離心機(jī)的歷史與發(fā)展
工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲,比如19世紀(jì)中葉,先后出現(xiàn)紡織品脫水用的三足式離心機(jī),和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的上懸式離心機(jī)。這些比較早的離心機(jī)都是間歇操作和人工排渣的。
由于卸渣機(jī)構(gòu)的改進(jìn),20世紀(jì)30年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī),間歇操作離心機(jī)也因?qū)崿F(xiàn)了自動控制而得到發(fā)展。 工業(yè)用離心機(jī)按結(jié)構(gòu)和分離要求,可分為過濾離心機(jī)、沉降離心機(jī)和分離機(jī)三類。 離心機(jī)有一個繞本身軸線高速旋轉(zhuǎn)的圓筒,稱為轉(zhuǎn)鼓,通常由電動機(jī)驅(qū)動。懸浮液(或乳濁液)加入轉(zhuǎn)鼓后,被迅速帶動與轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn),在離心力作用下各組分分離,并分別排出。通常,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高,分離效果也越好。 離心分離機(jī)的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。離心過濾是使懸浮液在離心力場下產(chǎn)生的離心壓力,作用在過濾介質(zhì)上,使液體通過過濾介質(zhì)成為濾液,而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面,從而實現(xiàn)液-固分離;離心沉降是利用懸浮液(或乳濁液)密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理,實現(xiàn)液-固(或液-液)分離。 還有一類實驗分析用的分離機(jī),可進(jìn)行液體澄清和固體顆粒富集,或液-液分離,這類分離機(jī)有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結(jié)構(gòu)型式。 衡量離心分離機(jī)分離性能的重要指標(biāo)是分離因數(shù)。它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所受的離心力與其重力的比值,分離因數(shù)越大,通常分離也越迅速,分離效果越好。工業(yè)用離心分離機(jī)的分離因數(shù)一般為100~20000,超速管式分離機(jī)的分離因數(shù)可高達(dá)62000,分析用超速分離機(jī)的分離因數(shù)最高達(dá)610000。決定離心分離機(jī)處理能力的另一因素是轉(zhuǎn)鼓的工作面積,工作面積大處理能力也大。 過濾離心機(jī)和沉降離心機(jī),主要依靠加大轉(zhuǎn)鼓直徑來擴(kuò)大轉(zhuǎn)鼓圓周上的工作面;分離機(jī)除轉(zhuǎn)鼓圓周壁外,還有附加工作面,如碟式分離機(jī)的碟片和室式分離機(jī)的內(nèi)筒,顯著增大了沉降工作面。 此外,懸浮液中固體顆粒越細(xì)則分離越困難,濾液或分離液中帶走的細(xì)顆粒會增加,在這種情況下,離心分離機(jī)需要有較高的分離因數(shù)才能有效地分離;懸浮液中液體粘度大時,分離速度減慢;懸浮液或乳濁液各組分的密度差大,對離心沉降有利,而懸浮液離心過濾則不要求各組分有密度差。 選擇離心分離機(jī)須根據(jù)懸浮液(或乳濁液)中固體顆粒的大小和濃度、固體與液體(或兩種液體)的密度差、液體粘度、濾渣(或沉渣)的特性,以及分離的要求等進(jìn)行綜合分析,滿足對濾渣(沉渣)含濕量和濾液(分離液)澄清度的要求,初步選擇采用哪一類離心分離機(jī)。然后按處理量和對操作的自動化要求,確定離心機(jī)的類型和規(guī)格,最后經(jīng)實際試驗驗證。 通常,對于含有粒度大于0.01毫米顆粒的懸浮液,可選用過濾離心機(jī);對于懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的,則宜選用沉降離心機(jī);對于懸浮液含固體量低、顆粒微小和對液體澄清度要求高時,應(yīng)選用分離機(jī)。 離心分離機(jī)未來的發(fā)展趨勢將是強(qiáng)化分離性能、發(fā)展大型的離心分離機(jī)、改進(jìn)卸渣機(jī)構(gòu)、增加專用和組合轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)、加強(qiáng)分離理論研究和研究離心分離過程較佳化控制技術(shù)等。 強(qiáng)化分離性能包括提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速;在離心分離過程中增加新的推動力;加快推渣速度;增大轉(zhuǎn)鼓長度使離心沉降分離的時間延長等。發(fā)展大型的離心分離機(jī),主要是加大轉(zhuǎn)鼓直徑和采用雙面轉(zhuǎn)鼓提高處理能力使處理單位體積物料的設(shè)備投資、能耗和維修費降低。理論研究方面,主要研究轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動狀況和濾渣形成機(jī)理,研究最小分離度和處理能力的計算方法。離心機(jī)是利用離心力對混合液(含有固形物)進(jìn)行分離和沉淀的一種專用儀器。實驗室常用電動離心機(jī)有低速、高速離心機(jī)和低速、高速冷凍離心機(jī),以及超速分析、制備兩用冷凍離心機(jī)等多種型號。其中以低速(包括大容量)離心機(jī)、高速離心機(jī)和高速冷凍離心機(jī)應(yīng)用較為廣泛,是生化實驗室用來分離制備生物大分子必不可少的重要工具。
離心機(jī)維護(hù)規(guī)則
1、一次規(guī)則
當(dāng)系統(tǒng)出了故障,你可以試探性地改變某些狀態(tài),一次可以改變一個參數(shù)。做一些簡單的改變步驟,也許就能解決問題。
2、二次比較規(guī)則
在動手檢修之前已經(jīng)明確了故障所在,或者已經(jīng)確定了解決故障的方案。換句話說,動手之前已經(jīng)找對了解決辦法。例如,在進(jìn)樣過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)標(biāo)物的峰值變低了,可以重復(fù)進(jìn)樣看看重復(fù)性如何,如果是偶然變低,是否是定量管里進(jìn)了氣泡。這個規(guī)則可用于考察系統(tǒng)改變后的情況。更換了流動向后在正式進(jìn)樣前可以進(jìn)兩次標(biāo)準(zhǔn)品以檢查保留時間的穩(wěn)定情況和色譜峰的穩(wěn)定性。在梯度洗脫中如果出現(xiàn)了多余的峰,可以空載梯度洗脫一次,用此規(guī)則可以避免不必要的改變,盡快確定糾正措施。
3、取代規(guī)則
用好的部件換下可疑的部件,是查找故障的可以方法。如果你懷疑檢測器引起了噪音,就換一個性能好的檢測器。如果故障被排除了,就說明換下的檢測器有問題。這個規(guī)則應(yīng)用的規(guī)模有大有小,可以從換整個部件到換印刷線路板上的集成塊。
4、換回規(guī)則
這個規(guī)則和取代規(guī)則一起運用,好部件取代了溶體流動速率測定儀可疑部件后情況并未得到改善,應(yīng)重新?lián)Q上原部件。這樣做的維修費用最小,也防止了用過的部件積壓下來。這條規(guī)則僅適用于單一的故障。換回原則不適用于以下的情況:
(1)在取下時新部件已損壞(如泵密封墊圈);
(2)部件價格低(如柱內(nèi)襯過濾片);
(3)重新裝上原部件要冒損壞的風(fēng)險;
(4)定期更換的部件。
5、參考條件規(guī)則
通常有兩種參考條件:①標(biāo)準(zhǔn)參考條件;②試驗參考條件。
標(biāo)準(zhǔn)參考條件也叫標(biāo)準(zhǔn)試驗條件,是從一個系統(tǒng)到另一個系統(tǒng),從一個實驗室到另一個實驗室都易于驗證的條件。用該條件所測得的數(shù)據(jù)有助于識別實際試驗和系統(tǒng)間的問題。如果在某試驗條件下系統(tǒng)壓力升高,而在標(biāo)準(zhǔn)條件下壓力正常。這說明溶體流動速率測定儀系統(tǒng)異常是由實驗室的變化所引起的。下表列舉了啟用新色譜柱是的標(biāo)準(zhǔn)試驗條件,在使用過程中也可用此標(biāo)準(zhǔn)試驗條件檢查系統(tǒng)的情況。