速度沉降

中文名稱

速度沉降

英文名稱

velocity sedimentation

定　　義

生物顆粒（細(xì)胞或細(xì)器）在十分平緩的密度梯度介質(zhì)中按各自的沉降系數(shù)以不同的速度下沉而達(dá)到分離的方法。主要用于分離密度相近而大小不等的細(xì)胞或細(xì)胞器。這種沉降方法所采用的介質(zhì)密度較低，介質(zhì)的最大密度應(yīng)小于被分離生物顆粒的最小密度。

應(yīng)用學(xué)科

細(xì)胞生物學(xué)（一級(jí)學(xué)科），細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)（二級(jí)學(xué)科）

對(duì)于固定的懸浮體系，有以下結(jié)論：

1、懸浮物的顆粒越大，沉降速度越快；

2、懸浮物與流體的密度差越大，沉降速度越快；

3、流體黏度越小，沉降速度越快。

在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，在懸浮液中添加適量的凝聚劑或絮凝劑使得分散的細(xì)顆粒凝集成為較大的顆粒集團(tuán)，增大固相顆粒的沉降速度，以提高沉降分離的速度和分離效率，這是提高沉降效果的通行做法。

沉降速度與沉降系數(shù)

沉降速度，是指在離心力的作用下，物質(zhì)粒子在單位時(shí)間內(nèi)沿離心力方向移動(dòng)的距離。沉降系數(shù)是指在單位離心場(chǎng)中顆粒的沉降速度，受介質(zhì)（溶劑）密度和粘度的影響。

重力沉降速度

顆粒在靜止流體中沉降時(shí)，不受其他顆粒的干擾及器壁的影響，稱為自由沉降。例如較稀的混懸液或者含塵氣體固體顆粒的沉降可視為自由沉降。單個(gè)球形顆粒在重力沉降過(guò)程中受3個(gè)力的作用：重力、浮力和阻力。表面光滑的剛性球形顆粒置于靜止的流體介質(zhì)中，當(dāng)顆粒密度大于流體密度時(shí)，顆粒將下沉。顆粒開(kāi)始沉降的瞬間，速度為0，加速度為最大值。顆粒開(kāi)始沉降以后，隨著速度的增加，阻力也隨之增大，直到速度增大到一定值后，重力、浮力、阻力三者達(dá)到平衡，加速度等于0，顆粒作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。此時(shí)顆粒（分散相）相對(duì)于連續(xù)相的運(yùn)動(dòng)速度稱為沉降速度或終端速度。

若以上述沉降過(guò)程產(chǎn)生的交界面1-1的高度為縱坐標(biāo)，沉淀時(shí)間為橫坐標(biāo)，可得交界面沉降過(guò)程曲線，如圖3中(f)所示。各區(qū)的沉降速度可由沉降曲線上各點(diǎn)的切線斜率繪出。

（1） 曲線a-b′段的上凸曲線可解釋為沉淀初期由于顆粒間的絮凝導(dǎo)致顆粒凝聚變大，沉降速度逐漸變大。

（2） b'-b段為直線，表明交界面等速下降。a-b′段一般較短，有時(shí)不甚明顯，可以作為b'-b直線段的延伸。

（3） 曲線b-c段為下凹的曲線，表明交界面的下降速度逐漸減小。B區(qū)和C區(qū)消失的C點(diǎn)即為臨界沉降點(diǎn)。

（4） c-d段表示臨界沉降點(diǎn)之后壓實(shí)區(qū)沉淀物的壓實(shí)過(guò)程，壓實(shí)區(qū)最終高度為H_∞。

濃度為C_t的懸浮液交界面下沉速度V_t可按如下公式計(jì)算：

V_t=

式中：V_t— 濃度為C_t的懸浮液交界面下沉速度，m/s；

H_t— 在b-d段任何一點(diǎn)t（C_t>C₀）作切線與縱坐標(biāo)交于a′點(diǎn)，所得高度即為H_t，m。

H— b-d段在t點(diǎn)的高度，m。