一、沉降分离技术的应用
沉降:溶液中的颗粒或溶质在重力或离心力作用下发生沉淀的现象。
比如说:一杯自来水,撒点土,浑浊了,然后静置,水又变澄清。
主要用于工业悬浊液的除杂,自来水净化中要先沉降,中学化学试验中“取上层清液”就需先沉降。
这种分离在生产上的目的有二:①获得清净的流体,如空气的净化、水的澄清、油品脱水等;②为了回收流体中的悬浮物,如从干燥器出口气体中回收固体产品、从流化床反应器出口气体中回收催化剂等。有时两个目的兼而有之。沉降操作在化工、医药、冶金、食品、环境保护等部门都有广泛应用。
二、离心沉降工艺应用
【 工作原理】:
离心机是利用离心力,分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。 离心
机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开;或将乳浊液中两种密度不同,又互不相溶的液
体分开(例如从牛奶中分离出奶油);它也可用于排除湿固体中的液体,例如用洗衣机甩干湿衣
服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利用不同密度或粒度的固体颗粒
在液体中沉降速度不同的特点,有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。
【 应用】:
于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。
【发展历程】:
中国古代,人们用绳索的一端系住陶罐,手握绳索的另一端,旋转甩动陶罐,产生离心力
挤压出陶罐中蜂蜜,这就是离心分离原理的早期应用。
工业离心机诞生于欧洲,比如19世纪中叶,先后出现纺织品脱水用的三足式离心机,和制
糖厂分离结晶砂糖用的上悬式离心机。这些最早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。
由于卸渣机构的改进,20世纪30年代出现了连续操作的离心机,间歇操作离心机也因实现
了自动控制而得到发展。
工业用离心机按结构和分离要求,可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。
离心机有一个绕本身轴线高速旋转的圆筒,称为转鼓,通常由电动机驱动。悬浮液(或乳浊
液)加入转鼓后,被迅速带动与转鼓同速旋转,在离心力作用下各组分分离,并分别排出。通
常,转鼓转速越高,分离效果也越好。
离心分离机未来的发展趋势将是强化分离性能、发展大型的离心分离机、改进卸渣机构、
增加专用和组合转鼓离心机、加强分离理论研究和研究离心分离过程最佳化控制技术等。
强化分离性能包括提高转鼓转速;在离心分离过程中增加新的推动力;加快推渣速度;增
大转鼓长度使离心沉降分离的时间延长等。发展大型的离心分离机,主要是加大转鼓直径和采
用双面转鼓提高处理能力使处理单位体积物料的设备投资、能耗和维修费降低。理论研究方
面,主要研究转鼓内流体流动状况和滤渣形成机理,研究最小分离度和处理能力的计算方法。
制造核武器必须得用大量的离心机来提纯铀,所以这也是美国制裁伊朗的原始借口.因为伊朗拥有大量的离心机,大约有5万台左右.
三、沉降分离设备
过滤式离心机与沉降式离心机的区别如下: 沉降式离心机设备转鼓为密闭桶状,该设备工作原理是通过离心力做到固液二相分离,这种形式的离心机我们通称沉降式离心机。沉降式离心机适用物料广泛,如物料粘度大,固相颗粒小都能通过提高离心力的方式来达到固液二相分离的要求。 过滤式离心机设备转鼓开孔,附加过滤介质通过拦截的方式做到固液二相分离的离心机我们统称过滤式离心机,过滤式离心机适用于物料粘度小、固相颗粒不易变形(如结晶体)固相颗粒较大且小批量的生产的工况,多用于工业脱水。
四、沉降分离概念
分离纯化是将中药提取液与药渣、沉淀物和固体杂质进行分离,进而采用先进、合理的分离纯化工艺除去无效成分,保留有效成分和辅助成分的技术。常用的分离方法有滤过分离、沉降分离和离心分离。
由于中药成分复杂,含量有高有低,分离纯化方法的选用,应根据药材所含成分理化性质、制剂所选剂型及成型工艺等要求综合考虑,并需进行必要的工艺验证才能确定。根据中药中有效成分溶于水或溶于乙醇的性质,中药提取分离常用的方法为水提醇沉法和醇提水沉法。根据药材所含有效成分的性质及制剂所选剂型及成型工艺的特点,还可以选用絮凝沉淀法、膜分离法、透析法、盐析法、离子交换法、大孔树脂吸附法、聚酰胺吸附法、硅胶吸附层析法,分子蒸馏法、酶解法等分离方法对中药提取液进行分离纯化。
五、沉降分离法
倾析法是指使悬浮液中含有的固相粒子或乳浊液中含有的液相粒子下沉而得到澄清液的操作,从液体中分离密度较大且不溶的固体的方法。是根据沉降原理分离悬浮液中固体颗粒的一种比较简便的方法。操作方法:将悬浮液引入沉降器内,悬浮液中的固体颗粒逐渐沉于器底,上部澄清液体可通过器壁的出液管倾析而出,从而达到固液分离的目的。
连续逆流倾析就是由多个(通常是三个)连续式沉降器串联组成的操作,其中液体和沉淀的流动方向相反。
连续逆流倾析法用于化学反应后对生成沉淀的洗涤,亦常用于萃取后对残渣的洗涤等情况。
六、沉降分离技术的应用场景
重力沉降 一种使悬浮在流体中的固体颗粒下沉而与流体分离的过程。它是依靠地球引力场的作用,利用颗粒与流体的密度差异,使之发生相对运动而沉降,即重力沉降。
重力沉降是从气流中分离出尘粒的最简单方法。只有颗粒较大,气速较小时,重力沉降的作用才较明显。 而离心沉降是在离心力作用下使分散在悬浮液中的固相粒子或乳浊液中的液相粒子沉降的过程。
沉降速度与粒子的密度、颗粒直径以及液体的密度和黏度有关,并随离心力亦即离心加速度的增大而加快。
离心加速度值an=ω2r可随回转角速度ω和回转半径r的增大而迅速增加。
因此,离心沉降操作适用于两相密度差小和粒子速度小的悬浮液或乳浊液的分离。