第五章离心分离技术..
离心机
5.1.3 沉降离心机液体动力学基本方程
及沉降分离过程
5.1.3.1 基本方程 离心力场中流体流动的特性与规律可用一般 流体力学的原理和方程求解。不同之处在于 必须引入离心力场的特性。联系到离心机转 鼓内流体流动的特点，采用随动圆柱坐标系 （ r 、φ 、 Ｚ）来表示各参变数间的关系。
Exit
r Z
Exit
同时该元素的质量变化为： 1 rdrd dZ
二者应相等，将等式除以 rdrd dZ 后得到连 续性方程式如下
1 1u1r 1u r 1uZ 0 t r r r Z
t
对于不可压缩流体以及无限小的微体元素， 可以认为是一常数，因此上式可写成：
（1）连续方程 连续方程式是根据质量守恒的一般原理推导 出来的，它说明一个系统内的质量不随时间 而改变，或系统内质量如有改变，其值必然 等于流进和流出该系统的质量之差。现取离 心机的内部流场中圆柱坐标系中三对相邻坐 标面所接触的液体体积一微元作为研究系统。 如图5-6所示。该元素的体积为 dV rdrd dZ 流经该元素的液体的流进和流出的液体质量 之差为： 1u1r 1u r 1uZ drd dZ
Exit
（4）哥氏力
当研究回转运动的特性时，除了离心力，必 须注意到可能出现的哥氏力。哥氏加速度是 哥氏力的来源，哥氏加速度是出于质点不仅 作圆周运动，而且也作径向运动或周向运动 所产生的。 由理论力学可知，当牵连运动为匀角速度定 轴运动时，哥氏力加速度的大小为
ak 2u
式中 u为质点相对于转鼓的径向速度或周向 速度。
以下两种情况 ①液体相对于转鼓无周向滞后现象：
Exit
设若转鼓进料口处有加速装置，可以认为液 体角速度与转鼓相同，无滞后现象，则 而可 由基本方程加边界条件得到
食品分离技术(5) 离心技术
(三).等密度离心法
1原理 预先配制介质的密度梯度（包含了被分离样品中所有
粒子的密度），样品铺在梯度液顶上或混合,离心开始后, 梯度液受离心力的作用逐渐形成底浓而管顶稀的密度梯度, 与此同时原来分布均匀的样品粒子也发生重新分布。各种 颗粒移动到与它们各自密度恰好相等的位置上形成区带。
特点： （1）与样品粒子的密度有关 （2）与样品粒子的大小和其他参数无关 （3）转速、温度不变,则延长离心时间也 不改变这些=0 S=0 粒子平衡
ρp-ρm>0 即ρp>ρm V>0 S>0 粒子沉降
ρp-ρm<0 即ρp<ρm V<0 S<0 粒子逆着离心方向上浮
12
二、离心设备分类
离心机
转子 主机 附件
13
分类标准多种多样： （一）根据转速分类：低速、高速、超速
项目 转数(rpm) 离心力(rcf)
2、转子桶内装有十字形隔板，把桶内分隔成多个扇形小室， 隔板内有导管；
3、区带转头的“管壁效应”极小，分离效果好，转速高， 容量大，回收容易；
缺点：
区带转头的样品及介质与转头直接接触，要求转子耐腐蚀， 并且操作复杂。
30
31
5、连续转头：
32
自动排出沉渣的离心澄清机
33
分批自动排出沉渣的离心澄清机
4
离心力
离心力（F）：当离心机转子以一定的角速度ω（弧度/秒） 旋转，颗粒的旋转半径为r（厘米）时，颗粒所受的向外的 力即离心力。
F ma m2r
ω: 旋转角速度 r：旋转体离旋转轴的距离
2 n rad / sec
60
5
相对离心力
相对离心力（RCF）：又称分离因数，是衡量离心程度的 参数，是指在离心力场中，作用于颗粒的离心力相当于地 球 引 力 的 倍 数 ， 单 位 是 重 力 加 速 度 g （ 980cm/ 秒 2 ） 。 RCF=ω2r/980 = 4π2n2r/3600*980 = 1.119*10-5n2r
离心机离心分离的几种方法及特点
离心机离心分离的几种方法及特点2009-07-10文字选择：制备型超高速离心机的几种分离方法：A．差速离心：逐次增加离心力，每次可沉降样品溶液中的一些组份。
差速离心是一种最常用的方法。
在这种方法中，离心管在开始时装满了均一的样品溶液。
通过在一定速度下一定时间的离心后，就可得到两个部份：沉淀和上清液。
通常在第一次离心时把大部分不需要的大粒子沉降去掉。
这时所需的组份大部分仍留在上清液中。
然后将收集到的上清液以更高速度离心，把所需的粒子沉积下来。
离心的时间要选择得当，使大部份不需要的更小的粒子仍留在上清液中。
对于得到的沉淀和上清液可以进行进一步的离心，直到达到所需要的分离纯度为止。
差速离心的特点是操作简单，但分离纯度不高。
B．密度梯度离心法：可以同时使样品中几个或全部组份分离，具有很好的分辨率。
1）速率区带法（rate zonal）：根据样品中不同粒子所具有的不同的尺寸大小及沉降速度（S）。
大致步骤如下：在离心管中装入密度梯度溶液，溶液的密度从离心管顶部至底部逐渐增加（正梯度）。
将所需分离的样品小心地加至密度梯度溶液的顶部。
样品在梯度溶液表面形成一负梯度。
由于不同大小的粒子在离心力作用下，在梯度中移动的速度不一样，所以经过离心后会形成几条分开的样品区带。
注意：样品粒子的密度必须大于梯度液注中任一点的密度。
离心过程必须在区带到达管子底部前停止。
2）等密度离心法（isopycnic）：根据粒子的不同密度来分离。
离心过程中，粒子会移至与它本身密度相同的地方形成区带。
密度样度的选择要使梯度的范围包括所有待分离粒子的密度。
样品可以在密度梯度液粒上面或均匀分布在密度梯度中。
经离心后，样品粒子达到它们的平衡点。
注意：平衡后粒子的分离完全由其密度决定，与时间无关，此时再改变离心转速，只能改变区带的相对位置。
2.密度梯度分析法1）梯度介质性质与选择：A、应具备的性质：梯度物质的选择原则是满足分离方法的基本要求，一个理想的密度材料标准它应是：? 所形成的溶液密度应包括所需要的密度范围。
生物化学实验技术(6)离心技术
使用及应用
离心时，转鼓滤布内装入待过滤的悬浮液。 离心时，转鼓滤布内装入待过滤的悬浮液。当转速逐渐加快而高速运转 鼓内悬浮液受离心力作用，液体穿过滤布被甩出转鼓外。 时 ， 鼓内悬浮液受离心力作用 ， 液体穿过滤布被甩出转鼓外 。 滤液经外壳 下部排出．固体则留在布袋内，从而达到固液分离目的。 下部排出．固体则留在布袋内，从而达到固液分离目的。 这类采用间歇式人工卸料的离心机结构及操作均较简单，性能良好。 这类采用间歇式人工卸料的离心机结构及操作均较简单 ， 性能良好 。 其缺点是取出滤饼费力、耗时，而且由于驱动和制动装置设在转鼓下面， 其缺点是取出滤饼费力 、 耗时 ， 而且由于驱动和制动装置设在转鼓下面 ， 容易引起液体渗漏腐蚀及带来维修保养的不便。为了克服以上缺点， 容易引起液体渗漏腐蚀及带来维修保养的不便 。 为了克服以上缺点 ， 人们 设计了上悬式离心机，这种离心机的传动系统安装在转鼓上方，具有稳定、 设计了上悬式离心机 ， 这种离心机的传动系统安装在转鼓上方 ， 具有稳定 、 卸料较快、固体颗粒破碎少和不受液体腐蚀的优点。 卸料较快、固体颗粒破碎少和不受液体腐蚀的优点。 在生化、微生物工业中，过滤式离心机已用于味精、柠檬酸、 在生化 、 微生物工业中 ， 过滤式离心机已用于味精 、 柠檬酸 、 抗菌 素及某些生化药物和酶制剂等结晶或较大固体颗粒的过滤，脱水效率很高。 素及某些生化药物和酶制剂等结晶或较大固体颗粒的过滤 ， 脱水效率很高 。
二、沉降式离心机
这类离心机品种较多．根据其结构又可分为管式、钵式、 这类离心机品种较多．根据其结构又可分为管式、钵式、碟片式 和倾析式。它们的卸料方式也很多，如人工、离心力、刮刀、螺旋、 和倾析式。它们的卸料方式也很多，如人工、离心力、刮刀、螺旋、 喷嘴、自动卸料等。 喷嘴、自动卸料等。 1．台式或地面式普通离心机 这是一类结构最简单的实验室常用的 ． 中速离心机，转速在3， 低、中速离心机，转速在 ，000~6，000rpm 。其转子一般用角式 ， 或外摆式，多用交流整流子电动机驱动， 或外摆式，多用交流整流子电动机驱动，但电动机的碳刷易磨损而 导致离心机损坏；转速是用电压调节器调节，起动电流大， 导致离心机损坏；转速是用电压调节器调节，起动电流大，速度升 降不够均匀。操作一般在室温下进行，但个别机种也配有冷却装置， 降不够均匀。操作一般在室温下进行，但个别机种也配有冷却装置， 如贝克曼公司的TJ 台式离心机的可调温度为0~20℃。 如贝克曼公司的 -6R台式离心机的可调温度为 台式离心机的可调温度为 ℃ 2. 高速冰冻离心机 这类实验室常用的离心机最高转速可达 ， 这类实验室常用的离心机最高转速可达18， 000~25，000 rpm，因此需有冷却离心腔的致冷设备，并用热电偶 ， ，因此需有冷却离心腔的致冷设备， 监测腔内的温度，一般温度控制在0~4℃。 其转动部分是各种角式 监测腔内的温度 ， 一般温度控制在 ℃ 或外摆式转子，有的还配备区带转子、连续流动式转子或其它转子。 或外摆式转子，有的还配备区带转子、连续流动式转子或其它转子。 速度控制比台式离心机精密准确。 操作方式除间歇式外也有连续式。 速度控制比台式离心机精密准确。 操作方式除间歇式外也有连续式
第五章-离心技术
离心技术离心技术离心是利用旋转运动的离心力以z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别进行分离、浓缩和提纯的项操作技进行分离、浓缩和提纯的一项操作技术。
主要内容z离心的基本原理z离心设备的分类z离心机的选择z 离心技术应用实例一、离心的基本原理z 利用转子高速旋转时所产生的强大离心力，加快颗粒的沉降速度，把样品中不同沉降系数的或浮力密度差的物质分离开。
离心力）当离心机转子以一定的角速度z 离心力（F ）：当离心机转子以一定的角速度ω（弧度/秒）旋转，颗粒的旋转半径为r （厘米）时，颗粒所受的向外的力即离心力力即离心力。
2==F ma m rωω:旋转角速度ω: 旋转角速度r：旋转体离旋转轴的距离()2/sec n rad πω=60相对离心力（RCF）：又称分离因数，是衡量离心程度的相对离心力参数，是指在离心力场中，作用于颗粒的离心力相当于地球引力的倍数，单位是重力加速度g （980cm/秒2）。
RCF=ω2r/980=4π2n 2r/3600*980= 1.119*10-5n 2r222524 1.11910980r n r RCF n r ωπ−===×3600980×低速离心时常以每分钟的转数rpm （即n ）来作为离心力单n：转子每分钟的转数（rpm）位；而高速离心则以g 表示。
Dole&Cotzias制作了转子速度和半径相对应的离心力列线图半径相对离心力转数Sedimentation coefficient (S)沉降系数Sedimentation coefficient (S)z 离心沉降和重力沉降只是对沉降的作用力不同，离心沉降的速度v 2v S r ω=z其中S 即为沉降系数。
z S 表示单位离心场中粒子的移动速度。
2303S −沉降速度212221log log 2.303()r r v r t t ωω===−单位离心力zr 1:离心前粒子距离转轴的距离z r :离心后粒子距离转轴的距离2在实际应用时常在1010-13秒左右，故把S在实际应用时常在Svedberg单位，单位，秒称为一个Svedberg沉降系数10沉降系数-1310秒称为一个。
生物分离工程第5章-初级分离
eg. 从血浆中通过5步沉淀生产纯度高达99%的免 疫球蛋白和96%~99%的白蛋白。
重新溶解的沉淀
血浆
乙醇法沉淀
沉淀物Ⅰ＋Ⅱ＋
Ⅲ
上清液
乙醇法沉淀 沉淀物Ⅰ＋Ⅲ
乙醇法沉淀沉 淀物Ⅱ
废弃沉淀
层厚度（ζ 电位）降低蛋白质溶液的稳定性，实 现蛋白质的沉淀。
蛋白质可以看作是一个表面分布有正、负 电荷的球体，这种正、负电荷是由氨基和 羧基的离子化形成的，换句话说，该球体 是带有均衡电荷分布的胶体颗粒。因此， 蛋白质的沉淀，实际上与胶体颗粒的凝聚 和絮凝现象相似。
蛋白质粒子在水溶液中是带电的，带电的 原因主要是吸附溶液中的离子或自身基团 的电离。因溶液是电中性的，水中应有等 当量的反离子存在。蛋白质表面的电荷与 溶液中反离子的电荷构成双电层。
蛋白质沉淀方法
中性盐盐析法
等电点沉淀法
有机溶剂盐析法
非离子型聚合物沉淀法 聚电解质沉淀法 金属沉淀法
其他沉淀法
一、中性盐盐析法
当中性盐加入蛋白质分散体系时可能出现以下两 种情况：
（1）“盐溶”现象(salting-in) ——低盐浓度下，蛋白质溶解度增大。
（2）“盐析”现象(salting-out) ——高盐浓度下，蛋白质溶解度随之下降。
Ks—盐析常数，与蛋白质和无机盐的种类有 关，与温度、pH值无关。
常数Ks代表图中直线的斜率；β 代表截距， 即当离子强度为零，也就是纯水中的假想
溶解度的对数。从一些实验结果表明，Ks与温度 和pH无关，但和蛋白质与盐的种类有关。
但这种变化不是很大，例如以硫酸铵作为沉淀剂 时，Ks值对不同的蛋白质来说，其变化不会超过 1倍。组成相近的蛋白质，分子量越大，沉淀所需 盐的量越少；蛋白质分子不对称性越大，也越易 沉淀。
离心技术
五、离心机使用注意事项 使用前应将负荷平衡， 1. 使用前应将负荷平衡 ， 重量误差越小 越好 严禁空转， 2. 严禁空转，启动时转速由低至高逐步 调节，严格高速启动。 调节，严格高速启动。 选择合适的转头，控制转速。 3. 选择合适的转头，控制转速。 保护转头，防止碰撞、擦伤、 4. 保护转头，防止碰撞、擦伤、防止异 污垢进入、用毕立即清洁。 物、污垢进入、用毕立即清洁。 低温离心样品时, 5. 低温离心样品时 , 先将空转头预冷一 定时间。温度± 定时间。温度±0℃。 发现异常如噪声，应立即停机检查。 6. 发现异常如噪声，应立即停机检查。 离心机结构及使用方法——实习 六、离心机结构及使用方法 实习 离心机的应用——自学 七、离心机的应用 自学
2、离心机的分类 ：按离心机应用范围分为四类： 、 离心机的分类：按离心机应用范围分为四类： 普通离心机、专用离心机、制备离心机和分析用离心机， 普通离心机、专用离心机、制备离心机和分析用离心机， 按离心速度即离心机转速分为： 按离心速度即离心机转速分为： 普通离心机：转速小于5000转/min，在室温下运 ① 普通离心机：转速小于 转 ， 主要用于红细胞，微生物细胞，粗大沉淀物， 行，主要用于红细胞，微生物细胞，粗大沉淀物，细胞 细胞膜等的沉淀分离。 核、细胞膜等的沉淀分离。 高速离心机：转速为5000～20000转/min，通常 ② 高速离心机：转速为 ～ 转 ， 备有致冷和温控装置。适用于各种生物细胞、病毒、 备有致冷和温控装置。适用于各种生物细胞、病毒、血 清蛋白等有机物、无机物溶液， 清蛋白等有机物、无机物溶液，悬浮液及胶体溶液等样 品的分离，浓缩、提取制备工作。 品的分离，浓缩、提取制备工作。它是细胞和分子生物 水平研究的基本工具。 水平研究的基本工具。 ③ 超 速 离 心 机 ： 转 速 为 20000 ～ 90000 转 /min 。 Ultrcentrifuge因它能产生超强的离心力场而达到独特的 因它能产生超强的离心力场而达到独特的 分离纯化目的。它是分离、纯化、分析、 分离纯化目的。它是分离、纯化、分析、鉴定生物大分 子的重要技术手段 。 如 DNA/RNA 杂交分子的分离 ， HDL的分离。 的分离。 的分离
离心现象及其应用教学教案
离心现象及其应用教学教案第一章：离心现象的引入1.1 教学目标了解离心现象的定义和产生条件掌握离心现象在日常生活中和工业中的应用培养学生的观察能力和思考能力1.2 教学内容离心现象的定义和产生条件离心现象在日常生活中的应用实例离心现象在工业中的应用实例1.3 教学方法采用问题导入法，引导学生思考离心现象的产生原因和应用场景通过图片和视频资料，展示离心现象在日常生活中的应用实例通过案例分析，让学生了解离心现象在工业中的应用实例1.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象的定义和产生条件的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心现象应用的思考和发现第二章：离心现象的原理2.1 教学目标掌握离心现象的原理和数学描述理解离心力与向心力的关系培养学生的数学思维能力2.2 教学内容离心现象的原理和数学描述离心力与向心力的关系离心现象的数学计算方法2.3 教学方法通过示例和数学推导，让学生理解离心现象的原理和数学描述采用问题解决法，引导学生思考离心力与向心力的关系通过练习题，巩固学生对离心现象数学计算方法的理解2.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象原理和数学描述的理解程度习题练习，评估学生对离心力与向心力的关系的掌握程度第三章：离心现象在日常生活中的应用3.1 教学目标了解离心现象在日常生活中的应用实例掌握离心泵、洗衣机和果汁机等设备的原理和工作方式培养学生的实际应用能力3.2 教学内容离心泵的原理和工作方式洗衣机的离心干燥原理果汁机的离心分离原理3.3 教学方法通过图片和实物展示，让学生了解离心现象在日常生活中的应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心泵、洗衣机和果汁机等设备的原理和工作方式进行小实验，让学生亲身体验离心现象的应用3.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在日常生活中应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心泵、洗衣机和果汁机等设备原理和工作方式的认识第四章：离心现象在工业中的应用4.1 教学目标了解离心现象在工业中的应用实例掌握离心分离、离心压缩和离心干燥等工艺原理培养学生的工业应用能力4.2 教学内容离心分离的原理和应用离心压缩的原理和应用离心干燥的原理和应用4.3 教学方法通过图片和视频资料，展示离心现象在工业中的应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心分离、离心压缩和离心干燥等工艺原理进行小实验，让学生亲身体验离心现象在工业中的应用4.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在工业中应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心分离、离心压缩和离心干燥等工艺原理和应用的认识第五章：离心现象的综合应用5.1 教学目标了解离心现象在不同领域的综合应用掌握离心现象在不同行业中的具体应用实例培养学生的综合应用能力5.2 教学内容离心现象在交通工程中的应用离心现象在环境工程中的应用离心现象在生物工程中的应用5.3 教学方法通过图片和视频资料，展示离心现象在不同领域的综合应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心现象在不同行业中的具体应用实例进行小组讨论，让学生分享自己对离心现象综合应用的认识和思考5.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在不同领域综合应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心现象在不同行业中具体应用实例的认识第六章：离心现象在航天工程中的应用6.1 教学目标了解离心现象在航天工程中的重要应用掌握离心训练、离心模拟等关键技术培养学生的创新意识和科学精神6.2 教学内容离心现象在航天工程中的应用实例离心训练的原理和应用离心模拟在航天器设计中的作用6.3 教学方法通过图片和视频资料，展示离心现象在航天工程中的应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心训练、离心模拟等关键技术进行小组讨论，让学生分享自己对离心现象在航天工程中应用的认识和思考6.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在航天工程中应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心训练、离心模拟等关键技术的认识第七章：离心现象在医疗领域的应用7.1 教学目标了解离心现象在医疗领域的重要应用掌握离心分离、离心诊断等关键技术培养学生的关爱生命、关注健康的意识7.2 教学内容离心现象在医疗领域中的应用实例离心分离在血液学中的应用离心诊断在临床检验中的作用7.3 教学方法通过图片和视频资料，展示离心现象在医疗领域中的应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心分离、离心诊断等关键技术进行小组讨论，让学生分享自己对离心现象在医疗领域中应用的认识和思考7.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在医疗领域中应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心分离、离心诊断等关键技术的认识第八章：离心现象在材料科学中的应用8.1 教学目标了解离心现象在材料科学中的重要应用掌握离心力对材料结构和性能的影响培养学生的创新意识和实践能力8.2 教学内容离心现象在材料科学中的应用实例离心力对材料结构和性能的影响离心技术在材料制备和处理中的应用8.3 教学方法通过图片和视频资料，展示离心现象在材料科学中的应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心力对材料结构和性能的影响进行小组讨论，让学生分享自己对离心现象在材料科学中应用的认识和思考8.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在材料科学中应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心力对材料结构和性能的影响的认识第九章：离心现象在环境保护中的应用9.1 教学目标了解离心现象在环境保护中的重要应用掌握离心分离、离心净化等关键技术培养学生的环保意识和可持续发展观念9.2 教学内容离心现象在环境保护中的应用实例离心分离在废水处理中的应用离心净化在空气污染控制中的作用9.3 教学方法通过图片和视频资料，展示离心现象在环境保护中的应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心分离、离心净化等关键技术进行小组讨论，让学生分享自己对离心现象在环境保护中应用的认识和思考9.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在环境保护中应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心分离、离心净化等关键技术的认识第十章：离心现象的拓展研究10.1 教学目标了解离心现象在其他领域的拓展应用掌握离心现象在其他领域的具体应用实例培养学生的创新意识和科学精神10.2 教学内容离心现象在其他领域的拓展应用实例离心现象在其他领域的具体应用技术离心现象在未来的发展趋势10.3 教学方法通过图片和视频资料，展示离心现象在其他领域的拓展应用实例采用案例分析法，引导学生理解离心现象在其他领域的具体应用技术进行小组讨论，让学生分享自己对离心现象在其他领域中应用的认识和思考10.4 教学评估课堂问答，检查学生对离心现象在其他领域拓展应用实例的理解程度小组讨论，让学生分享自己对离心现象在其他领域具体应用技术的认识重点和难点解析第一章：离心现象的引入重点和难点解析：离心现象的定义和产生条件是本章节的核心内容，需要通过实例和实际操作来帮助学生理解。
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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。
制备性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
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
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。
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
§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
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。
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
沉降系数S与分子量M有对应关系：
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。
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。
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）。
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。