Замын томьёо бол амьдралын томьёо Амьдрал бол бүх ертөнцийн хамгийн үл мэдэгдэх өнцөг болох Өөртөө хүрэх аялал юм. Тэдний хязгаарыг хэн ч мэдэхгүй. Тэгээд ерөөсөө байхгүй гэдэгт итгэлтэй байна. Замдаа юу авч явах, юуг орхих, юуг анзаарахгүй, уйлах, инээх, харамсах зэргийг мэдэхгүй байна. I

Гетероген системийг салгах аргууд: тунадасжуулах, шүүх, центрифуг, нойтон ялгах.

Хур тунадасгэдэг нь таталцал, төвөөс зугтах хүч, инерцийн хүч, цахилгааны хүчний нөлөөн дор шингэн эсвэл хийд дүүжлэгдсэн хатуу ба шингэн хэсгүүдийг тасралтгүй фазаас салгах үйл явц юм.

Шүүлтүүр- шингэн эсвэл хий нэвтрүүлэх чадвартай, гэхдээ хадгалах чадвартай сүвэрхэг хуваалтыг ашиглан салгах үйл явц

түдгэлзүүлсэн тоосонцор. Процессын хөдөлгөгч хүч нь даралтын зөрүү юм.

Нойтон хийн цэвэрлэгээ- таталцлын болон инерцийн хүчний нөлөөн дор хийд түдгэлзсэн тоосонцорыг ямар нэгэн шингэнээр барих үйл явц бөгөөд хийг цэвэршүүлэх, суспензийг салгахад ашигладаг.

ЦЕНТРИФУГАЦ– 100 нм-ээс их тоосонцор бүхий шингэний дисперсийн системийн төвөөс зугтах хүчний талбарт тусгаарлалт. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үе шатуудыг (шингэн - төвлөрсөн эсвэл шүүсэн бодис, хатуу - тунадас) хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг (суспенз, эмульс) ба гурван бүрэлдэхүүн хэсэг (хатуу фаз агуулсан эмульс) системээс салгахад ашигладаг.

Центрифугийн практикт шингэн гетероген системийг ялгах хоёр аргыг ашигладаг: төвөөс зугтах шүүлтүүр ба төвөөс зугтах тунадасжилт. Эхний тохиолдолд центрифугуудыг цоолсон ротороор үйлдвэрлэдэг бөгөөд дотоод хананд (бүрхүүл) шүүлтүүрийн хуваалт байрлуулсан - шүүлтүүр центрифуг, хоёрдугаарт - хатуу бүрхүүлтэй тунгаах ротортой - тунгаах центрифугүүд. Мөн ялгах хоёр зарчмыг хослуулсан тунгаах шүүлтүүр бүхий центрифуг үйлдвэрлэдэг.

2. 2. Бөөмийн хуримтлалын хурдад нөлөөлөх хүчин зүйлс.

ТУНДААХ хурд нь тархсан ба тархсан фазын физик шинж чанар, тархсан фазын концентраци, температураас хамаарна. Бие даасан бөмбөрцөг хэлбэрийн ТУНААХ хурд бөөмсийг Стоксын тэгшитгэлээр тодорхойлно.

Woc = /18μc;

Энд Woc нь бөмбөрцөг хэлбэрийн хатуу бөөмийн чөлөөт тунадасны хурд, м/с;

d – ширхэгийн диаметр, м; ρт – хатуу ширхэгийн нягт, кг/м3;

ρс – орчны нягт, кг/м3; μс – орчны динамик зуурамтгай чанар, Па.с.

Стоксын тэгшитгэл нь Рейнольдсын тоо Re байх үед бөөмийн хөдөлгөөний хатуу ламинар горимд л хамаарна.< 1,6, и не учитывает ортокинетич, коагуляцию, поверхностные явления, влияние изменения концентрации твердой фазы, роль стенок сосуда и др. факторы.

Тогтмол бус хэлбэртэй бөөмсийн хувьд тунах хурд нь бага байдаг тул бөмбөрцөг хэлбэртэй бөөмийн хувьд тооцоолсон хурдыг хэлбэрийн коэффициент (эсвэл хүчин зүйл) гэж нэрлэдэг залруулах коэффициент φ-ээр үржүүлэх шаардлагатай.

В= φ* В oc бөмбөг .

Хаана В– дурын хэлбэрийн хатуу хэсгүүдийн тунах хурд, м/с;

φ - хэлбэрийн хүчин зүйл.

Бөөмийн хэлбэрийн коэффициентүүд:

Куб, φ = 0.806;

Урт, φ = 0.58; - дугуй, φ = 0.69;

Давхарга, φ = 0.43; - өнцөг, φ = 0.66;

3. 3. Флотацийн процесс.

Бохир уснаас аяндаа сайн тогтдоггүй, уусдаггүй тархсан хольцыг зайлуулахын тулд хөвүүлэн баяжуулах аргыг ашигладаг. Зарим тохиолдолд флотаци нь уусдаг бодисыг (жишээлбэл, гадаргуугийн идэвхтэй бодис) арилгахад ашигладаг.

Бохир усыг флотацийн аргаар цэвэрлэх дараах аргуудыг ялгаж үздэг.

Уусмалаас агаар гарах үед;

Механик агаарын тархалттай;

Сүвэрхэг материалаар дамжуулан агаарын хангамж;

Электрофлотаци;

Химийн флотаци.

Уусмалаас агаарыг ялгаруулах флотаци нь маш жижиг бохирдуулагч хэсгүүдийг агуулсан бохир усыг цэвэрлэхэд ашиглагддаг. Аргын мөн чанар нь хаягдал шингэн дэх агаарын хэт ханасан уусмалыг бий болгох явдал юм. Даралт буурах үед уусмалаас агаарын бөмбөлөгүүд гарч, бохирдуулагчийг хөвүүлдэг.

Агаарын хэт ханасан уусмалыг бий болгох аргаас хамаарна

усыг ялгадаг: - вакуум; - даралт; - агаарын тээвэрлэлтийн флотаци.

Вакуум флотацийн үед бохир усыг агааржуулалтын камерт атмосферийн даралтаар агаараар урьдчилан ханаж, дараа нь флотацийн камер руу илгээдэг бөгөөд вакуум насос нь 30 - 40 кПа вакуум байлгадаг. Тасалгаан доторх жижиг бөмбөлгүүд нь зарим бохирдуулагчийг зайлуулдаг. Флотацийн процесс 20 минут орчим үргэлжилнэ.

Энэ аргын давуу талууд нь:

хийн бөмбөлөг үүсэх, тэдгээрийн тоосонцортой наалдамхай байдал, чимээгүй орчинд үүсдэг;

Процессын эрчим хүчний зарцуулалт хамгийн бага байна.

Алдаа:

Бохир ус нь хийн бөмбөлөгтэй ханасан бага зэрэг байдаг тул энэ аргыг түдгэлзүүлсэн тоосонцрын өндөр концентраци, 250 - 300 мг / л-ээс ихгүй үед ашиглах боломжгүй);

Герметик битүүмжилсэн флотацийн сав барих, тэдгээрт хусах механизмыг байрлуулах хэрэгцээ.

Даралтын нэгж нь вакуум нэгжээс илүү түгээмэл байдаг бөгөөд тэдгээр нь энгийн бөгөөд найдвартай ажиллагаатай байдаг. Даралтын флотаци нь –5 г/л хүртэл түдгэлзүүлсэн бодисын агууламжтай бохир усыг цэвэршүүлэх боломжийг олгодог. Цэвэршүүлэх түвшинг нэмэгдүүлэхийн тулд коагулянтуудыг заримдаа усанд нэмдэг.

Уг процесс нь хоёр үе шаттайгаар явагдана:

1) даралтын дор агаартай усаар ханасан байдал;

2) атмосферийн даралтын дор ууссан хий ялгарах.

Флотацийн үйлдвэрт агаарын механик тархалтыг шахуургын төрлийн турбинууд - сэнс нь дээшээ харсан иртэй дискээр хангадаг. Ийм суурилуулалтыг түдгэлзүүлсэн тоосонцор ихтэй (2 г/л-ээс дээш) бохир усыг цэвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Импеллер эргэх үед шингэнд олон тооны жижиг эргүүлэг урсаж, тэдгээр нь тодорхой хэмжээтэй бөмбөлөг болж хуваагддаг. Нунтаглах, цэвэрлэх үр ашгийн зэрэг нь импеллерийн эргэлтийн хурдаас хамаарна: хурд өндөр байх тусам бөмбөлөг багасч, үйл явцын үр ашиг өндөр байх болно.

5. 4.Ионы солилцоо

Энэ нь уусмал дахь ион ба хатуу фазын гадаргуу дээр байгаа ионуудын хоорондох солилцооны процесс дээр суурилдаг - ион солилцогч. Эдгээр аргууд нь хүнцэл, фосфорын нэгдлүүд, хром, цайр, хар тугалга, зэс, мөнгөн ус болон бусад металууд, түүнчлэн гадаргуугийн идэвхт бодис, цацраг идэвхт бодисыг ялган авах, ашиглах боломжийг олгодог. Ион солилцогчийг катион солилцогч ба анион солилцогч гэж хуваадаг. Катионууд нь катион солилцоонд, анионууд нь анионы солилцоонд явагддаг. Энэ солилцоог дараах диаграмаар дүрсэлж болно. Катион солилцуур: Me+ + H[K] → Me[K] + H+.

Анион солилцогч: SO – 24 + 2[A]OH → [A]2SO4 + 2OH- Ион солилцооны нэг онцлог нь ион солилцооны урвалын урвуу шинж чанар юм. Тиймээс урвуу урвалаар ион солилцогч дээр "тарьсан" ионуудыг "арилгах" боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд катион солилцогчийг хүчиллэг уусмалаар, анионы солилцоог шүлтийн уусмалаар угаана. Ийм байдлаар ион солилцогчийг нөхөн сэргээх ажлыг гүйцэтгэдэг.

Ион солилцооны бохир усыг цэвэрлэхэд үечилсэн болон тасралтгүй шүүлтүүрийг ашигладаг. Тогтмол шүүлтүүр нь доод хэсэгт байрлах нүхтэй ус зайлуулах төхөөрөмж бүхий хаалттай цилиндр хэлбэртэй сав бөгөөд шүүлтүүрийн бүх хөндлөн огтлолын дагуу усыг жигд урсгах боломжийг олгодог.

Ион солилцогчийг ачаалах давхаргын өндөр нь 1.5 – 2.5 м Шүүлтүүр нь зэрэгцээ болон эсрэг гүйдлийн хэлхээнд ажиллах боломжтой. Эхний тохиолдолд бохир ус болон нөхөн сэргээх уусмал хоёулаа дээрээс, хоёр дахь тохиолдолд бохир усыг доороос, нөхөн сэргээх уусмалыг дээрээс нь нийлүүлдэг.

Ион солилцооны шүүлтүүрийн үйл ажиллагаанд нийлүүлсэн бохир усны түдгэлзүүлсэн тоосонцрын агууламж ихээхэн нөлөөлдөг. Тиймээс шүүлтүүрт орохын өмнө усыг механик цэвэрлэгээнд хамруулдаг.

Бохир ус цэвэрлэх ион солилцооны аргын нэг хувилбар бол электродиализ юм - энэ нь түүнийг тусгаарлах мембраны хоёр талд уусмалд үүссэн цахилгаан хөдөлгөгч хүчний үйлчлэлээр ионуудыг салгах арга юм. Тусгаарлах процессыг электродиализаторт явуулдаг. Тогтмол цахилгаан гүйдлийн нөлөөн дор катод руу чиглэсэн катионууд нь катодын солилцооны мембранаар нэвтэрч, харин анионы солилцооны мембранд хадгалагдаж, анод руу шилжиж буй анионууд нь анион солилцооны мембранаар дамждаг боловч үлддэг. катион солилцооны мембранаар.

Үүний үр дүнд нэг эгнээний танхимаас ионууд нь зэргэлдээх эгнээний танхимд арилдаг. Давснаас цэвэршүүлсэн усыг нэг коллектороор, төвлөрсөн уусмалыг нөгөө коллектороор ялгаруулдаг.

Бохир усанд ууссан давсыг зайлуулахын тулд электродиализаторыг ашигладаг. Давсны оновчтой концентраци нь 3 – 8 г/л байна. Бүх электродиализаторууд нь голчлон платинжуулсан титанаар хийгдсэн электродыг ашигладаг.

14. 5. Коагуляци, флоккуляци. Хэрэглээний талбар.

Коагуляцинь сарнисан тоосонцоруудын харилцан үйлчлэл болон нэгдлийн үр дүнд томрох үйл явц юм. Бохир ус цэвэрлэхэд коагуляци нь нарийн хольц, эмульсжсэн бодисыг тунадасжуулах процессыг хурдасгахад ашигладаг. Энэ нь уснаас коллоид тархсан тоосонцорыг зайлуулахад хамгийн үр дүнтэй байдаг. 1-100 микрон хэмжээтэй тоосонцор. Бохир ус цэвэрлэх процесст коагуляци нь тэдгээрт нэмсэн тусгай бодисууд болох коагулянтуудын нөлөөн дор явагддаг. Усан дахь коагулянтууд нь хүндийн хүчний нөлөөн дор хурдан тогтдог металлын гидроксидын ширхэгийг үүсгэдэг. Хайрс нь коллоид болон түдгэлзүүлсэн тоосонцорыг барьж, нэгтгэх чадвартай. Учир нь Коллоид бөөмс сул сөрөг цэнэгтэй, коагулянтын ширхэгүүд нь сул эерэг цэнэгтэй тул тэдгээрийн хооронд харилцан таталцал үүсдэг. Хөнгөн цагаан, төмрийн давс эсвэл тэдгээрийн хольцыг ихэвчлэн коагулянт болгон ашигладаг. Коагулянтыг сонгох нь түүний найрлага, физик-химийн шинж чанар, усан дахь хольцын агууламж, усны давсны найрлагын рН-ээс хамаарна. Хөнгөн цагааны сульфат ба хөнгөн цагаан гидрохлоридыг коагулянт болгон ашигладаг. Төмрийн давсуудаас төмрийн сульфат ба төмрийн хлорид, заримдаа тэдгээрийн холимогийг коагулянт болгон ашигладаг.

ФлокуляциБохир усанд өндөр молекулт нэгдлүүд - флокулянтуудыг нэмэхэд түдгэлзүүлсэн хэсгүүдийг нэгтгэх үйл явц юм. Коагулянтуудаас ялгаатай нь флокуляцийн үед бөөгнөрөл нь бөөмсийн шууд холбоогоор төдийгүй коагулянт хэсгүүдэд шингэсэн молекулуудын харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг. Хөнгөн цагаан ба төмрийн гидроксидын ширхэглэл үүсэх процессыг эрчимжүүлэх зорилгоор флокуляцийг хийж, тэдгээрийн тунадасжилтын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Флокулянтыг ашиглах нь коагулянтуудын тунг багасгах, коагуляцийн үйл явцын үргэлжлэх хугацааг багасгах, үүссэн флокуудын тунадасжилтын хурдыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Бохир усыг цэвэрлэхэд байгалийн болон синтетик флокулянтуудыг ашигладаг. Байгалийн гаралтай цардуул, эфир, целлюлоз гэх мэт. Хамгийн идэвхтэй флокулянт нь цахиурын давхар исэл юм. Синтетик органик флокулянтуудаас манай улсад хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь полиакриламид юм. Флокулянтуудын үйл ажиллагааны механизм нь дараах үзэгдлүүд дээр суурилдаг: коллоид бөөмсийн гадаргуу дээр флокулянт молекулыг шингээх, флокулянт молекулын сүлжээний бүтэц үүсэх, ван дер Ваалсын хүчний нөлөөгөөр коллоид хэсгүүдийн наалдац. Флокулянтуудын нөлөөн дор коллоид хэсгүүдийн хооронд шингэн фазаас илүү хурдан, бүрэн салгах чадвартай гурван хэмжээст бүтэц үүсдэг. Ийм бүтэц үүсэх шалтгаан нь флокулянт макромолекулуудыг хэд хэдэн тоосонцор дээр шингээж, тэдгээрийн хооронд полимер гүүр үүсгэдэг. Коллоид хэсгүүд нь сөрөг цэнэгтэй байдаг бөгөөд энэ нь хөнгөн цагаан эсвэл төмрийн гидроксидтэй харилцан коагуляци хийх процессыг дэмждэг.

24. 6. Шингээх. Тодорхойлолт. Хэрэглээний талбар

Шингээх– хатуу шингээгчийн гадаргуу нь хий эсвэл шингэн хольцоос нэг буюу хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгон шингээх үйл явц. Устгах бүрэлдэхүүн хэсэг байрлах хий эсвэл шингэний фазыг зөөгч (зөөгч хий эсвэл зөөгч шингэн) гэж нэрлэдэг. Шингээсэн бодис нь шингээгч, шингэсэн бодис нь шингээгч, хатуу биет (шингээгч) нь шингээгч юм.

Шингээх аргыг биохимийн боловсруулалтын дараа ууссан органик бодисоос бохир усыг гүн цэвэршүүлэх, түүнчлэн усан дахь эдгээр бодисуудын концентраци бага, биологийн задралд ордоггүй эсвэл маш хортой тохиолдолд орон нутгийн суурилуулалтанд өргөн хэрэглэгддэг. Уг бодис нь шингээгчийн тодорхой хэрэглээ багатай сайн шингэсэн тохиолдолд орон нутгийн суурилуулалтыг ашиглах нь зүйтэй.

Адсорбци нь фенол, гербицид, пестицид, үнэрт нитро нэгдлүүд, гадаргуугийн идэвхтэй бодис, будагч бодис гэх мэт бохир усыг саармагжуулахад ашигладаг.

Аргын давуу тал нь өндөр үр ашигтай, хэд хэдэн бодис агуулсан бохир усыг цэвэрлэх чадвар, түүнчлэн эдгээр бодисыг нөхөн сэргээх чадвар юм.

26. 7. Шингээлт. Тодорхойлолт. Хэрэглээний талбар

Шингээлт гэдэг нь шингэн шингээгчээр хий эсвэл уурын хольцоос үүссэн хий, уурыг шингээх үйл явц юм. Энэ үйл явц нь сонгомол бөгөөд буцаах боломжтой.

Шингээх үйл явцад хоёр үе шат оролцдог. хий ба шингэн. Хийн үе шат нь шингэдэггүй тээвэрлэгч хий ба нэг буюу хэд хэдэн шингэдэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэнэ. Шингэн фаз нь шингэн шингээгч дэх шингээгдсэн (зорилтот) бүрэлдэхүүн хэсгийн уусмал юм. Физик шингээлтийн үед хий зөөвөрлөгч ба шингэн шингээгч нь дамжуулах бүрэлдэхүүн хэсгийн хувьд идэвхгүй, бие биенийхээ хувьд нэг юм.

Яндангийн хийг хүхрийн давхар ислээс цэвэрлэх олон аргыг санал болгосон боловч тэдгээрийн цөөхөн нь л практикт хэрэглэгдэж байна. Энэ нь яндангийн хийн хэмжээ их, тэдгээрийн доторх SO2-ийн агууламж бага, хий нь өндөр температур, тоосны агууламж ихтэй байдагтай холбоотой юм. Шингээхийн тулд ус, усан уусмал, шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металлын давсны суспензийг ашиглаж болно.

Шингээгч ба хийн хольцоос гаргаж авсан бүрэлдэхүүн хэсгийн харилцан үйлчлэлийн шинж чанараас хамааран шингээлтийн аргыг физик шингээлтийн хуулинд үндэслэсэн арга, шингэний үе дэх химийн урвал (химисорбци) дагалддаг шингээлтийн аргууд гэж хуваадаг.

36. 8.Физик ба химийн шингээлт.

At физик шингээлтхийн татан буулгах нь химийн урвал дагалддаггүй (эсвэл ядаж энэ урвал нь процесст мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй). Энэ тохиолдолд уусмалын дээрх бүрэлдэхүүн хэсгийн тэнцвэрт даралт их эсвэл бага байдаг бөгөөд хийн фаз дахь хэсэгчилсэн даралт нь уусмал дээрх тэнцвэрийн даралтаас өндөр байх үед л сүүлчийнх нь шингээлт явагдана. Энэ тохиолдолд хийнээс бүрэлдэхүүн хэсгийг бүрэн гаргаж авах нь зөвхөн эсрэг урсгалын урсгал болон шингээгч рүү бүрэлдэхүүн хэсгийг агуулаагүй цэвэр шингээгч нийлүүлэх боломжтой юм. Физик шингээлтийн үед хийн молекулууд ба уусмал дахь шингээгчийн харилцан үйлчлэлийн энерги 20 кЖ / моль-ээс ихгүй байна.

At химисорбци(химийн урвалын хамт шингээх) шингэсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь химийн нэгдэл хэлбэрээр шингэн үе шатанд холбогддог. Буцааж болшгүй урвалын үед уусмал дээрх бүрэлдэхүүн хэсгийн тэнцвэрт даралт нь үл тоомсорлож, бүрэн шингээх боломжтой байдаг. Урвуу урвалын үед физик шингээлтийн үеийнхээс бага боловч уусмал дээрх бүрэлдэхүүн хэсгийн мэдэгдэхүйц даралт байдаг. Ууссан хийн молекулууд нь шингээгчийн идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсэг болох химисорбенттэй урвалд ордог (молекулуудын харилцан үйлчлэлийн энерги 25 кЖ/моль) эсвэл уусмалд хийн молекулуудын диссоциаци эсвэл холбоо үүсдэг. Завсрын шингээлтийн сонголтууд нь 20-30 кЖ/моль молекулуудын харилцан үйлчлэлийн эрчим хүчээр тодорхойлогддог. Ийм үйл явц нь устөрөгчийн холбоо үүсэх, ялангуяа диметилформамидын ацетиленийг шингээх замаар татан буулгах зэрэг орно.

38. 9.Бохир усыг олборлох аргаар цэвэрлэх.

Шингэн олборлолт нь фенол, тос, органик хүчил, металлын ион гэх мэт хаягдал усыг цэвэршүүлэхэд ашигладаг.

Олборлолтыг бохир ус цэвэрлэхэд ашиглах боломж нь түүний доторх органик хольцын агууламжаар тодорхойлогддог.

Бохир усыг олборлох замаар цэвэрлэх нь гурван үе шатаас бүрдэнэ.

1-р шат– бохир усыг экстрагент (органик уусгагч)-тай эрчимтэй холих. Шингэнүүдийн хооронд үүссэн контактын гадаргуугийн нөхцөлд хоёр шингэн фаз үүсдэг. Нэг үе шат - ханд нь олборлосон бодис ба хандыг, нөгөө нь - рафинат - хаягдал ус, хандыг агуулдаг.

2 с– ханд ба рафинатыг ялгах; 3- ханд болон рафинатаас экстрагентыг нөхөн сэргээх.

Ууссан хольцын агууламжийг зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээнээс доогуур концентрацид хүргэхийн тулд олборлогч бодис, түүнийг бохир усанд нийлүүлэх хурдыг зөв сонгох шаардлагатай. Уусгагчийг сонгохдоо түүний сонгомол чанар, физик, химийн шинж чанар, өртөг, нөхөн сэргээх боломжит аргуудыг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Экстрагентийг ханднаас гаргаж авах шаардлага нь түүнийг олборлох процесс руу буцаах шаардлагатай байгаатай холбоотой юм. Нөхөн сэргээлтийг өөр уусгагчаар хоёрдогч олборлолт, түүнчлэн ууршилт, нэрэх, химийн урвал эсвэл хур тунадас ашиглан хийж болно. Хэрэв экстрагентыг эргэлтэнд буцаах шаардлагагүй бол дахин үүсгэж болохгүй.

39. 10. Цахилгаан химийн исэлдэлт ба ангижралын процессууд.

Бохир усыг янз бүрийн уусдаг, тархсан хольцоос цэвэрлэхийн тулд анод исэлдэлт ба катодын бууралт, электрокоагуляци, электрофлокуляция, электродиализийн процессуудыг ашигладаг. Бохир усаар шууд цахилгаан гүйдэл дамжих үед эдгээр бүх процессууд электродууд дээр явагддаг. Цахилгаан химийн аргууд нь химийн урвалж ашиглахгүйгээр харьцангуй энгийн автоматжуулсан технологийн цэвэршүүлэх схемийг ашиглан бохир уснаас үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүнийг гаргаж авах боломжийг олгодог. Эдгээр аргын гол сул тал бол эрчим хүчний өндөр зарцуулалт юм.

Цахилгаан химийн аргыг ашиглан бохир ус цэвэрлэх ажлыг үе үе эсвэл тасралтгүй хийж болно.

41. 11.Электрокоагуляци, электрофлотаци, электродиализийн үйл явц

Электрокоагуляци.Бохир ус нь электролизерын электрод хоорондын зайгаар дамжин өнгөрөхөд ёроолын электролиз, бөөмсийн туйлшрал, электрофорез, исэлдэлтийн процесс, электролизийн бүтээгдэхүүний харилцан үйлчлэл үүсдэг. Уусдаггүй электродуудыг ашиглах үед электрофоретик үзэгдлүүд болон электродууд дээр цэнэглэгдсэн тоосонцор ялгарах, уусмал дахь бодис (хлор, хүчилтөрөгч) үүсэх, бөөмсийн гадаргуу дээрх уусмалын давсыг устгадаг зэргээс болж коагуляци үүсч болно. Энэ процессыг коллоид тоосонцор багатай, бохирдуулагчийн тогтвортой байдал багатай усыг цэвэршүүлэхэд ашиглаж болно. Өндөр тэсвэртэй бохирдуулагч агуулсан үйлдвэрийн бохир усыг цэвэрлэхийн тулд уусдаг ган эсвэл хөнгөн цагаан анод ашиглан электролиз хийдэг. Гүйдлийн нөлөөн дор метал уусдаг бөгөөд үүний үр дүнд төмөр эсвэл хөнгөн цагааны катионууд ус руу ордог бөгөөд энэ нь гидроксидын бүлгүүдтэй уулзахдаа хайрс хэлбэрээр металлын гидроксид үүсгэдэг. Эрчимтэй коагуляци үүсдэг.

Цахилгаан коагуляцийн аргын давуу талууд: авсаархан суурилуулалт ба ажиллахад хялбар, урвалж хэрэглэх шаардлагагүй, цэвэршүүлэх үйл явцын нөхцлийн өөрчлөлтөд бага мэдрэмтгий байдал (температур, рН, хорт бодис байгаа эсэх), бүтэц, механик шинж чанар сайтай лаг үйлдвэрлэх. Энэ аргын сул тал нь металл, цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдсэн явдал юм. Цахилгаан коагуляцийг хүнс, химийн болон целлюлоз, цаасны үйлдвэрт ашигладаг.

Электрофлотаци.Энэ процесст бохир усыг усны электролизийн явцад үүссэн хийн бөмбөлгийг ашиглан түдгэлзүүлсэн тоосонцороос цэвэрлэдэг. Анод дээр хүчилтөрөгчийн бөмбөлөг, катод дээр устөрөгчийн бөмбөлөгүүд гарч ирдэг. Эдгээр бөмбөлгүүд нь бохир усанд урсаж, дүүжлэгдсэн тоосонцорыг хөвүүлдэг. Уусдаг электродыг ашиглах үед коагулянтын ширхэгүүд болон хийн бөмбөлөгүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь илүү үр дүнтэй флотацид хувь нэмэр оруулдаг.

Электродиализнь уусмалд үүссэн цахилгаан хөдөлгөгч хүчний үйлчлэлээр ионыг тусгаарлах мембраны хоёр тал дээр ионуудыг ялгах арга юм. Тусгаарлах процессыг электродиализаторт явуулдаг. Тогтмол цахилгаан гүйдлийн нөлөөн дор катод руу чиглэсэн катионууд нь катодын солилцооны мембранаар нэвтэрч, харин анионы солилцооны мембранд хадгалагдаж, анод руу шилжиж буй анионууд нь анион солилцооны мембранаар дамждаг боловч үлддэг. катион солилцооны мембранаар. Үүний үр дүнд нэг эгнээний танхимаас ионууд нь зэргэлдээх эгнээний танхимд арилдаг.

43. 12.Мембран процессууд

Урвуу осмос ба хэт шүүлтүүр нь осмосын даралтаас давсан даралтын дор уусмалыг хагас нэвчилттэй мембранаар шүүх процесс юм. Мембранууд нь уусгагч молекулуудыг дамжин өнгөрч, ууссан бодисыг барьж авдаг. Урвуу осмосоор бөөмс (молекулууд, усжуулсан ионууд) тусгаарлагддаг бөгөөд тэдгээрийн хэмжээ нь уусгагч молекулуудын хэмжээнээс хэтрэхгүй байна. Хэт шүүлтүүрт бие даасан хэсгүүдийн хэмжээ г h нь илүү их хэмжээний дараалал юм.

Диаграммд үзүүлсэн урвуу осмосыг дулааны цахилгаан станц, янз бүрийн үйлдвэрлэлийн (хагас дамжуулагч, зургийн хоолой, эм гэх мэт) ус цэвэршүүлэх системд усыг давсгүйжүүлэхэд өргөн ашигладаг; Сүүлийн жилүүдэд зарим үйлдвэр, хотын бохир усыг цэвэрлэхэд ашиглаж эхэлсэн.

Урвуу осмосын хамгийн энгийн суурилуулалт нь өндөр даралтын насос болон цувралаар холбогдсон модуль (мембран элемент) -ээс бүрдэнэ.

Процессын үр ашиг нь ашигласан мембрануудын шинж чанараас хамаарна. Тэдгээр нь дараахь давуу талуудтай байх ёстой: өндөр тусгаарлах чадвар (сонголт), өндөр өвөрмөц бүтээмж (нэвчилт), хүрээлэн буй орчны нөлөөнд тэсвэртэй, үйл ажиллагааны явцад тогтмол шинж чанар, хангалттай механик хүч чадал, хямд өртөгтэй.

Хэт шүүлтүүрийн хувьд өөр нэг тусгаарлах механизмыг санал болгосон. Ууссан бодисууд нь тэдгээрийн молекулуудын хэмжээ нь нүх сүвний хэмжээнээс их байдаг, эсвэл мембраны нүхний хананд молекулуудын үрэлтийн улмаас мембран дээр үлддэг. Бодит байдал дээр урвуу осмос ба хэт шүүлтүүрийн процесст илүү төвөгтэй үзэгдлүүд тохиолддог.

Мембран тусгаарлах үйл явц нь даралт, гидродинамик нөхцөл, төхөөрөмжийн дизайн, бохир усны шинж чанар, концентраци, түүний доторх хольцын агууламж, түүнчлэн температураас хамаарна. Уусмалын концентраци нэмэгдэх нь уусгагчийн осмосын даралтыг нэмэгдүүлэх, уусмалын зуурамтгай чанар, концентрацийн туйлшралыг нэмэгдүүлэх, өөрөөр хэлбэл нэвчилт ба сонгомол чанар буурахад хүргэдэг. Ууссан бодисын шинж чанар нь сонгох чадварт нөлөөлдөг. Ижил молекул жинтэй бол органик бус бодисууд нь мембран дээр органик бодисоос илүү сайн хадгалагддаг.

45. 13. Агаар мандалд хортой бодисын тархалт.

Агаар мандлын газрын давхарга дахь хортой бодисын агууламжийг зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээнээс хэтрүүлэхгүй байхын тулд тоос, хийн ялгаруулалтыг өндөр уулын хоолойгоор дамжуулан агаар мандалд тараадаг. Агаар мандалд яндангаас ялгарах үйлдвэрлэлийн ялгарлын тархалт нь үймээн самуунтай тархалтын хуулийг дагаж мөрддөг. Ялгарлыг тараах үйл явцад агаар мандлын төлөв байдал, аж ахуйн нэгжийн байршил, газар нутгийн шинж чанар, ялгаралтын физик шинж чанар, хоолойн өндөр, амны диаметр гэх мэт ихээхэн нөлөөлдөг Хэвтээ хөдөлгөөн хольцын хэмжээг голчлон салхины хурдаар, босоо хөдөлгөөнийг босоо чиглэлд температурын тархалтаар тодорхойлно.

Аж үйлдвэрийн ялгарлын тархалтын чиглэлд хоолойноос холдох тусам агаар мандлын газрын давхарга дахь хортой бодисын агууламж эхлээд нэмэгдэж, дээд талдаа хүрч, дараа нь аажмаар буурч байгаа нь гурван төрлийн ялгарлын талаар ярих боломжийг бидэнд олгодог. Агаар мандлын тэгш бус бохирдлын бүс: агаар мандлын газрын давхарга дахь хортой бодисын харьцангуй бага агууламжаар тодорхойлогддог утааны ялгаруулалтыг дамжуулах бүс; утааны бүс - хортой бодисын хамгийн их агууламжтай бүс, бохирдлын түвшин аажмаар буурах бүс.

Одоогийн аргачлалын дагуу орчны температураас өндөр температуртай хий-агаар ялгаруулалтыг тараах нэг торхтой хоолойн хамгийн бага өндрийг H min томъёогоор тодорхойлно.

H мин =√AMk F mn/MPC 3 √1/QΔT,

Энд А нь агаар мандлын температурын градиентаас хамаарах коэффициент бөгөөд хортой бодисын босоо болон хэвтээ тархалтын нөхцлийг тодорхойлдог. Төв Азийн субтропик бүсийн цаг уурын нөхцлөөс хамааран A=240; Казахстан, Доод Волга, Кавказ, Молдав, Сибирь, Алс Дорнод болон Төв Азийн бусад бүс нутагт - 200; ЗХУ-ын Европын нутаг дэвсгэрийн хойд ба баруун хойд хэсэг, Дундад Волга, Урал, Украин - 160; ЗХУ-ын Европын нутаг дэвсгэрийн төв хэсэг - 120;

М - агаар мандалд ялгарах хорт бодисын хэмжээ, г/с;

Q - бүх хоолойноос гадагшлуулсан хий-агаарын хольцын эзлэхүүний урсгалын хурд, м 3 / с;

k F нь агаар мандалд түдгэлзсэн ялгаралтын тоосонцоруудын тунах хурдыг харгалзан үзсэн коэффициент юм. Хийн хувьд k F =1, хийн цэвэрлэх байгууламжийн цэвэрлэгээний үр ашиг 0,90-2,5-аас их, 0,75-3-аас бага бол тоосны хувьд;

ΔT нь ялгарч буй хий-агаарын хольц ба хүрээлэн буй агаар мандлын агаарын температурын зөрүү юм. Орчны агаарын температурыг 13:00 цагийн хамгийн халуун сарын дундаж температурт үндэслэн авдаг;

m ба n нь хий-агаарын хольцыг ялгаруулах эх үүсвэрийн амнаас гарах нөхцөлийг харгалзан үзсэн хэмжээсгүй коэффициент юм.

Сэдвийн хураангуй:

Бөөмийн хуримтлал

Бөөмийн суултын хурд

"Бөөмс" гэдэг үгээр бид уураг эсвэл нуклейн хүчлүүдийн том макромолекулуудыг (хэрэв энэ талаар ярилцаж байгаа бол) хэлэхийг зөвшөөрч байна.

1. Ижил нягтралд том хэсгүүд жижиг хэсгүүдээс хамаагүй хурдан суурьшдаг.

2. Бөөмийн нягтрал нэмэгдэхийн хэрээр тунадасжилтын хурд (“тунамал”) нэмэгддэг. Энэ нь ялангуяа орчны нягтрал нь бөөмийн нягттай ойролцоо байх нөхцөлд тод илэрдэг. Жижиг, гэхдээ илүү нягт хэсгүүд нь том хэсгүүдээс илүү хурдан суурьших боломжтой.

3. Бөөмийн тунах хурд нь роторын нэг минут дахь эргэлтийн квадраттай пропорциональ байна.

4. Орчны зуурамтгай чанар их байх тусам бөөмсийн тунадас удааширна.

5. Тунадасжилтын хурд нь роторын эргэлтийн тэнхлэгээс бөөмийн зайтай пропорциональ байна. Бөөм нь туршилтын хоолойн тэнхлэгийн дагуу хөдөлж байх үед энэ зай нэмэгддэг тул бусад нөхцөл тогтмол байвал тунадасжилтын хурд тасралтгүй (баажмаар) нэмэгдэх ёстой. Хэрэв энэ нь хүсээгүй бол эргэлтийн радиусын өсөлтийг нөхөхийн тулд орчны нягтрал эсвэл зуурамтгай чанарыг радиаль чиглэлд нэмэгдүүлэх шаардлагатай.

Бөөмийн "хөвөх нягт" гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлэх нь утга учиртай. Үнэн хэрэгтээ хэт төвөөс зугтах үед илэрдэг бөөмийн нягт нь зөвхөн түүний химийн найрлага, орон зайн бүтцээр тодорхойлогддоггүй. Жишээлбэл, энэ нь бөөмийн "чийгшүүлэх" түвшин буюу түүнтэй нягт холбогдсон усны хэмжээнээс ихээхэн хамаардаг. Энэ ус нь бөөмстэй хамт хөдөлж, түүний үр дүнтэй нягтыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Усыг холбодог ион эсвэл бусад гидрофилик молекулуудын өндөр концентрацитай үед энэ усны хэмжээ мэдэгдэхүйц буурдаг (чөлөөт ус хангалтгүй!). Нөгөөтэйгүүр, зарим ион эсвэл молекулууд нь бөөмстэй хүчтэй холбогдож, тэдгээрийн үр дүнтэй нягтыг нэмэгдүүлдэг.

Тиймээс тухайн орчинд тунаж буй бөөмсийн төрөлд "хөвөх нягт" гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн. Үүнийг 1-р томьёоны хаалтуудын тэгш байдлын улмаас бөөмийн хөдөлгөөн зогсох цэг дэх орчны нягтыг хэмжих замаар туршилтаар тодорхойлж болно (доороос үзнэ үү - "тэнцвэрийн хэт төвөөс зугтах").

Эцэст нь, бөөмийн хэлбэр нь бөмбөрцөг хэлбэрээс хазайх нь тэдгээрийн тунах хурдад (маш хүчтэй биш) нөлөөлдөг. Үүнтэй холбогдуулан уургийн макромолекулууд болон уусмал дахь хангалттай өндөр полимер нуклейн хүчлүүдийн молекулууд хоёулаа бөмбөрцөг хэлбэртэй эмх замбараагүй бөмбөлөг болж хувирдаг гэдгийг санах нь зүйтэй.

Тусдаа бөөмийн хуримтлал

Цөм, митохондри, гаднах мембраны хэсгүүдээс бага хурдтай центрифуг хийх замаар аль хэдийн чөлөөлөгдсөн эсийн нэгэн төрлийн эсээс рибосом, дотоод мембран, бүр жижиг хэсгүүдийг тусгаарлах шаардлагатай гэж үзье. Өнцгийн роторын дунд зэргийн эргэлтийн хурдыг (их хэмжээний туршилтын хоолойтой) сонгох боломжтой бөгөөд ингэснээр зөвхөн хамгийн том тоосонцор, тэр ч байтугай эхлээд менискийн ойролцоо байрладаг байсан ч тунадас руу унах болно. Туршилтын хоолойн ёроолд анхнаасаа байсан хэсгүүдийг эс тооцвол жижиг хэсгүүд нь супернатантад бараг бүрэн үлдэх болно - тэдгээр нь тунадасны нэг хэсэг болно. Том тоосонцорыг сайн цэвэршүүлэхийн тулд дээд давхаргыг сайтар шавхаж, тунадасыг дахин хоолойн бүрэн хэмжээгээр (буферт) түдгэлзүүлж, ижил нөхцөлд дахин центрифуг хийнэ. Энэ үйлдлийг 2-3 удаа давтаж болох бөгөөд дараа нь тунадас нь бараг нэгэн төрлийн байх болно. Хурдасыг түдгэлзүүлэхтэй холбоотой нэг нарийн зүйл энд байна. Шингэн дотор түдгэлзсэн бөөгнөрөл үүсэх нь туйлын хүсээгүй юм. Тэд дотроо жижиг хэсгүүдийг хадгалж, удаан хугацаанд тархахгүй байж болно. Үүнээс зайлсхийхийн тулд тунадасыг туршилтын хоолойн эргэн тойрон дахь хананд хамгийн бага хэмжээний буфер эсвэл огт байхгүй бол шилэн саваагаар удаан хугацаагаар үрж байх шаардлагатай. Саваа нь хэт нимгэн байх ёсгүй - диаметр нь туршилтын хоолойноос ердөө 3-4 дахин бага байх ёстой бөгөөд дусал хэлбэртэй өтгөрүүлэхгүйгээр гөлгөр бөмбөрцөг хэлбэртэй байна. (Туршилтын ур чадвар нь ийм "жижиг зүйл"-тэй холбоотой алсын хараатай байдаг.) ​​Хурдас нь үл үзэгдэх боловч тэдгээрийг нунтаглах шаардлагатай хэвээр байна. Чиглэлийг чиглүүлэхийн тулд та хоолойнуудыг дээд ирмэг дээр будгаар урьдчилан тэмдэглэж, роторт уг тэмдэглэгээг гадагшаа харуулж суулгаж болно.

Эхний шавхагдсан супернатантыг илүү өндөр хурдтайгаар дахин центрифуг хийж, доторх дунд хэмжээний тоосонцорыг ижил аргаар цэвэрлэж болно. Дараа нь шаардлагатай бол хамгийн жижиг хэсгийг нь цуглуул.

Бүсийн хурдны хэт төвөөс зугтах

Энэ төрлийн центрифугийн онцлог нь түүний нэрээр тусгагдсан байдаг: "өндөр хурдтай" - учир нь бөөмс нь тунах хурдаар тусгаарлагддаг бөгөөд тэдгээрийн нягт нь орчны нягтралаас хамаагүй их байдаг; "Бүсийн" - янз бүрийн хэмжээтэй хэсгүүд нь бага эсвэл бага нимгэн давхаргад суурьшдаг тул "бүс". Хур тунадас үүсэхгүй. Центрифуг нь хувин роторт хийгддэг. Хоолойн уртын дагуу бүсүүд оновчтой тархалтад хүрсний дараа центрифуг зогсоож, бөөмийн бүсүүдийг доор тайлбарласан аргаар нэг нэгээр нь арилгана.

Энд өмнөх тохиолдлоос ялгаатай нь өөр өөр хэмжээтэй хэсгүүдийг тусад нь цэвэршүүлдэггүй, гэхдээ нэгэн зэрэг - нэг центрифугийн үед.

Янз бүрийн хэмжээтэй хэсгүүдийн анхны хольцыг (дор хаяж ижил хагас цэвэршүүлсэн эсийн гомогенат) илүү нягт (гомогенатын буферээс илүү) савлууртай роторын хоолойг дүүргэх орчинд нимгэн давхаргаар хийнэ. Центрифугийн явцад хамгийн хүнд хэсгүүд нь хоолойн ёроол руу хурдан шилжиж, тархсан анхны давхаргын тоймыг тодорхой хэмжээгээр хадгалдаг. Тэдний ард хоцрогдолтой, гэхдээ бас тусдаа давхарга хэлбэрээр жижиг хэсгүүд хөдөлж, дараа нь бүр жижиг хэсгүүд гэх мэт янз бүрийн хэмжээтэй бөөмсийн салангид бүсүүд ингэж үүсдэг.

Бүсүүд нарийхан хэвээр байхын тулд бөөмс хөдөлж буй шингэний конвекцийг эсэргүүцэх шаардлагатай. Конвекцийг дарах үр дүнтэй арга бол менискээс туршилтын хоолойн ёроол хүртэлх чиглэлд эргэлтийн радиусын дагуу энэ шингэний нягтыг нэмэгдүүлэх явдал юм. Жишээлбэл, та дүүжин хувинтай роторын хоолойг сахарозын усан уусмалаар дүүргэж болно, концентраци нь хоолойн ёроол руу нэмэгддэг. Дараа нь энэ "сахарозын градиент" дээр (богинохон гэж нэрлэдэг) эм - ялгах хэсгүүдийн хольцыг давхаргаар хийнэ.

Нэмж дурдахад, бүсийн хурдны центрифугийн тусламжтайгаар хоолойн дагуу хөдөлж буй хэсгүүдийн хөдөлгөөний хурдыг нэмэгдүүлэхээс салах нь зүйтэй юм. Үгүй бол гэрлийн хэсгүүдийн хоёр бүс бие биенээсээ салж амжихаас өмнө хүнд хэсгүүд туршилтын хоолойн ёроолд хүрэх үед нөхцөл байдал үүсч болно. Томъёо 1-ээс харахад орчны нягтралын өсөлт нь бүсийг менискээс холдуулах нөлөөг аль хэдийн хэсэгчлэн саармагжуулдаг. Гэхдээ энэ нь тийм ч үр дүнтэй биш, ялангуяа бөөмийн нягт нь орчны нягтралаас хамаагүй их байвал. Зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлэх нь илүү үр дүнтэй нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс "дарангуйлагч градиент" үүсгэхийн тулд аль алиныг нь (+химийн саармаг) агуулсан бодисын концентрацийн градиентийг ашиглахыг зөвлөж байна. Магадгүй сахарозын уусмалууд энэ шаардлагыг хамгийн сайн хангаж байгаа нь доорх хүснэгтээс харахад p нь г/см 3, г нь центипузаар илэрхийлэгдэнэ. Бүгд +5 ° C-ийн температурт - биологийн бүтээгдэхүүнийг боловсруулахад ердийн.

Практикт даалгавраас хамааран сахарозын градиент 5-20% ба 15-30% ихэвчлэн ашиглагддаг. Сахарозын концентрацийн шугаман градиент үүсгэх төхөөрөмж нь PAGE сүвэрхэг градиент үүсгэх төхөөрөмжтэй төстэй. Ялгаа нь сахарозын уусмалын зуурамтгай чанар өндөртэй тул соронзон хутгуурын оронд холигч шилэнд эргэлддэг халаасан plexiglass-ээр хийсэн мушгиа туузыг ашигладаг бөгөөд энэ нь шингэнийг дээш хөдөлгөдөг (Зураг).

Полиалмер ба поликарбонат хоолойн материал нь усаар муу норгоно. Тиймээс хананы дагуу туршилтын хоолойд шингэнийг оруулах нь тохиромжгүй байдаг - энэ нь дуслаар эргэлдэж, градиентийн жигд байдлыг алдагдуулна. Зурагт үзүүлсэн шиг сахарозын уусмалыг урт зүүгээр туршилтын хоолойн ёроолд хүргэх нь дээр. Энэ тохиолдолд хамгийн бага концентрацитай сахарозын уусмалыг холигч руу юүлж, хамгийн их концентрацийг саванд хийнэ. Илүү нягт сахарозын уусмал нь нягтрал багатай давхаргыг дээшээ чиглүүлнэ.

Зарим тохиолдолд, жишээлбэл, туршилтын хоолойн ёроолд ойртож буй том хэсгүүд нь тэдний хөдөлгөөний хурдыг нэмэгдүүлээд зогсохгүй, харин эсрэгээр нь багасгах нь зүйтэй бол шугаман бус градиентийг сонгох нь зүйтэй юм. туршилтын хоолойн ёроол руу огцом нэмэгддэг сахарозын концентраци. Тиймээс центрифугийн орчны нягтрал, ялангуяа зуурамтгай чанар нэмэгдэхийн хосолсон нөлөө нь эргэлтийн радиус нэмэгдэхээс илүү хүчтэй болж хувирдаг. Хэрэв холигчийн голч нь савны диаметрээс их байвал үүнийг хийж болно. Туршилтын хоолойг дүүргэхдээ хоёр шилний шингэний эзэлхүүний нийлбэрийг бүрэн ашиглах ёстой. Эхлээд холигч дахь их хэмжээний шингэнд шингэлсэн усан сангаас өтгөн сахарозыг бага зэрэг нэмэх нь уусмалын анхны нягтыг бага зэрэг нэмэгдүүлэх болно. Гэсэн хэдий ч туршилтын хоолойг дүүргэсний эцэст түүний доторх уусмалын нягт нь хамгийн дээд хэмжээндээ хүрэх болно - градиент нь туршилтын хоолойн дээд хэсэгт аажмаар нэмэгдэж, доод хэсэгт нь эгц байх болно.

Центрифуг хийсний дараа тусгаарлагдсан бүсүүдийг арилгах, тодорхойлох нь (тэдгээр нь өнгөгүй тул) "хүрч" хийх ёстой. Хамгийн хялбар арга бол анх ийм байдлаар хийгдсэн бөгөөд нээлттэй туршилтын хоолойг босоо байдлаар хавчаараар бэхэлж, ёроолыг нь тариурын зүүгээр цоолж, тодорхой тооны дуслын фракцуудыг дараалсан эгнээнд суулгасан туршилтын хоолойгоор цуглуулах явдал юм. туршилт хийгч өөрөө цаг тухайд нь хөдөлгөх ёстой тавиур. Энэ арга нь зөвхөн хөдөлмөр их шаарддаг төдийгүй туршилтын хоолойг хоослох үед дуслын хэмжээ өөрчлөгддөг тул сайн биш юм. Нимгэн полиэтилен хоолойг зүү рүү холбож, шингэнийг шахах өгөгдсөн хурдтай перисталтик шахуургатай (дараагийн бүлэгт тайлбарлах болно) холбох нь дээр. Насосноос сонгосон тооны дуслыг "бутархай коллектор" -д суурилуулсан туршилтын хоолойд хийнэ. Сүүлийнх нь механик төхөөрөмж бөгөөд 100-150 орчим туршилтын хоолойг нэг нэгээр нь, автоматаар, тодорхой хугацааны интервалаар эсвэл өгөгдсөн тооны дуслыг тоолсны дараа дусаагуурын доор байрлуулж, насосны хоолойгоор төгсдөг.

Та туршилтын хоолойг цоолж болохгүй, гэхдээ зүүг дээрээс нь доош нь болгоомжтой буулгаж, түүний агуулгыг хэсэгчлэн сороорой. Ямар ч тохиолдолд тусгаарлагдсан бүсийг илрүүлэх нь бүх хоолойг хэт ягаан туяа шингээх эсэхийг дараалан турших замаар хийгддэг: уургийн хувьд 280 дт, нуклейн хүчлийн хувьд 260 дт долгионы урттай. Хүссэн агуулгыг нээсэн фракцууд нэгддэг.

Сахарозын нягтын градиент дахь центрифуг ашиглах сонирхолтой жишээ болгон би ДНХ-ийн хуулбарлах механизмын талаархи орчин үеийн санааг бий болгох үндэс суурийг тавьсан Оказакигийн (1971) түүхэн туршилтыг сонгосон. Эдгээр туршилтуудад шингэн тэжээлт орчинд үржсэн бактериуд цацраг идэвхт тимидин бүхий импульсийн шошгыг 2 секундээс 2 минутын турш (өөр өөр туршилтаар) хүлээн авсан. Импульсийн төгсгөлд бактерийг хурдан хөргөж, нийт ДНХ-ийг тусгаарлаж, 5-20% сахарозын шүлтлэг (ДНХ-ийг бүрэн денатуратжуулах) градиентээр дүүжин шанагатай роторт 25 мянган эрг / мин хурдтайгаар 16 минутын турш центрифугджээ. цаг. Градиентыг ухаж авсны дараа фракц тус бүрт шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн агуулгыг цацраг идэвхт чанараар үнэлэв (шингэн сцинтилляторт - 15-р бүлгийг үзнэ үү).

Дараа нь шошгыг "чөлөөт" (ДНХ тусгаарлах явцад тусгаарлагдсан) Оказаки хэлтэрхийнүүд болон 20-60 S-ийн хязгаарт орших боловсорч гүйцсэн ДНХ-ийн том хэсгүүдийн хооронд дахин хуваарилдаг. Оказаки хэсгүүдэд агуулагдах цацраг идэвхт бодисын нэг хэсэг нь тэдгээрийг оруулсны дараа тэдгээрт шилждэг. ДНХ-ийн нэмэлт хэлхээнд. Тиймээс 5 ба 6-р муруйнуудын хувьд Оказаки хэлтэрхий болон боловсорч гүйцсэн ДНХ-д шошгоны шингээлтийн харьцангуй хувь хэмжээ ихээхэн өөрчлөгддөг.

Тэнцвэрийн хэт төвөөс зугтах

Аргын санаа нь хоолойн уртын дагуу ийм градиент үүсгэх явдал юм (дүүжин шанагатай роторт) доод хэсэгт байрлах центрифугийн орчны нягтрал нь хамгийн нягт хэсгүүдийнхээс их байх ба мениск - хамгийн бага нягттай харьцуулахад бага. Хэрэв хангалттай урт центрифуг хийвэл бөөмс градиент дагуу хөдөлж, орчны нягт нь хөвөх нягттай тэнцүү байх болно. Хөдөлгөөн зогсч, янз бүрийн нягтралтай хэсгүүд нь градиентийн янз бүрийн хэсэгт байрладаг. Тиймээс бөөмсийг нягтын дагуу хуваадаг.

Энэ хэлтэс нь дараахь онцлог шинж чанартай.

1. Бөөмийн хэмжээ ба масс нь эцсийн тархалтад нөлөөлөхгүй. Градиент дээрх байрлалыг зөвхөн бөөмийн нягтаар тодорхойлно.

2. Тэнцвэрийн байрлал руу бөөмсийн хөдөлгөөн нь хөвөх нягтаасаа бага нягтралтай градиент бүсээс болон өндөр нягтралтай бүсээс хоёуланд нь явагдана. Тиймээс тунадасжилтын зэрэгцээ флотаци үүсэх болно. Энэ нь хуруу шилийг дүүргэх шингэнд эмийн эхний нимгэн давхаргыг түрхэх шаардлагагүй гэсэн үг юм. Та бүхэл бүтэн эмийг градиент орчинд бүрэн хэмжээгээр хольж болно.

3. Тэнцвэрийн байрлалд ойртох үед бөөмс маш удаан хөдөлдөг тул центрифугийн процесс маш урт байх ёстой.

4. Үүнтэй холбоотойгоор орчны зуурамтгай чанар нь хүсээгүй хүчин зүйл юм.

5. Тэнцвэрт хэт центрифуг хийх үед бүсийн хурдтай центрифуг хийхтэй харьцуулахад эмийн ачаалал мэдэгдэхүйц их байх боломжтой.

6. Тэнцвэрийн мужид бөөмс нь туузан хэлбэртэй байх ба түүний өргөнийг хоёр процессын харьцаагаар тодорхойлно.

тунадасжилтаас үүдэлтэй концентраци - бөөмсийн флотаци ба дулааны тархалт. Энэ өргөн нь бага байх болно, орчны нягтын градиент эгц, бөөмсийн масс их байх тусам массын өсөлт нь тархах хандлагыг бууруулдаг. Туузан дахь бодисын концентрацийн тархалтыг тэгш хэмт (Гауссын) муруйгаар дүрсэлдэг. Туузны төвийн координат (Gd), эргэлтийн өнцгийн хурд, туузны төв дэх орчны нягтын градиентийн эгц байдал (dp / dr) зэргийг харгалзан түүний өргөнийг үндэслэн массыг тооцоолж болно. (ууссан) бөөмийн.

Сахароз нь тэнцвэрт центрифугийн үед градиент үүсгэхэд тохиромжгүй. Өмнөх догол мөрөнд өгөгдсөн хүснэгтээс харахад сахарозын 30% -ийн уусмалын нягт нь биологийн үндсэн объектуудаас хамаагүй бага байдаг бол зуурамтгай чанар нь "гамшгийн" байдлаар нэмэгдэж байна.

Зарим хүнд металлын давсны төвлөрсөн уусмал нь тэнцвэрт центрифуг хийхэд тохиромжтой орчин болно гэж найдаж байна. Ийм уусмалын нягт нь маш их ач холбогдолтой байж болох бөгөөд давсны уусмалын зуурамтгай чанар нь түүний концентрацаас бага зэрэг хамаардаг. Туршлагаас харахад цезийн хлорид эсвэл цезийн сульфатын (CsCI) төвлөрсөн уусмалууд нь тэнцвэрт хэт төвөөс зугтах хамгийн тохиромжтой хэрэгсэл болж хувирсан. Дараах хүснэгтэд янз бүрийн жингийн концентрацитай CsCI уусмалын нягтын утгыг харуулав.

Энэ хүснэгтийг авч үзэхдээ биологийн молекулуудын хөвөх нягт нь ус ба ионуудын нэмэлтээс хамааралтай байдгийг эргэн санах нь зүйтэй. Төвлөрсөн CsCI уусмал дахь ДНХ-ийн хөвөх нягтын утгыг 1.7 г/см 3 гэж тэмдэглэв. Тиймээс янз бүрийн нягтралтай ДНХ молекулуудыг CsCI градиент дахь тэнцвэрт хэт төвөөс зугтах замаар хувааж болно. Ийм нөхцөлд хөвөх нягт нь >1.9 г/см3 хүрдэг РНХ-ийн талаар мөн адил зүйлийг хэлж болохгүй. Харин эсрэгээр уурагуудыг тайлбарласан нөхцөлд амжилттай салгаж болно. Тэдний хувьд CsCI-ийн төвлөрсөн уусмал дахь хөвөх нягт нь 1.3-1.33 г/см3 хооронд хэлбэлздэг.

Бөөмүүд

Хурдасгах, шилжүүлэх тоосонцорбүрэх гадаргуу дээр шүршсэн материал (суурь); хуримтлал тоосонцорсуурийн гадаргуу дээр ... цахилгаан талстжилт, халалтын температур ба үргэлжлэх хугацаа, байгаль бүслэгдсэнметалл, түүнчлэн бусад бүтцийн хүчин зүйлүүд ...

Таталцлын нөлөөгөөр суспензийг ойролцоогоор салгахад тунадасжилтыг ашигладаг. Энэ процессыг тунгаагуур гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжид гүйцэтгэдэг. Тунгаах савыг тооцоолохын тулд тунадасжилтын хурдыг тооцоолох шаардлагатай, жишээлбэл. шингэн дэх хатуу хэсгүүдийн хөдөлгөөний хурд.

Тунах хурдыг тооцоолох томъёог гаргахын тулд таталцлын нөлөөн дор хөдөлгөөнгүй шингэн дэх бөмбөрцөг хэлбэрийн хатуу бөөмийн хөдөлгөөнийг авч үзье. Хэрэв таталцлын нөлөөн дор бөөм суурьшвал таталцлын хурдатгалын улмаас шингэн дэх хөдөлгөөний хурд нь эхлээд нэмэгддэг. Бөөмийн хурд нэмэгдэхийн зэрэгцээ түүний хөдөлгөөнийг эсэргүүцэх орчны эсэргүүцэл нэмэгдэх тул бөөмийн хурдатгал буурч, хэсэг хугацааны дараа тэгтэй тэнцүү болно. Энэ тохиолдолд бөөмс дээр үйлчлэх хүч тэнцвэрт байдалд хүрэх бөгөөд энэ нь тунадасжих хурд болох тогтмол хурдаар жигд хөдөлнө.

Шингэн дэх тунгаах бөөмс дээр үйлчлэх хүчийг авч үзье (Зураг 4.3).

Ньютоны хоёр дахь хуулийн дагуу

Зураг 4.3 – Бөөм наалдамхай орчинд хөдөлж байх үед түүнд үйлчлэх хүч:

- хүндийн хүч;

– Архимедийн хүч (өргөх);

- орчны эсэргүүцлийн хүч;

Бид жижиг хэсгүүдийг харж байна. Тэд маш хурдан тогтмол хурдтайгаар жигд хөдөлж эхэлдэг. Тиймээс бид үүнийг хүлээн зөвшөөрч болно, өөрөөр хэлбэл. бөөмсийн хурдатгал бараг байхгүй эсвэл үүнийг үл тоомсорлодог ()

бөөмийн диаметр хаана байна; индекс “” – бөөмс, “” – шингэн.

энд (zeta) нь эсэргүүцлийн коэффициент;

– динамик даралт буюу кинетик энерги

эзлэхүүний нэгжийг угаах;

– бөөмийн чиглэлтэй перпендикуляр хавтгайд проекц

хөдөлгөөнүүд. Учир нь бөөмс бол бөмбөрцөг, дараа нь түүний хөндлөн огтлолын талбай юм.

Тунадасжилтын хурдыг тодорхойлох. (4.7) ба (4.8) илэрхийллүүдийг (4.4)-д орлъё.

Тиймээс (4.10)

(4.11) томъёог ашиглан хуримтлалын хурдыг тооцоолохын тулд утгыг мэдэх шаардлагатай. Чирэх коэффициент нь бөөмийн эргэн тойрон дахь шингэний урсгалын горимоос хамаарна. Логарифмын координатуудад хамаарал нь Зураг 4.4-т үзүүлсэн хэлбэртэй байна. (4.11) тэгшитгэлийн дагуу хурдны тооцоог зөвхөн дараах дарааллаар дараалан ойртуулах аргаар гүйцэтгэнэ.

1. хуримтлуулах горимоор тогтоосон;

2. томъёонд (4.10) -ын оронд горимд харгалзах илэрхийллийг орлуулах;

3. Тунадасжилтын хэмжээг үүссэн тэгшитгэлээс тооцно;

4. Рэйнолдсын шалгуурын утга ба хуримтлуулах горимыг хурдаар тодорхойлно;

5. Хэрэв горим өөр болвол хурдыг дахин тооцоол.

Зураг 4.4 – Бөөмийн хуримтлалын янз бүрийн горимын (логарифм координатаар) Рейнольдсын шалгуураас татах коэффициентийн хамаарлыг харуулсан зураг.

Дээр дурдсан хуримтлалын хурдыг тооцоолох арга нь тийм ч тохиромжтой биш бөгөөд цаг хугацаа их шаарддаг. Тиймээс тооцооллын практикт ашиглахад хялбар болгох үүднээс Лященко өөр аргыг санал болгов. Энэ аргын дагуу хурдыг Рейнольдсын шалгуураар илэрхийлж, квадрат болон (4.10) (4.10) томъёонд орлуулна.

Илэрхийлэлийг авч үзье

Архимедийн шалгуурын физик утга нь таталцал, зуурамтгай чанар, Архимедийн хүчний хоорондын хамаарлыг харгалзан үздэг.

Бид тунадасжилтын хурдыг тооцоолох шалгуурын тэгшитгэлийг олж авна.

Хурд хэрхэн тооцоолох вэЛященкогийн аргыг ашиглан хур тунадас.

1. (4.14) илэрхийллийг ашиглан Архимедийн шалгуурын утгыг тооцоол.

2. Бид хуримтлуулах горимыг тодорхойлж, эсэргүүцлийн коэффициентийг тооцоолох томъёог сонгоно. Шалгуурын тэгшитгэлийн (4.15) дагуу ба хоёрын хооронд нэгээс нэг харгалзах зүйл байгаа тул энэ нь боломжтой юм. Гэхдээ Архимедийн шалгуур нь -ээс ялгаатай нь тунадасжилтын хурдаас хамаардаггүй бөгөөд зөвхөн бөөмийн геометрийн хэмжээсүүд болон шингэн орчин дахь бөөмийн материалын шинж чанараар тодорхойлогддог.

Ламинар хөдөлгөөний горим

Биеийн бага хурд, жижиг хэмжээтэй эсвэл орчны өндөр зуурамтгай чанарт ажиглагддаг ламинар хөдөлгөөнд бие нь шингэний хилийн давхаргаар хүрээлэгдсэн бөгөөд түүний эргэн тойронд жигд урсдаг (Зураг 4.5). Ийм нөхцөлд эрчим хүчний алдагдал нь зөвхөн үрэлтийн эсэргүүцлийг даван туулахтай холбоотой байдаг. Рэйнолдсын шалгуур.

Зураг 4.5 – Шингэн орчин дахь бөөмийн янз бүрийн горимд шилжих хөдөлгөөн: ламинар (), шилжилтийн () ба турбулент ().

Учир нь ламинархуримтлуулах горим, илэрхийлэлд орлуулах (4.15)

Тиймээс, хэрэв< 2, то < 36 - ламинарный режим осаждения (обтекания частицы).

Шилжилтийн жолоодлогын горим

Биеийн хөдөлгөөний хурд нэмэгдэхийн хэрээр инерцийн хүч улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэж эхэлдэг. Эдгээр хүчний нөлөөн дор хилийн давхарга нь биеийн гадаргуугаас урагдсан бөгөөд энэ нь түүний ойролцоох хөдөлгөөнт биеийн ард даралт буурч, тухайн орон зайд санамсаргүй орон нутгийн эргүүлэг үүсэхэд хүргэдэг ( Зураг 4.5). Энэ тохиолдолд биеийн урд (урд) гадаргуу дээрх шингэний даралтын зөрүү, биеийн эргэн тойрон дахь урсгал, түүний арын (арын) гадаргуу дээрх шингэний даралтын зөрүү нь биеийн эргэн тойрон дахь ламинар урсгалын үед үүсдэг даралтын зөрүүгээс улам бүр нэмэгддэг.

Учир нь шилжилтийнхуримтлуулах горим, илэрхийлэл (4.15)-д орлуулж, утгыг тооцоолж, лавлах номноос тодорхойлно.

Урсгалын хурдаар сүвэрхэг байдал нь нэгдмэл байдалд ойртдог. Тиймээс бид шингэний урсгалын харилцан үйлчлэлийг авч үзэж болно
болон бие даасан бөөмс. Хурд нь бөөмс нь урсгалд хөдөлгөөнгүй эргэлдэж байх үед шингэний горимын дээд хязгаартай тохирч байна. Энэ хурдыг тойрог замын хурд гэж нэрлэдэг. Хэвлэх тохиолдолд бөөмийн жин нь шингэний урсгалын хүчний үйлчлэлээр бүрэн тэнцвэрждэг.

Хүчний харилцан үйлчлэлийн энэ тохиолдол хэрэгждэг
мөн хатуу тоосонцор суурин орчны хязгааргүй эзэлхүүн дотор тунадасжих хурд гэж нэрлэгддэг тогтмол хурдтайгаар унах тохиолдолд. Тиймээс =.

At ламинар урсгалбиеийн урсгалын эсэргүүцэл хамаарна
голчлон орчны зуурамтгай чанар дээр; цагт үймээн самуунтай- гадаргуугаас
бие нь эргэлтийг тасалдаг бөгөөд энэ нь түүний ард нам даралтын талбай үүсгэдэг (Зураг 3.4).

А)б)

Цагаан будаа. 3.4. Бөмбөрцгийг тойрон урсах:

А- мөлхөгч гүйдэл; б- хилийн давхаргыг тусгаарлах

-ийн диаметртэй бөмбөрцөг хэлбэртэй бөөмийн хуримтлалыг авч үзье. Хүчний тэнцвэрийн нөхцөлийг бичье.

(3.21)

урсгалын эсэргүүцлийн хүч, бөөмийн жин ба хөвөх (Архимед) хүч. Хүчийг коэффициентийг ашиглан алдагдсан даралттай ижил төстэй байдлаар илэрхийлж болно гидравлик эсэргүүцэл x (Орон нутгийн эсэргүүцэлтэй Дарси Вайсбах томъёо):

(3.22)

Хаана С- бөмбөрцгийн хөндлөн огтлолын талбай, r - орчны нягт, x – гидравлик эсэргүүцлийн коэффициент.

Бөмбөрцгийн хувьд энэ нь ойлгомжтой (mg-Fa):

(3.23)

хатуу бөөмийн нягт хаана байна. Дараа нь бид:

(3.24)

(3.24) -ээс бид утгыг олно:

(3.25)

Гидравлик эсэргүүцлийн коэффициент x-ийг нарийвчлан авч үзье. Урсгалын эсэргүүцлийн хүчийг татах ба үрэлтийн хүчний нийлбэрээр илэрхийлж болно.

(3.26)

Дараа нь гидравлик эсэргүүцлийн коэффициент x-ийг дараахь харьцаагаар илэрхийлж болно.

чирэлтийн илтгэлцүүр хаана байна, мөн үрэлтийн эсэргүүцлийн коэффициент.

Ламинар урсгалд бөөмс нь шингэний урсгалын эргэн тойронд жигд урсдаг (мөлхөгч урсгал) бөгөөд зөвхөн энерги зарцуулагддаг.
үрэлтийг даван туулах. Урсгалын хурд нэмэгдэхийн хэрээр урд талын эсэргүүцэл улам чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд зарим үед үрэлтийн эсэргүүцлийг үл тоомсорлож болно. Дараа нь урсгалын хурд нэмэгдэнэ
өөрчлөлтөд хүргэхгүй, өөрөө ижил төстэй дэглэм эхэлдэг (Зураг 3.5).

Цагаан будаа. 3.5. Гидравлик эсэргүүцлийн коэффициентийн хамаарал x
бөмбөрцөгийг тойрсон урсгалаас

Ламинар хуримтлуулах горимын хувьд x-ийн утгыг онолын хувьд авч болно.

Дараа нь (3.35) -аас бид дараахь зүйлийг олж авна.

(3.29)

Үүний үр дүнд үүссэн хамаарлыг Стоксын тунаалтын хууль гэж нэрлэдэг. Стоксын хууль тухайн бүс нутагт хүчинтэй . Ньютоны хуулийн үйл ажиллагааны талбарт (шалгууртай ижил төстэй нөхцөлд) гидравлик эсэргүүцлийн коэффициент Дараа нь (3.25) -аас бид дараахь зүйлийг авна.

(3.30)

Завсрын бүсэд x-ийн хувьд дараах томъёог санал болгож байна.

Бөөмийн эргэн тойрон дахь шингэний урсгалын горимыг тодорхойлохын тулд хурдыг тооцоолох томъёог сонгохын тулд , -ийн утгыг мэдэх шаардлагатай бөгөөд хүссэн утгыг агуулсан байх ёстой.

Асуудлыг дараалсан ойролцоо тооцооллын аргаар шийдэж болно. Гэсэн хэдий ч энэ цаг хугацаа шаардсан үйл явцаас зайлсхийх боломжтой. (3.25) тэгшитгэлийг хэмжиж, шалгуур ба Ar-ыг оруулаад дараахийг олж авцгаая.

(3.32)

(3.32) -аас бид Архимедийн Ar шалгуурыг ашиглан завсрын бүсийн хил хязгаарыг тодорхойлно.

учир нь бид Ar = 36-г авна;

Учир нь бид Ar = 8.3 · 10 4-ийг авна.

Мэдэгдэж байгаагаар Архимедийн шалгуур нь хүссэн хэмжээг агуулаагүй болно.

Дараа нь бид хөөрөх хурдыг тооцоолох дараах журмыг санал болгож болно.

- Архимедийн Ar шалгуурын утгыг тодорхойлох;

– тооцооллын x бүсийг тодорхойлж, тооцооны томъёог сонгох;

– тухайн бүсийн хувьд хурдны утгыг тохирох томъёогоор тодорхойлно.

Бөмбөрцөг бус хэсгүүдийн тунах хурд нь бөмбөрцөг хэлбэртэй хэсгүүдээс бага байна.

w" os = j f w os.

Энд j f< 1 – коэффициент формы, значение которых определяется опытным путем. Например, для округлых частиц j ф = 0,77, угловатых –
j f = 0.66, гонзгой – j f = 0.50 ба lamellar – j f = 0.46. Хэлбэрийн хүчин зүйл нь j f = f –2 харьцаагаар хэлбэрийн хүчин зүйлтэй холбоотой.