Седиментация

редактировать
Тенденция оседания частиц в суспензии

Седиментация - это тенденция для частиц в суспензия для осаждения из жидкости, в которую они вовлечены, и упираются в преграду. Это связано с их движением в жидкости в ответ на действующие на них силы : эти силы могут быть вызваны силой тяжести, центробежным ускорением или электромагнетизм.

В геологии седиментация часто описывается как противоположность эрозии, т. е. конечный конец переноса отложений. В этом смысле он включает в себя прекращение транспортировки с помощью сальтации или истинного транспорта с загрузкой. Оседание - это падение взвешенных частиц через жидкость, тогда как осаждение - это прекращение процесса осаждения. В эстуарной среде на оседание может повлиять присутствие или отсутствие растительности. Деревья, такие как мангровые заросли, имеют решающее значение для затухания волн или течений, способствуя осаждению взвешенных частиц.

Осаждение может относиться к объектам различных размеров, начиная от крупных камней в проточной воде, к суспензиям пыли и пыльцы, к клеточным суспензиям, к растворам одиночных молекул, таких как белки и пептиды. Даже небольшие молекулы создают достаточно сильную силу для значительного осаждения.

Этот термин обычно используется в геологии для описания отложения осадков, которое приводит к образованию осадочной породы, но он также используется в различных химических и экологических поля для описания движения часто более мелких частиц и молекул. Этот процесс также используется в биотехнологической промышленности для отделения клеток от питательной среды.

Содержание

  • 1 Эксперименты
  • 2 Геология
  • 3 Химия
  • 4 См. Также
  • 5 Примечания

Эксперименты

В эксперименте по седиментации приложенная сила ускоряет частицы до конечной скорости vterm {\ displaystyle v _ {\ mathrm {term}}}{\ displaystyle v _ {\ mathrm {term}}} , при которой приложенная сила в точности компенсируется противоположной силой сопротивления. Для достаточно маленьких частиц (низкое число Рейнольдса ) сила сопротивления изменяется линейно с конечной скоростью, то есть F drag = fvterm {\ displaystyle F _ {\ mathrm {drag }} = fv _ {\ mathrm {term}}}{\ displaystyle F _ {\ mathrm {drag}} = fv _ {\ mathrm {term}}} (поток Стокса ) где f зависит только от свойств частицы и окружающей жидкости. Точно так же приложенная сила обычно изменяется линейно с некоторой константой связи (обозначенной здесь как q), которая зависит только от свойств частицы, F app = q E app {\ displaystyle F _ {\ mathrm {app}} = qE_ {\ mathrm {приложение}}}F _ {{\ mathrm {app}}} = qE _ {{\ mathrm {app}}} . Следовательно, обычно можно определить коэффициент седиментации s = defq / f {\ displaystyle s \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ q / f}s \ {\ stackrel {{\ mathrm {def}}} {=}} \ q / f , который зависит только от свойств частицы и окружающей жидкости. Таким образом, измерение s может выявить основные свойства частицы.

Во многих случаях движение частиц блокируется жесткой границей; Образовавшееся скопление частиц на границе называется осадком. Концентрации частиц на границе препятствует диффузия частиц.

Седиментация отдельной частицы под действием силы тяжести описывается уравнением Мейсона – Уивера, которое имеет простое точное решение. Коэффициент седиментации s в этом случае равен mb / f {\ displaystyle m_ {b} / f}m _ {{b}} / f , где mb {\ displaystyle m_ {b}}m_ { {b}} - плавучая масса.

. Седиментация отдельной частицы под действием центробежной силы описывается уравнением Ламма, которое также имеет точное решение. Коэффициент седиментации s также равен mb / f {\ displaystyle m_ {b} / f}m _ {{b}} / f , где mb {\ displaystyle m_ {b}}m_ { {b}} - это плавучая масса. Однако уравнение Ламма отличается от уравнения Мэйсона – Уивера, потому что центробежная сила зависит от радиуса от начала вращения, тогда как в уравнении Мейсона – Уивера гравитация постоянна. Уравнение Ламма также имеет дополнительные члены, поскольку оно относится к ячейкам в форме сектора сектора, тогда как уравнение Мэйсона – Уивера является одномерным.

Классификация седиментации:

  • Седиментация типа 1 характеризуется частицами, которые оседают дискретно с постоянной скоростью оседания, или отложением богатых железом минералов по течению вниз к точечному источнику. Они оседают в виде отдельных частиц и не флокулируют и не прилипают друг к другу во время осаждения. Пример: песок и крошка
  • Осаждение типа 2 характеризуется частицами, которые флокулируются во время отстаивания, и из-за этого их размер постоянно меняется, и, следовательно, изменяется их скорость осаждения. Пример: коагуляция квасцов или железа
  • Седиментация типа 3 также известна как зональная седиментация. В этом процессе частицы имеют высокую концентрацию (более 1000 мг / л), так что частицы имеют тенденцию оседать в виде массы и присутствуют отчетливая прозрачная зона и зона шлама. Зональное осаждение происходит при размягчении извести, седиментации, осаждении активного ила и загустителях.

Геология

Заиление

В геологии седиментация - это осаждение частиц, переносимых потоком флюида. Для взвешенной нагрузки это может быть выражено математически с помощью уравнения Экснера и приводит к образованию осадочных форм рельефа и пород, составляющих осадочную запись.. Нежелательное усиление переноса и осаждения взвешенного материала называется заилением, и оно является основным источником загрязнения водных путей в некоторых частях мира. Высокие скорости седиментации могут быть результатом плохого управления земельными ресурсами и высокой частоты наводнений. Если не управлять должным образом, это может нанести ущерб хрупким экосистемам на принимающей стороне, таким как коралловые рифы. Изменение климата также влияет на скорость заиливания.

Химия

В химии седиментация была использована для измерения размера больших молекул (макромолекулы ), где сила тяжести увеличена с центробежной силой в ультрацентрифуге.

См. также

Примечания

Последняя правка сделана 2021-06-07 08:38:52
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте