速度沉降簡介

中文名稱

速度沉降

英文名稱

velocity sedimentation

定　　義

生物顆粒（細胞或細器）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到分離的方法。主要用于分離密度相近而大小不等的細胞或細胞器。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)用學科

細胞生物學（一級學科），細胞生物學技術(shù)（二級學科）

對于固定的懸浮體系，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顆粒凝集成為較大的顆粒集團，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)粒子在單位時間內(nèi)沿離心力方向移動的距離。沉降系數(shù)是指在單位離心場中顆粒的沉降速度，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，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。單個球形顆粒在重力沉降過程中受3個力的作用：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，當顆粒密度大于流體密度時，顆粒將下沉。顆粒開始沉降的瞬間，速度為0，加速度為最大值。顆粒開始沉降以后，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、阻力三者達到平衡，加速度等于0，顆粒作勻速沉降運動。此時顆粒（分散相）相對于連續(xù)相的運動速度稱為沉降速度或終端速度。

若以上述沉降過程產(chǎn)生的交界面1-1的高度為縱坐標，沉淀時間為橫坐標，可得交界面沉降過程曲線，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點即為臨界沉降點。

（4） c-d段表示臨界沉降點之后壓實區(qū)沉淀物的壓實過程，壓實區(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t（C_t>C₀）作切線與縱坐標交于a′點，所得高度即為H_t，m。

H— b-d段在t點的高度，m。