离心分离系统3

1、 目录目录1 概论概论 2 离心分离原理离心分离原理 3 离心技术分类离心技术分类 4 离心过滤离心过滤 5 离心设备的选择离心设备的选择 6 超速离心技术超速离心技术 1、概论、概论 中国古代，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶中国古代，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶罐中浆果的汁液，这就是离心分离原理的早期应罐中浆果的汁液，这就是离心分离原理的早期应用。用。 工业离心机诞生于欧洲，工业离心机诞生于欧洲，19世纪中叶，先后出现世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的纺织品脱水用的三足式离心机三足式离心机，和制糖厂分离结，和制糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。晶砂糖用的上悬式离心机。 1879年，瑞典的

2、拉瓦尔发明第一台从牛奶中分离年，瑞典的拉瓦尔发明第一台从牛奶中分离奶油的奶油的分离机分离机，它的转鼓仅是一个空心的圆筒。，它的转鼓仅是一个空心的圆筒。后来转鼓内增加了轴向叠置的圆锥形碟片，使分后来转鼓内增加了轴向叠置的圆锥形碟片，使分离效果显著改善，并增大了处理能力，这一技术离效果显著改善，并增大了处理能力，这一技术进展导致进展导致碟式分离机碟式分离机迅速发展。迅速发展。 20世纪世纪30年代出现了连续操作的离心机，年代出现了连续操作的离心机，间歇操间歇操作离心机作离心机也因实现了自动控制而得到发展。也因实现了自动控制而得到发展。离心分离是利用惯性离心力和物质的沉降离心分离是利用惯性离心力和物

3、质的沉降系数或浮力密度的不同而进行的一项分离、系数或浮力密度的不同而进行的一项分离、浓缩或提炼操作。浓缩或提炼操作。优点：对固体颗粒很小、液体强度很大、优点：对固体颗粒很小、液体强度很大、过滤速度很慢，甚至难以过滤的悬浮液十过滤速度很慢，甚至难以过滤的悬浮液十分有效，对那些忌用助滤剂或助滤剂使用分有效，对那些忌用助滤剂或助滤剂使用无效的悬浮液的分离，也能得到满意的结无效的悬浮液的分离，也能得到满意的结果。果。缺点：离心分离结果得到的是浆状物缺点：离心分离结果得到的是浆状物而不是干的滤饼，且存在离心设备复而不是干的滤饼，且存在离心设备复杂、价格昂贵。杂、价格昂贵。用途：用途：悬浮液中液体或固体的

4、直接回收悬浮液中液体或固体的直接回收两种互不相溶液体的分离，如液两种互不相溶液体的分离，如液液萃取液萃取不同密度固体或乳浊液的分离，如制备型超离心不同密度固体或乳浊液的分离，如制备型超离心技术等技术等分离形式：分离形式：离心沉降离心沉降 利用固液两相的相对密度差，利用固液两相的相对密度差，在离心机无孔转鼓或管子中进行悬浮液在离心机无孔转鼓或管子中进行悬浮液的分离操作；的分离操作；离心过滤离心过滤 利用离心力并通过过滤介质，利用离心力并通过过滤介质，在有孔转鼓离心机中分离悬浮液的操作；在有孔转鼓离心机中分离悬浮液的操作；离心分离和超离心离心分离和超离心 利用不同溶质颗粒利用不同溶质颗粒在液体中各

5、部分分布的差异，分离不同在液体中各部分分布的差异，分离不同相对密度液体的操作。相对密度液体的操作。2 2、离心分离原理离心分离原理 仪器在运转过程中产生仪器在运转过程中产生离心力离心力，由于，由于离心力导致的沉降作用使悬浮于液体离心力导致的沉降作用使悬浮于液体中的固体物质中的固体物质形成沉淀形成沉淀，比重大的物，比重大的物质向转头半径最大的方向移动，而比质向转头半径最大的方向移动，而比重较轻的物质沉积于比重较重的物质重较轻的物质沉积于比重较重的物质之上，使不同比重的物质分层次地分之上，使不同比重的物质分层次地分离出来。离出来。相对离心力（相对离心力（RCF）：）：表示地球引力的倍数。表示地球引

6、力的倍数。 RCF = 1.11810-5 (rpm)2 r 其中，其中，r为离心机转子的半径，以为离心机转子的半径，以cm为单位，为单位，rpm为离心为离心机转速。常以机转速。常以g的倍数表示相对离心力，如的倍数表示相对离心力，如 1 000g。 当当g、r和和rpm 3者中已知其中者中已知其中2个，用上式就可以计算出个，用上式就可以计算出第三个数的值。而在离心机的说明书中已经标明该离心机第三个数的值。而在离心机的说明书中已经标明该离心机所用转子的半径。同时只要是配套的转子，只要设定所用转子的半径。同时只要是配套的转子，只要设定g或或rpm二者之一，离心机会自动计算出另一个值，并显示。二者之

7、一，离心机会自动计算出另一个值，并显示。3 3、离心机的种类与用途离心机的种类与用途按转速分：常速（低速）、高速和超速按转速分：常速（低速）、高速和超速1 常速离心机常速离心机8000r/min, R.C.F1*104g用途：分离细胞、细胞碎片、培养基残渣及粗结用途：分离细胞、细胞碎片、培养基残渣及粗结晶等较大颗粒晶等较大颗粒2高速离心机高速离心机1*104g2.5*104 r/min ，R.C.F 1*104g105g用途：分离各种沉淀物、细胞碎片及较大的细胞用途：分离各种沉淀物、细胞碎片及较大的细胞器等器等高速冷冻离心机高速冷冻离心机3、超速离心机：、超速离心机： 2.5104g8104

8、rpm，R.C.F 5105g或或更高。更高。 结构：离心管帽、结构：离心管帽、冷冻装置和温控冷冻装置和温控系统、真空系统、系统、真空系统、安全保护系统、安全保护系统、制动系统、指示制动系统、指示仪表等。仪表等。 在超速离心机中，根据用途不同，又可分在超速离心机中，根据用途不同，又可分为为制备型、分析型制备型、分析型和和制备分析两用型制备分析两用型。 制备型和分析型超速离心机的主要区别在制备型和分析型超速离心机的主要区别在于分析型有附设的光学系统，可以在离心于分析型有附设的光学系统，可以在离心分离过程中通过光学系统，将大分子的沉分离过程中通过光学系统，将大分子的沉降行为以扫描或照相的形式记录下

9、来，有降行为以扫描或照相的形式记录下来，有的有观察镜，在可见光波段内直接观察颗的有观察镜，在可见光波段内直接观察颗粒的沉降行为。粒的沉降行为。离心机常用的离心转子有：离心机常用的离心转子有：固定角度转子、固定角度转子、水平转子水平转子、垂直转子垂直转子、区带转子区带转子和和连续流转连续流转子子。转子的性能和用途有一定的差异，正确。转子的性能和用途有一定的差异，正确选择转子有利于获得良好的实验结果。选择转子有利于获得良好的实验结果。3 3、离心技术分类、离心技术分类按用途分类按用途分类 1)、分析性：超速离心机、分析性：超速离心机 2)、制备性：、制备性：A、实验室用；、实验室用；B、工业用、工

10、业用按工业应用分类按工业应用分类 1)、管式离心机、管式离心机 2)、多室离心机（管式离心机的变形）、多室离心机（管式离心机的变形） 3)、碟式离心机：、人工排渣式、碟式离心机：、人工排渣式, 、喷嘴排、喷嘴排渣式渣式, 、活塞排渣式、活塞排渣式 4)、螺旋卸料沉降离心机、螺旋卸料沉降离心机 5)、离心过滤、离心过滤 6)、三足式离心机、三足式离心机( (一一) ) 管式离心机管式离心机操作：操作：应用：应用：A、液、液-液分离液分离(连续式连续式)，B、低固、低固体含量体含量(1%)的固的固-液分离液分离(间歇式间歇式)。主要技术指标：主要技术指标：A、离心管直径、离心管直径40-150mm

11、，长径比，长径比4-8；B、离心强度、离心强度800015000g；C、处理能力、处理能力100-400 L/h；D、适应的颗粒直径、适应的颗粒直径0.01-100 m，固液密度差大于，固液密度差大于0.01g/cm3，固体含量小于固体含量小于1%优点：优点：A、结构简单，价廉，、结构简单，价廉，B、分离效、分离效果好，分离因子高果好，分离因子高800015000g缺点：缺点：A、处理能力有限、处理能力有限; B、低固体含、低固体含量的悬浮液量的悬浮液(0.1m，E、固体浓度。 优点(与管式比较)：A、加强功能：分离液流程、沉降面积、流层减薄、沉降距离减小；B、颗粒的筛分作用：粗颗粒沉降到内层

12、分离室，细颗粒沉降到外层分离室. 缺点：沉淀清理困难。（三）碟式离心机（三）碟式离心机化学、制药和生化工业应用最广泛化学、制药和生化工业应用最广泛特点：特点：A、10-100个锥顶角为个锥顶角为60-100 的锥形碟片；的锥形碟片；B、碟片距很短、碟片距很短0.5-2.5mm，沉降距离极短，分，沉降距离极短，分离效果高；离效果高；C、碟片多，沉降面积大，增加分离效果；、碟片多，沉降面积大，增加分离效果；D、抗对流效果高。、抗对流效果高。分类：分类： 、人工排渣式、人工排渣式; 、喷嘴排渣式、喷嘴排渣式; C、活塞排渣式。、活塞排渣式。 、人工排渣碟片离心机、人工排渣碟片离心机操作：操作：应用：

13、应用：A、液、液-液分离，并含少量固体，液分离，并含少量固体，B、固、固-液分液分离，固相含量小于离，固相含量小于%，C、澄清操作。、澄清操作。主要技术指标：主要技术指标：A、分离因子、分离因子10000g以上；以上；B、适、适应的颗粒直径应的颗粒直径0.0220 m，固体含量小于，固体含量小于%，C、 100t/h。优点：优点：A、分离因子达、分离因子达10000g以上，以上，B、特别适合、特别适合于含少量细颗粒的液液分离。于含少量细颗粒的液液分离。缺点：缺点：A、转鼓与碟片之间空隙大，不易发挥离心、转鼓与碟片之间空隙大，不易发挥离心机的高效分离性能；机的高效分离性能；B、停车清洗，生产效率

14、低，、停车清洗，生产效率低，劳动强度大。劳动强度大。、喷嘴排渣碟片离心机、喷嘴排渣碟片离心机操作：操作：应用：多用于应用：多用于cell浓缩，浓缩比浓缩，浓缩比在在5-20。主要技术指标：主要技术指标：A、分离因子、分离因子5000g左右；左右；B、适应的颗粒、适应的颗粒直径直径0.1-100 m，固体含量，固体含量25%，C、喷嘴、喷嘴2-24个，个，D、转鼓转鼓d 900mm优点：优点：A、颗粒富积好，、颗粒富积好，B、处、处理量大，可达理量大，可达300t/h。缺点：缺点：A、分离因子、分离因子5000g，低，低，不适合于小颗粒的分离；不适合于小颗粒的分离；B、富积的颗粒含水量大。富积的

15、颗粒含水量大。、活塞排渣碟片离心机、活塞排渣碟片离心机操作：操作：应用：多种颗粒的分离应用：多种颗粒的分离(0.1-500 m颗颗粒粒)，固体含量，固体含量10%, 应用范围最应用范围最广广主要技术指标：主要技术指标：A、分离因子、分离因子5000-9000g；B、适应的颗粒直径、适应的颗粒直径0.1500 m，固体含量，固体含量10%)。（四）螺旋卸料沉降离心（四）螺旋卸料沉降离心操作：立式，卧式操作：立式，卧式 应用：应用：A、高浓度的大颗粒的固液分离、高浓度的大颗粒的固液分离(达达50%, 2um-5mm)，如淀粉精制和污水处理。如淀粉精制和污水处理。主要技术指标：主要技术指标：A、分离

16、因子小于、分离因子小于6000g；B、适应的颗粒直、适应的颗粒直径径2um-5mm，固体含量，固体含量1-50%，C、固液密度差、固液密度差0.05g/cm3，D、转鼓直径、转鼓直径-900mm。优点：优点：A、操作温度高、操作温度高300 C大；大；B、处理量大，可达、处理量大，可达60t/h。缺点：分离因子小于缺点：分离因子小于6000g，不适合于小颗粒的分离。，不适合于小颗粒的分离。4 4、离心过滤、离心过滤原理原理:5 5、离心设备的选择、离心设备的选择 对于常速和高速离心机，由于所分对于常速和高速离心机，由于所分离的颗粒大小和密度相差较大，只要离的颗粒大小和密度相差较大，只要选择好离

17、心速度和时间，就能达到分选择好离心速度和时间，就能达到分离效果。离效果。 低速离心一般使用玻璃管，它抗化学药低速离心一般使用玻璃管，它抗化学药品的性能极好，但一般较脆，不能承受品的性能极好，但一般较脆，不能承受3 000g以上的离心力。由聚丙烯和聚乙烯的以上的离心力。由聚丙烯和聚乙烯的共聚物制成的塑料管主要用于高速离心。共聚物制成的塑料管主要用于高速离心。它比玻璃管能承受较高的离心力，同时可它比玻璃管能承受较高的离心力，同时可以高温消毒，耐酸耐碱耐盐和抗化学药品。以高温消毒，耐酸耐碱耐盐和抗化学药品。6 6、超速离心技术超速离心技术离心方法的选择离心方法的选择超速离心的离心方法：超速离心的离心

18、方法：差速离心、密度梯度差速离心、密度梯度离心。离心。（1）差速离心）差速离心 采用不同的离心速度和离心时间，使沉降速采用不同的离心速度和离心时间，使沉降速度不同的颗粒分批分离的方法。主要用于度不同的颗粒分批分离的方法。主要用于分离大小和密度差异较大的颗粒。分离大小和密度差异较大的颗粒。(2) 密度梯度离心密度梯度离心样品在密度梯度介质中进行离心，使沉降系样品在密度梯度介质中进行离心，使沉降系数比较接近的物质得以分离的一种区带分数比较接近的物质得以分离的一种区带分离方法。离方法。密度梯度系统：梯度介质有足够大的溶解度，密度梯度系统：梯度介质有足够大的溶解度，不与分离组分反应，不会引起分离组分的不与分离组分反应，不会引起分离组分的凝集、变性或失活。凝集、变性或失活。常用介质：蔗糖、甘油等。常用介质：蔗糖、甘油等。样品铺在密度梯度溶液表面，离心后形成若样品铺在密度梯度溶液表面，离心后形成若干条界面清楚的不连续区带。干条界面清楚的不连续区带。当欲分离的不同颗粒的密度范当欲分离的不同颗粒的密度范围在离心介质的密度梯度范围在离心介质的密度梯度范围内时，不同浮力密度的物围内时，不同浮力密度的物质颗粒在离心