预处理及固液分离技术-沉降分离技术（药物分离纯化课件）

药物分离与纯化技术课程预处理及固液分离技术—沉降过程及影响因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术大纲1.沉降过程2.影响沉降的主要因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术

为了提高分离设备的生产能力，降低分离操作的成本，沉降前常对细小颗粒的悬浮液进行预处理，然后再进行沉降。

悬浮液预处理的方法很多，目前凝聚和絮凝技术应用十分广泛，此外，根据物系性质和工艺过程要求，还有适用于特定条件下的加热处理法、调节表面张力法、冷冻和融化法、超声波和机械振动处理等方法。（一）沉降过程沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术影响悬浮液中颗粒沉降行为的主要因素：

颗粒和液体的性质；

悬浮液的固液比；

沉降容器的性质及搅拌情况等。（二）影响沉降的主要因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术（1）颗粒的性质

对同一种固体物质，球形或近似球形的颗粒或聚集体，比同样体积的非球形颗粒。如：片状、针状或尖锐棱角的颗粒的沉降速度快得多。对于同样形状的颗粒，体积愈大，密度愈大，其沉降速度愈大。（二）影响沉降的主要因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术为改变颗粒的性质，常向悬浮液中加入电解质或絮凝剂，可使微小颗粒聚集，形成密实的球形絮团，大大提高沉降速度。（二）影响沉降的主要因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术（2）液体的性质

两种物质的密度差越大，液体的黏度越小，可获得比较大的沉降速度。液体的黏度一般随温度有显著变化，因此可通过调节操作温度改变沉降速度。（二）影响沉降的主要因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术（3）悬浮液的固液比增加液体中均匀分布颗粒的数目，可降低每个颗粒的沉降速度。当流体中颗粒浓度较大时，颗粒沉降时彼此影响，这种沉降称为干扰沉降。干扰沉降的速度比自由沉降要小。（二）影响沉降的主要因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术

（4）容器的性质

沉降颗粒附近的静止器壁影响颗粒周围流体的正常流型，因而影响颗粒的沉降速度。若容器器壁竖直、横截面积不随高度变化，容器形状对沉降速度影响就很小。当横截面积或器壁倾斜度有变化时，容器形状对沉降过程有明显影响。（二）影响沉降的主要因素沉降过程及影响因素-预处理及固液分离技术

（5）搅拌的影响

重力沉降器中缓慢移动的搅拌耙，对沉降过程有一定的作用。若悬浮液符合非牛顿型流体的性质，则轻微搅拌能加速沉降。（二）影响沉降的主要因素药物分离与纯化技术课程预处理及固液分离技术—沉降基本知识沉降基本知识-预处理及固液分离技术大纲1.引言2.沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术

在固-液两相物系中，不论作为连续相的流体处于静止还是作某种运动，只要固体颗粒的密度大于液体的密度，那么在重力场中,固体颗粒将在重力方向上与液体做相对运动，在离心力场中，则与液体在离心力方向上做相对运动。在某种力作用下，利用连续相与分散相的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程称为沉降。

（一）引言沉降基本知识-预处理及固液分离技术

依靠重力作用而发生的沉降过程称为重力沉降，如中药生产中利用重力沉降实现中药浸提液的静止澄清。

依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程称为离心沉降，处理对象为两相密度差小,且颗粒粒度较小的固-液两相物系。（一）引言沉降基本知识-预处理及固液分离技术悬浮液中固体颗粒沉降时，最初为加速运动，经过若干时间后，当固体颗粒与介质间的摩擦阻力等于颗粒本身的重力或离心力时就成为等速运动，颗粒以某一固定的速度下降，这个速度为固体颗粒的沉降速度。

（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术对于光滑的球形微粒，其重力沉降速度和离心沉降速度分别为：（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术

在重力沉降器中重力加速度与颗粒的位置无关，因而颗粒的重力沉降速度不变，而在离心沉降机中，离心加速度却随颗粒的旋转半径不同而不同，同时由于离心力线互不平行，各个颗粒所受离心力作用的方向也不同。

在一般情况下，悬浮液中颗粒的大小并不一致。倘若欲将所有微粒全部下沉以获得澄清的液体，必须按照最小的沉降速度计算。（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术

在悬浮液中，只有当每个微粒独立沉降而不互相干扰时，按上面两式计算出的沉降速度与实际情况相接近。此种情况下的沉降为自由沉降。在较浓的悬浮液中，微粒相距很近，沉降时，互相发生干扰。此种情况下的沉降称为干扰沉降。（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术

在干扰沉降情况下，众多的极细微粒由于迟迟得不到沉降，悬浮于液体中形成一种混浊液，当其中较大的颗粒沉降时，须穿过此浑浊液。如将混浊液的密度和黏度代替沉降速度计算公式中纯液体的密度和黏度，则公式仍可近似地代表干扰沉降的过程。（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术悬浮液中固体颗粒沉降时，最初为加速运动，经过若干时间后，当固体颗粒与介质间的摩擦阻力等于颗粒本身的重力或离心力时就成为等速运动，颗粒以某一固定的速度下降，这个速度为固体颗粒的沉降速度。

（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术

在干扰沉降情况下，众多的极细微粒由于迟迟得不到沉降，悬浮于液体中形成一种混浊液，当其中较大的颗粒沉降时，须穿过此浑浊液。如将混浊液的密度和黏度代替沉降速度计算公式中纯液体的密度和黏度，则公式仍可近似地代表干扰沉降的过程。（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术

沉降时，若悬浮液的颗粒较粗，则颗粒较快地沉于器底，形成密致的沉淀层，沉淀层与澄清液体间有清晰的界限，沉淀层中的液体含量较小。

若悬浮液的微粒很细，则沉降时悬浮液的浓度自上而下地逐渐增高，沉淀层与澄清液体间并无清晰的界限，而器底沉淀层中的液体含量也很大。（二）沉降速度沉降基本知识-预处理及固液分离技术

若悬浮液中所含颗粒大小不一，则在自由沉降中，可得到若干层的沉淀；最下为由粗颗粒所形成的稠密沉淀层，其上为细颗粒沉淀层，最上为由悬浮液微细粒子所形成的浑浊液。

倘若各层分别倾去，可实现大小颗粒间的部分分离。（二）沉降速度药物分离与纯化技术课程过滤设备及操作-离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术大纲1.卧式螺旋卸料沉降离心机2.立式螺旋卸料沉降离心机离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术螺旋卸料沉降离心机是在全速下同时连续完成进料、分离、排液、排渣的离心机。可分为：卧式

立式卧式离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术工作原理：如图所示。转鼓和螺旋输送器同轴心安装在主轴承上，螺旋叶片外缘与转鼓内壁之间有微小间隙，由于差速器的差动作用，使螺旋和转鼓有一转速差。被分离的悬浮液从中心加料管进入螺旋输送器内筒，然后再进入转鼓内。固体粒子在离心力的作用下沉降到转鼓内表面上，由螺旋推送到小端排出转鼓。分离液由转鼓大端的溢流孔排出。

1.卧式螺旋卸料沉降离心机

卧式螺旋卸料沉降离心机1.进料管；2.V型带轮；3,8.轴承；4.输料螺旋；5.进料孔；6.机壳；7.转鼓；9.行星差速器；10.过载保护装置；11.溢流孔；12.排渣口离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术调节转鼓的转速、转鼓与螺旋的转速差、进料量、溢流孔径寸等参数，可以改变分离液的含固量和沉渣的含湿量。1.卧式螺旋卸料沉降离心机

卧式螺旋卸料沉降离心机1.进料管；2.V型带轮；3,8.轴承；4.输料螺旋；5.进料孔；6.机壳；7.转鼓；9.行星差速器；10.过载保护装置；11.溢流孔；12.排渣口离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术优点：①操作自动连续，分离效果好，能长期运行，维护方便；②对物料的适应性强，能分离的固相粒度范围和浓度变化范围大；1.卧式螺旋卸料沉降离心机

卧式螺旋卸料沉降离心机1.进料管；2.V型带轮；3,8.轴承；4.输料螺旋；5.进料孔；6.机壳；7.转鼓；9.行星差速器；10.过载保护装置；11.溢流孔；12.排渣口离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术优点：③结构紧凑，能够进行密闭操作，可在加压和低温下分离易燃、易爆、有毒的物料；④分离因数较高，单机生产能力大；1.卧式螺旋卸料沉降离心机

卧式螺旋卸料沉降离心机1.进料管；2.V型带轮；3,8.轴承；4.输料螺旋；5.进料孔；6.机壳；7.转鼓；9.行星差速器；10.过载保护装置；11.溢流孔；12.排渣口离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术优点：⑤应用范围广，能完成固相脱水、细粒级悬浮液的液相澄清、粒度分级和液-液-固三相分离等分离过程。缺点：固相沉渣的含湿量一般比过滤离心机高，洗涤效果不好，结构较复杂、价格较高。1.卧式螺旋卸料沉降离心机

卧式螺旋卸料沉降离心机1.进料管；2.V型带轮；3,8.轴承；4.输料螺旋；5.进料孔；6.机壳；7.转鼓；9.行星差速器；10.过载保护装置；11.溢流孔；12.排渣口离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术工作原理与卧螺离心机基本相同，主要是转鼓的位置布置和支撑方式不同。被分离的物料从下部的中心进料管经螺旋输送器内筒的加料室进入转鼓内，在离心力的作用下固相颗粒沉降到鼓壁内表面，由螺旋输送器向下推至转鼓小端的排渣口排出，液相则沿螺旋通道向上流动，澄清液由分离液出口排出。1.立式螺旋卸料沉降离心机

立式螺旋卸料沉降离心机1.转鼓；2.输料螺旋；3.差速器；4.电动机离心沉降设备（螺旋卸料沉降离心机）-预处理及固液分离技术由于采用上悬吊支撑结构，只需在上端轴颈和机壳之间安装一个动密封装置就可以达到与外界隔离的目的，密封结构简化、可靠，可以完全避免密封液向机内泄漏而污染产品，密封液也可选用价廉的水或油。该机可直接安装在钢架结构上，安装维护方便。1.立式螺旋卸料沉降离心机

立式螺旋卸料沉降离心机1.转鼓；2.输料螺旋；3.差速器；4.电动机药物分离与纯化技术课程离心沉降设备（旋液分离器、三足式沉降离心机）离心沉降设备（旋液分离器、三足式沉降离心机）-预处理及固液分离技术大纲1.旋液分离器2.三足式沉降离心机离心沉降设备（旋液分离器、三足式沉降离心机）-预处理及固液分离技术工作原理：旋液分离器上部为一圆筒部分，下部为一较长的圆锥部分。悬浮液从位于圆筒部分的切向进料管引入，料液进入后同时进行旋转运动和向下运动，形成类似螺旋的运动轨迹。1.旋液分离器旋液分离器1.进料管；2.溢流管；3.圆管；4.锥管；5.底流管离心沉降设备（旋液分离器、三足式沉降离心机）-预处理及固液分离技术在圆筒顶部中央，插入一个溢流管。悬浮液在旋转运动过程中，所含固体颗粒在离心力作用下被抛向器壁，进行沉降分离。沉降的粒子沿着器壁下降到出口处，与一部分液体形成浓稠的底流，从底部底流管排出。澄清后的液体在底部中心处折而向上流动，由顶部溢流管流出器外，称为溢流。1.旋液分离器旋液分离器1.进料管；2.溢流管；3.圆管；4.锥管；5.底流管离心沉降设备（旋液分离器、三足式沉降离心机）-预处理及固液分离技术旋液分离器的底部出口有控制阀门，通过调节出口的开度，可以调节底流与溢流的流量比例，从而使全部或仅部分固体颗粒从底流中送出。

利用旋液分离器，可以有效地从液流中分出几μm的微细颗粒。用旋液分离器进行固-液分离的缺点是液流中产生的剪切力可能破坏附聚物，对固-液分离不利。1.旋液分离器旋液分离器1.进料管；2.溢流管；3.圆管；4.锥管；5.底流管离心沉降设备（旋液分离器、三足式沉降离心机）-预处理及固液分离技术优点：

旋液分离器结构简单，没有运动部件，体积小，生产能力大，又能处理腐蚀性悬浮液，不仅可用于固-液分离，而且在分级方面有显著的优点。缺点：磨损严重。为了延长使用期限，可采用钢、尼龙、陶瓷、聚氨酯等作结构材料，也可采用橡胶、锰、铜等作内衬。1.旋液分离器旋液分离器1.进料管；2.溢流管；3.圆管；4.锥管；5.底流管离心沉降设备（旋液分离器、三足式沉降离心机）-预处理及固液分离技术足式沉降离心机的转鼓壁上不开孔。物料进入高速转动的转鼓底部，在离心力作用下，固体颗粒沉降至转鼓壁，澄清