第五章离心分离技术..

制备ห้องสมุดไป่ตู้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。
离心沉降设备
①瓶式离心机 ②管式离心机 ③多室式离心机
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（sedimentation velocity） 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。
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是质量，以克为单位。
根据Fr（离心分离因素、离心力强度）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
4.碟片式离心机
碟式离心机是立式离
心机的一种，转鼓装在
立轴上端，通过传动装 置由电动机驱动而高速
旋转。
转鼓内有一组锥顶角为60－100度的的互相套叠在一起的
碟形零件--碟片。碟片与碟片间的距离用附于碟片背面的具有 一定厚度的狭条来控制，碟片的距离为０.5~2.5mm。
当转鼓连同碟片以高速旋转时，碟
④碟式离心机
⑤螺旋卸料沉降离心机
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。
§5.1 离心沉降
一、离心沉降原理
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。
1、离心力（centrifugal force，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
离心分离
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。
离心沉降
利用固液两相的相 对密度差 利用离心力并通过 过滤介质
无孔转鼓或 管子 有孔转鼓 无孔转鼓或 管子
悬浮液 悬浮液 不同相对 密度液体
离心过滤
离心分离 和超离心
利用不同溶质颗粒 在溶液各部分分布 的差异
同一样品在不同的离心机上离心力不同
2、相对离心力（relative centrifugal force，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）。
第五章
离心分离技术
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。
2.管式离心机
3.多室式离心机
转鼓内有数个同心圆筒组成的 环隙状分离室。各分离室的流道串 联。操作时，悬浮液自中心进料管 加入转鼓中，由内向外顺序流经各 分离室。在逐渐增大的离心力作用 下，悬浮液中的粗颗粒沉积在内部 的分离室壁上，细颗粒沉积在外部 的分离室壁上。 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，果汁和酒类饮料的澄清等。
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。
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。
片间的悬浮液中的固体颗粒因其有较大
的质量，优先沉降于碟片的内腹面，并 连续向鼓壁方面沉降，澄清的液体则被
迫反方向移动而在转颈部进液管周围的
排液口排出。 沉渣沿碟片表面滑动而脱 离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位，
分离后的液体从出液口排出转鼓。
.
碟片的结构是： 1.碟片用薄的不锈钢冲成； 2.碟片呈圆台形； 3.在碟片上开有对称的孔。
在说明离心条件时，低
速离心通常以转子每分钟的
转数表示（r/min） ，如 4000 rpm ；
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（sedimentation coefficient，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。
碟式分离机转鼓内有一组碟片，把转鼓空间分成 许多薄层分离空间，从而大大缩短沉降距离，改善和 提高分离效果。 任何处于两碟片之间的极限颗粒若能在此路程段 中到达碟片内表面，则可以被分离出来。
颗粒在分离空间内的运动路线
卸渣方式 a.人工排渣的碟片离心机