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 離心技術分類離心技術分類 4 離心過濾離心過濾 5 離心設備的選擇離心設備的選擇 6 超速離心技術超速離心技術 1、概論、概論 中國古代，旋轉甩動陶罐，產生離心力擠壓出陶中國古代，旋轉甩動陶罐，產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罐中漿果的汁液，這就是離心分離原理的早期應用。用。 工業(yè)離心機誕生于歐洲，工業(yè)離心機誕生于歐洲，19世紀中葉，先后出現(xiàn)世紀中葉，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三足式離心機，和制糖廠分離結，和制糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機。晶砂糖用的上懸式離心機。 1879年，瑞典的

2、拉瓦爾發(fā)明第一臺從牛奶中分離年，瑞典的拉瓦爾發(fā)明第一臺從牛奶中分離奶油的奶油的分離機分離機，它的轉鼓僅是一個空心的圓筒。，它的轉鼓僅是一個空心的圓筒。后來轉鼓內增加了軸向疊置的圓錐形碟片，使分后來轉鼓內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，這一技術離效果顯著改善，并增大了處理能力，這一技術進展導致進展導致碟式分離機碟式分離機迅速發(fā)展。迅速發(fā)展。 20世紀世紀30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機，年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機，間歇操間歇操作離心機作離心機也因實現(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。也因實現(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。離心分離是利用慣性離心力和物質的沉降離心分離是利用慣性離心力和物

3、質的沉降系數(shù)或浮力密度的不同而進行的一項分離、系數(shù)或浮力密度的不同而進行的一項分離、濃縮或提煉操作。濃縮或提煉操作。優(yōu)點：對固體顆粒很小、液體強度很大、優(yōu)點：對固體顆粒很小、液體強度很大、過濾速度很慢，甚至難以過濾的懸浮液十過濾速度很慢，甚至難以過濾的懸浮液十分有效，對那些忌用助濾劑或助濾劑使用分有效，對那些忌用助濾劑或助濾劑使用無效的懸浮液的分離，也能得到滿意的結無效的懸浮液的分離，也能得到滿意的結果。果。缺點：離心分離結果得到的是漿狀物缺點：離心分離結果得到的是漿狀物而不是干的濾餅，且存在離心設備復而不是干的濾餅，且存在離心設備復雜、價格昂貴。雜、價格昂貴。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等技術等分離形式：分離形式：離心沉降離心沉降 利用固液兩相的相對密度差，利用固液兩相的相對密度差，在離心機無孔轉鼓或管子中進行懸浮液在離心機無孔轉鼓或管子中進行懸浮液的分離操作；的分離操作；離心過濾離心過濾 利用離心力并通過過濾介質，利用離心力并通過過濾介質，在有孔轉鼓離心機中分離懸浮液的操作；在有孔轉鼓離心機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 利用不同溶質顆粒利用不同溶質顆粒在液體中各

5、部分分布的差異，分離不同在液體中各部分分布的差異，分離不同相對密度液體的操作。相對密度液體的操作。2 2、離心分離原理離心分離原理 儀器在運轉過程中產生儀器在運轉過程中產生離心力離心力，由于，由于離心力導致的沉降作用使懸浮于液體離心力導致的沉降作用使懸浮于液體中的固體物質中的固體物質形成沉淀形成沉淀，比重大的物，比重大的物質向轉頭半徑最大的方向移動，而比質向轉頭半徑最大的方向移動，而比重較輕的物質沉積于比重較重的物質重較輕的物質沉積于比重較重的物質之上，使不同比重的物質分層次地分之上，使不同比重的物質分層次地分離出來。離出來。相對離心力（相對離心力（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為離心機轉子的半徑，以為離心機轉子的半徑，以cm為單位，為單位，rpm為離心為離心機轉速。常以機轉速。常以g的倍數(shù)表示相對離心力，如的倍數(shù)表示相對離心力，如 1 000g。 當當g、r和和rpm 3者中已知其中者中已知其中2個，用上式就可以計算出個，用上式就可以計算出第三個數(shù)的值。而在離心機的說明書中已經標明該離心機第三個數(shù)的值。而在離心機的說明書中已經標明該離心機所用轉子的半徑。同時只要是配套的轉子，只要設定所用轉子的半徑。同時只要是配套的轉子，只要設定g或或rpm二者之一，離心機會自動計算出另一個值，并顯示。二者之

7、一，離心機會自動計算出另一個值，并顯示。3 3、離心機的種類與用途離心機的種類與用途按轉速分：常速（低速）、高速和超速按轉速分：常速（低速）、高速和超速1 常速離心機常速離心機8000r/min, R.C.F1*104g用途：分離細胞、細胞碎片、培養(yǎng)基殘渣及粗結用途：分離細胞、細胞碎片、培養(yǎng)基殘渣及粗結晶等較大顆粒晶等較大顆粒2高速離心機高速離心機1*104g2.5*104 r/min ，R.C.F 1*104g105g用途：分離各種沉淀物、細胞碎片及較大的細胞用途：分離各種沉淀物、細胞碎片及較大的細胞器等器等高速冷凍離心機高速冷凍離心機3、超速離心機：、超速離心機： 2.5104g8104

8、rpm，R.C.F 5105g或或更高。更高。 結構：離心管帽、結構：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)、安全保護系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、指示制動系統(tǒng)、指示儀表等。儀表等。 在超速離心機中，根據(jù)用途不同，又可分在超速離心機中，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的主要區(qū)別在制備型和分析型超速離心機的主要區(qū)別在于分析型有附設的光學系統(tǒng)，可以在離心于分析型有附設的光學系統(tǒng)，可以在離心分離過程中通過光學系統(tǒng)，將大分子的沉分離過程中通過光學系統(tǒng)，將大分子的沉降行為以掃描或照相的形式記錄下

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

10、業(yè)用按工業(yè)應用分類按工業(yè)應用分類 1)、管式離心機、管式離心機 2)、多室離心機（管式離心機的變形）、多室離心機（管式離心機的變形） 3)、碟式離心機：、人工排渣式、碟式離心機：、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、螺旋卸料沉降離心機 5)、離心過濾、離心過濾 6)、三足式離心機、三足式離心機( (一一) ) 管式離心機管式離心機操作：操作：應用：應用：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)。主要技術指標：主要技術指標：A、離心管直徑、離心管直徑40-150mm

11、，長徑比，長徑比4-8；B、離心強度、離心強度800015000g；C、處理能力、處理能力100-400 L/h；D、適應的顆粒直徑、適應的顆粒直徑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：優(yōu)點：A、結構簡單，價廉，、結構簡單，價廉，B、分離效、分離效果好，分離因子高果好，分離因子高800015000g缺點：缺點：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(與管式比較)：A、加強功能：分離液流程、沉降面積、流層減薄、沉降距離減小；B、顆粒的篩分作用：粗顆粒沉降到內層

12、分離室，細顆粒沉降到外層分離室. 缺點：沉淀清理困難。（三）碟式離心機（三）碟式離心機化學、制藥和生化工業(yè)應用最廣泛化學、制藥和生化工業(yè)應用最廣泛特點：特點：A、10-100個錐頂角為個錐頂角為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、抗對流效果高。、抗對流效果高。分類：分類： 、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、人工排渣碟片離心機操作：操作：應用：

13、應用：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。主要技術指標：主要技術指標：A、分離因子、分離因子10000g以上；以上；B、適、適應的顆粒直徑應的顆粒直徑0.0220 m，固體含量小于，固體含量小于%，C、 100t/h。優(yōu)點：優(yōu)點：A、分離因子達、分離因子達10000g以上，以上，B、特別適合、特別適合于含少量細顆粒的液液分離。于含少量細顆粒的液液分離。缺點：缺點：A、轉鼓與碟片之間空隙大，不易發(fā)揮離心、轉鼓與碟片之間空隙大，不易發(fā)揮離心機的高效分離性能；機的高效分離性能；B、停車清洗，生產效率

14、低，、停車清洗，生產效率低，勞動強度大。勞動強度大。、噴嘴排渣碟片離心機、噴嘴排渣碟片離心機操作：操作：應用：多用于應用：多用于cell濃縮，濃縮比濃縮，濃縮比在在5-20。主要技術指標：主要技術指標：A、分離因子、分離因子5000g左右；左右；B、適應的顆粒、適應的顆粒直徑直徑0.1-100 m，固體含量，固體含量25%，C、噴嘴、噴嘴2-24個，個，D、轉鼓轉鼓d 900mm優(yōu)點：優(yōu)點：A、顆粒富積好，、顆粒富積好，B、處、處理量大，可達理量大，可達300t/h。缺點：缺點：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、活塞排渣碟片離心機操作：操作：應用：多種顆粒的分離應用：多種顆粒的分離(0.1-500 m顆顆粒粒)，固體含量，固體含量10%, 應用范圍最應用范圍最廣廣主要技術指標：主要技術指標：A、分離因子、分離因子5000-9000g；B、適應的顆粒直徑、適應的顆粒直徑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 應用：應用：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(達達50%, 2um-5mm)，如淀粉精制和污水處理。如淀粉精制和污水處理。主要技術指標：主要技術指標：A、分離

16、因子小于、分離因子小于6000g；B、適應的顆粒直、適應的顆粒直徑徑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、轉鼓直徑、轉鼓直徑-900mm。優(yōu)點：優(yōu)點：A、操作溫度高、操作溫度高300 C大；大；B、處理量大，可達、處理量大，可達60t/h。缺點：分離因子小于缺點：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、離心過濾、離心過濾原理原理:5 5、離心設備的選擇、離心設備的選擇 對于常速和高速離心機，由于所分對于常速和高速離心機，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、心速度和時間，就能達到分選擇好離心速度和時間，就能達到分離效果。離效果。 低速離心一般使用玻璃管，它抗化學藥低速離心一般使用玻璃管，它抗化學藥品的性能極好，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，同時可它比玻璃管能承受較高的離心力，同時可以高溫消毒，耐酸耐堿耐鹽和抗化學藥品。以高溫消毒，耐酸耐堿耐鹽和抗化學藥品。6 6、超速離心技術超速離心技術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間，使沉降速采用不同的離心速度和離心時間，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中進行離心，使沉降系樣品在密度梯度介質中進行離心，使沉降系數(shù)比較接近的物質得以分離的一種區(qū)帶分數(shù)比較接近的物質得以分離的一種區(qū)帶分離方法。離方法。密度梯度系統(tǒng)：梯度介質有足夠大的溶解度，密度梯度系統(tǒng)：梯度介質有足夠大的溶解度，不與分離組分反應，不會引起分離組分的不與分離組分反應，不會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：蔗糖、甘油等。常用介質：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。當欲分離的不同顆粒的密度范當欲分離的不同顆粒的密度范圍在離心介質的密度梯度范圍在離心介質的密度梯度范圍內時，不同浮力密度的物圍內時，不同浮力密度的物質顆粒在離心