煉操作。濃縮或提煉操作。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)固體顆粒很小、液體強(qiáng)度很大、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)固體顆粒很小、液體強(qiáng)度很大、過(guò)濾速度很慢，甚至難以過(guò)濾的懸浮液十過(guò)濾速度很慢，甚至難以過(guò)濾的懸浮液十分有效，對(duì)那些忌用助濾劑或助濾劑使用分有效，對(duì)那些忌用助濾劑或助濾劑使用無(wú)效的懸浮液的分離，也能得到滿意的結(jié)無(wú)效的懸浮液的分離，也能得到滿意的結(jié)果。果。缺點(diǎn)：離心分離結(jié)果得到的是漿狀物缺點(diǎn)：離心分離結(jié)果得到的是漿狀物而不是干的濾餅，且存在離心設(shè)備復(fù)而不是干的濾餅，且存在離心設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格昂貴。雜、價(jià)格昂貴。用途：用途：懸浮液中液體或固體的

4、直接回收懸浮液中液體或固體的直接回收兩種互不相溶液體的分離，如液兩種互不相溶液體的分離，如液液萃取液萃取不同密度固體或乳濁液的分離，如制備型超離心不同密度固體或乳濁液的分離，如制備型超離心技術(shù)等技術(shù)等分離形式：分離形式：離心沉降離心沉降 利用固液兩相的相對(duì)密度差，利用固液兩相的相對(duì)密度差，在離心機(jī)無(wú)孔轉(zhuǎn)鼓或管子中進(jìn)行懸浮液在離心機(jī)無(wú)孔轉(zhuǎn)鼓或管子中進(jìn)行懸浮液的分離操作；的分離操作；離心過(guò)濾離心過(guò)濾 利用離心力并通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，利用離心力并通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，在有孔轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)中分離懸浮液的操作；在有孔轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)中分離懸浮液的操作；離心分離和超離心離心分離和超離心 利用不同溶質(zhì)顆粒利用不同溶質(zhì)顆粒在液體中各

5、部分分布的差異，分離不同在液體中各部分分布的差異，分離不同相對(duì)密度液體的操作。相對(duì)密度液體的操作。2 2、離心分離原理離心分離原理 儀器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生儀器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生離心力離心力，由于，由于離心力導(dǎo)致的沉降作用使懸浮于液體離心力導(dǎo)致的沉降作用使懸浮于液體中的固體物質(zhì)中的固體物質(zhì)形成沉淀形成沉淀，比重大的物，比重大的物質(zhì)向轉(zhuǎn)頭半徑最大的方向移動(dòng)，而比質(zhì)向轉(zhuǎn)頭半徑最大的方向移動(dòng)，而比重較輕的物質(zhì)沉積于比重較重的物質(zhì)重較輕的物質(zhì)沉積于比重較重的物質(zhì)之上，使不同比重的物質(zhì)分層次地分之上，使不同比重的物質(zhì)分層次地分離出來(lái)。離出來(lái)。相對(duì)離心力（相對(duì)離心力（RCF）：）：表示地球引力的倍數(shù)。表示地球引

6、力的倍數(shù)。 RCF = 1.11810-5 (rpm)2 r 其中，其中，r為離心機(jī)轉(zhuǎn)子的半徑，以為離心機(jī)轉(zhuǎn)子的半徑，以cm為單位，為單位，rpm為離心為離心機(jī)轉(zhuǎn)速。常以機(jī)轉(zhuǎn)速。常以g的倍數(shù)表示相對(duì)離心力，如的倍數(shù)表示相對(duì)離心力，如 1 000g。 當(dāng)當(dāng)g、r和和rpm 3者中已知其中者中已知其中2個(gè)，用上式就可以計(jì)算出個(gè)，用上式就可以計(jì)算出第三個(gè)數(shù)的值。而在離心機(jī)的說(shuō)明書(shū)中已經(jīng)標(biāo)明該離心機(jī)第三個(gè)數(shù)的值。而在離心機(jī)的說(shuō)明書(shū)中已經(jīng)標(biāo)明該離心機(jī)所用轉(zhuǎn)子的半徑。同時(shí)只要是配套的轉(zhuǎn)子，只要設(shè)定所用轉(zhuǎn)子的半徑。同時(shí)只要是配套的轉(zhuǎn)子，只要設(shè)定g或或rpm二者之一，離心機(jī)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出另一個(gè)值，并顯示。二者之

7、一，離心機(jī)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出另一個(gè)值，并顯示。3 3、離心機(jī)的種類(lèi)與用途離心機(jī)的種類(lèi)與用途按轉(zhuǎn)速分：常速（低速）、高速和超速按轉(zhuǎn)速分：常速（低速）、高速和超速1 常速離心機(jī)常速離心機(jī)8000r/min, R.C.F1*104g用途：分離細(xì)胞、細(xì)胞碎片、培養(yǎng)基殘?jiān)按纸Y(jié)用途：分離細(xì)胞、細(xì)胞碎片、培養(yǎng)基殘?jiān)按纸Y(jié)晶等較大顆粒晶等較大顆粒2高速離心機(jī)高速離心機(jī)1*104g2.5*104 r/min ，R.C.F 1*104g105g用途：分離各種沉淀物、細(xì)胞碎片及較大的細(xì)胞用途：分離各種沉淀物、細(xì)胞碎片及較大的細(xì)胞器等器等高速冷凍離心機(jī)高速冷凍離心機(jī)3、超速離心機(jī)：、超速離心機(jī)： 2.5104g8104

8、rpm，R.C.F 5105g或或更高。更高。 結(jié)構(gòu)：離心管帽、結(jié)構(gòu)：離心管帽、冷凍裝置和溫控冷凍裝置和溫控系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、指示制動(dòng)系統(tǒng)、指示儀表等。儀表等。 在超速離心機(jī)中，根據(jù)用途不同，又可分在超速離心機(jī)中，根據(jù)用途不同，又可分為為制備型、分析型制備型、分析型和和制備分析兩用型制備分析兩用型。 制備型和分析型超速離心機(jī)的主要區(qū)別在制備型和分析型超速離心機(jī)的主要區(qū)別在于分析型有附設(shè)的光學(xué)系統(tǒng)，可以在離心于分析型有附設(shè)的光學(xué)系統(tǒng)，可以在離心分離過(guò)程中通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，將大分子的沉分離過(guò)程中通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，將大分子的沉降行為以掃描或照相的形式記錄下

9、來(lái)，有降行為以掃描或照相的形式記錄下來(lái)，有的有觀察鏡，在可見(jiàn)光波段內(nèi)直接觀察顆的有觀察鏡，在可見(jiàn)光波段內(nèi)直接觀察顆粒的沉降行為。粒的沉降行為。離心機(jī)常用的離心轉(zhuǎn)子有：離心機(jī)常用的離心轉(zhuǎn)子有：固定角度轉(zhuǎn)子、固定角度轉(zhuǎn)子、水平轉(zhuǎn)子水平轉(zhuǎn)子、垂直轉(zhuǎn)子垂直轉(zhuǎn)子、區(qū)帶轉(zhuǎn)子區(qū)帶轉(zhuǎn)子和和連續(xù)流轉(zhuǎn)連續(xù)流轉(zhuǎn)子子。轉(zhuǎn)子的性能和用途有一定的差異，正確。轉(zhuǎn)子的性能和用途有一定的差異，正確選擇轉(zhuǎn)子有利于獲得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。選擇轉(zhuǎn)子有利于獲得良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3 3、離心技術(shù)分類(lèi)、離心技術(shù)分類(lèi)按用途分類(lèi)按用途分類(lèi) 1)、分析性：超速離心機(jī)、分析性：超速離心機(jī) 2)、制備性：、制備性：A、實(shí)驗(yàn)室用；、實(shí)驗(yàn)室用；B、工業(yè)用、工

10、業(yè)用按工業(yè)應(yīng)用分類(lèi)按工業(yè)應(yīng)用分類(lèi) 1)、管式離心機(jī)、管式離心機(jī) 2)、多室離心機(jī)（管式離心機(jī)的變形）、多室離心機(jī)（管式離心機(jī)的變形） 3)、碟式離心機(jī)：、人工排渣式、碟式離心機(jī)：、人工排渣式, 、噴嘴排、噴嘴排渣式渣式, 、活塞排渣式、活塞排渣式 4)、螺旋卸料沉降離心機(jī)、螺旋卸料沉降離心機(jī) 5)、離心過(guò)濾、離心過(guò)濾 6)、三足式離心機(jī)、三足式離心機(jī)( (一一) ) 管式離心機(jī)管式離心機(jī)操作：操作：應(yīng)用：應(yīng)用：A、液、液-液分離液分離(連續(xù)式連續(xù)式)，B、低固、低固體含量體含量(1%)的固的固-液分離液分離(間歇式間歇式)。主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：A、離心管直徑、離心管直徑40-150mm

11、，長(zhǎng)徑比，長(zhǎng)徑比4-8；B、離心強(qiáng)度、離心強(qiáng)度800015000g；C、處理能力、處理能力100-400 L/h；D、適應(yīng)的顆粒直徑、適應(yīng)的顆粒直徑0.01-100 m，固液密度差大于，固液密度差大于0.01g/cm3，固體含量小于固體含量小于1%優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：A、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，B、分離效、分離效果好，分離因子高果好，分離因子高800015000g缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：A、處理能力有限、處理能力有限; B、低固體含、低固體含量的懸浮液量的懸浮液(0.1m，E、固體濃度。 優(yōu)點(diǎn)(與管式比較)：A、加強(qiáng)功能：分離液流程、沉降面積、流層減薄、沉降距離減??；B、顆粒的篩分作用：粗顆粒沉降到內(nèi)層

12、分離室，細(xì)顆粒沉降到外層分離室. 缺點(diǎn)：沉淀清理困難。（三）碟式離心機(jī)（三）碟式離心機(jī)化學(xué)、制藥和生化工業(yè)應(yīng)用最廣泛化學(xué)、制藥和生化工業(yè)應(yīng)用最廣泛特點(diǎn)：特點(diǎn)：A、10-100個(gè)錐頂角為個(gè)錐頂角為60-100 的錐形碟片；的錐形碟片；B、碟片距很短、碟片距很短0.5-2.5mm，沉降距離極短，分，沉降距離極短，分離效果高；離效果高；C、碟片多，沉降面積大，增加分離效果；、碟片多，沉降面積大，增加分離效果；D、抗對(duì)流效果高。、抗對(duì)流效果高。分類(lèi)：分類(lèi)： 、人工排渣式、人工排渣式; 、噴嘴排渣式、噴嘴排渣式; C、活塞排渣式。、活塞排渣式。 、人工排渣碟片離心機(jī)、人工排渣碟片離心機(jī)操作：操作：應(yīng)用：

13、應(yīng)用：A、液、液-液分離，并含少量固體，液分離，并含少量固體，B、固、固-液分液分離，固相含量小于離，固相含量小于%，C、澄清操作。、澄清操作。主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：A、分離因子、分離因子10000g以上；以上；B、適、適應(yīng)的顆粒直徑應(yīng)的顆粒直徑0.0220 m，固體含量小于，固體含量小于%，C、 100t/h。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：A、分離因子達(dá)、分離因子達(dá)10000g以上，以上，B、特別適合、特別適合于含少量細(xì)顆粒的液液分離。于含少量細(xì)顆粒的液液分離。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：A、轉(zhuǎn)鼓與碟片之間空隙大，不易發(fā)揮離心、轉(zhuǎn)鼓與碟片之間空隙大，不易發(fā)揮離心機(jī)的高效分離性能；機(jī)的高效分離性能；B、停車(chē)清洗，生產(chǎn)效率

14、低，、停車(chē)清洗，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。勞動(dòng)強(qiáng)度大。、噴嘴排渣碟片離心機(jī)、噴嘴排渣碟片離心機(jī)操作：操作：應(yīng)用：多用于應(yīng)用：多用于cell濃縮，濃縮比濃縮，濃縮比在在5-20。主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：A、分離因子、分離因子5000g左右；左右；B、適應(yīng)的顆粒、適應(yīng)的顆粒直徑直徑0.1-100 m，固體含量，固體含量25%，C、噴嘴、噴嘴2-24個(gè)，個(gè)，D、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓d 900mm優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：A、顆粒富積好，、顆粒富積好，B、處、處理量大，可達(dá)理量大，可達(dá)300t/h。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：A、分離因子、分離因子5000g，低，低，不適合于小顆粒的分離；不適合于小顆粒的分離；B、富積的顆粒含水量大。富積的

15、顆粒含水量大。、活塞排渣碟片離心機(jī)、活塞排渣碟片離心機(jī)操作：操作：應(yīng)用：多種顆粒的分離應(yīng)用：多種顆粒的分離(0.1-500 m顆顆粒粒)，固體含量，固體含量10%, 應(yīng)用范圍最應(yīng)用范圍最廣廣主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：A、分離因子、分離因子5000-9000g；B、適應(yīng)的顆粒直徑、適應(yīng)的顆粒直徑0.1500 m，固體含量，固體含量10%)。（四）螺旋卸料沉降離心（四）螺旋卸料沉降離心操作：立式，臥式操作：立式，臥式 應(yīng)用：應(yīng)用：A、高濃度的大顆粒的固液分離、高濃度的大顆粒的固液分離(達(dá)達(dá)50%, 2um-5mm)，如淀粉精制和污水處理。如淀粉精制和污水處理。主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)：A、分離

16、因子小于、分離因子小于6000g；B、適應(yīng)的顆粒直、適應(yīng)的顆粒直徑徑2um-5mm，固體含量，固體含量1-50%，C、固液密度差、固液密度差0.05g/cm3，D、轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)鼓直徑-900mm。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：A、操作溫度高、操作溫度高300 C大；大；B、處理量大，可達(dá)、處理量大，可達(dá)60t/h。缺點(diǎn)：分離因子小于缺點(diǎn)：分離因子小于6000g，不適合于小顆粒的分離。，不適合于小顆粒的分離。4 4、離心過(guò)濾、離心過(guò)濾原理原理:5 5、離心設(shè)備的選擇、離心設(shè)備的選擇 對(duì)于常速和高速離心機(jī)，由于所分對(duì)于常速和高速離心機(jī)，由于所分離的顆粒大小和密度相差較大，只要離的顆粒大小和密度相差較大，只要選擇好離

17、心速度和時(shí)間，就能達(dá)到分選擇好離心速度和時(shí)間，就能達(dá)到分離效果。離效果。 低速離心一般使用玻璃管，它抗化學(xué)藥低速離心一般使用玻璃管，它抗化學(xué)藥品的性能極好，但一般較脆，不能承受品的性能極好，但一般較脆，不能承受3 000g以上的離心力。由聚丙烯和聚乙烯的以上的離心力。由聚丙烯和聚乙烯的共聚物制成的塑料管主要用于高速離心。共聚物制成的塑料管主要用于高速離心。它比玻璃管能承受較高的離心力，同時(shí)可它比玻璃管能承受較高的離心力，同時(shí)可以高溫消毒，耐酸耐堿耐鹽和抗化學(xué)藥品。以高溫消毒，耐酸耐堿耐鹽和抗化學(xué)藥品。6 6、超速離心技術(shù)超速離心技術(shù)離心方法的選擇離心方法的選擇超速離心的離心方法：超速離心的離心

18、方法：差速離心、密度梯度差速離心、密度梯度離心。離心。（1）差速離心）差速離心 采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速采用不同的離心速度和離心時(shí)間，使沉降速度不同的顆粒分批分離的方法。主要用于度不同的顆粒分批分離的方法。主要用于分離大小和密度差異較大的顆粒。分離大小和密度差異較大的顆粒。(2) 密度梯度離心密度梯度離心樣品在密度梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心，使沉降系樣品在密度梯度介質(zhì)中進(jìn)行離心，使沉降系數(shù)比較接近的物質(zhì)得以分離的一種區(qū)帶分?jǐn)?shù)比較接近的物質(zhì)得以分離的一種區(qū)帶分離方法。離方法。密度梯度系統(tǒng)：梯度介質(zhì)有足夠大的溶解度，密度梯度系統(tǒng)：梯度介質(zhì)有足夠大的溶解度，不與分離組分反應(yīng)，不會(huì)引起分離組分的不與分離組分反應(yīng)，不會(huì)引起分離組分的凝集、變性或失活。凝集、變性或失活。常用介質(zhì)：蔗糖、甘油等。常用介質(zhì)：蔗糖、甘油等。樣品鋪在密度梯度溶液表面，離心后形成若樣品鋪在密度梯度溶液表面，離心后形成若干條界面清楚的不連續(xù)區(qū)帶。干條界面清楚的不連續(xù)區(qū)帶。當(dāng)欲分離的不同顆粒的密度范當(dāng)欲分離的不同顆粒的密度范圍在離心介質(zhì)的密度梯度范圍在離心介質(zhì)的密度梯度范圍內(nèi)時(shí)，不同浮力密度的物圍內(nèi)時(shí)，不同浮力密度的物質(zhì)顆粒在離心