АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Седиментация

Седимента́ция (осаждение; лат. sedimentum — оседание) — осаждение частиц дисперсной фазы в водных или газообразных условиях, в результате чего формируются различные генетические типы осадков — терригенные, биогенные, хемогенные, вулканогенные[1]. Аэродинамический или гидромеханический процесс разделения дисперсных систем основанный на различиях в характеристиках плотности её компонентов, осуществляемый под действием гравитационных, центробежных сил или электрического поля[2].

Условия

Скорость седиментации зависит от массы, размера, формы и плотности вещества частицы, вязкости и плотности среды, а также от ускорения, силы тяжести и действующих на частицы центробежных сил[3]. Различают три режима осаждения частиц дисперсной фазы, определяющие гидравлическое сопротивление при их движении: ламинарный, переходный, турбулентный

Виды

Седиментация в гравитационном поле

Один из самых распространённых и дешёвых процессов в природе и технике (очистка воды, образование осадочных пород, разделение суспензий). В поле гравитационных сил седиментируют частицы грубодисперсных систем.

Скорость осаждения частиц при ламинарном режиме отстаивания описывается уравнением Стокса Ū=d2gΔρ/18μ , где d — диаметр осаждаемой частицы, Δρ — разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, g — ускорение свободного падения, μ- динамическая вязкость среды.

Условия применимости закона Стокса.

1. Ламинарный режим. Движение частицы должно быть плавным, без завихрений. Это определяется числом Рейнольдса. Закон Стокса справедлив при Re < 0,2 (иногда до 1).

2. Сферическая форма. Для частиц неправильной формы скорость будет ниже (из-за большего сопротивления). Вводят поправочный коэффициент — коэффициент формы.

3. Твёрдая сфера. Частица предполагается жесткой, а среда — сплошной и несжимаемой.

4. Отсутствие взаимодействия. Частицы не должны сталкиваться и слипаться друг с другом (это уже случай коагуляции)[4].

Седиментация в центробежном поле

В поле центробежных сил возможна седиментация коллоидных частиц и макромолекул. Разделяют суспензии, пыли, эмульсии, трёхкомпонентные системы и др. Различают отстойное центрифугирование и циклонное осаждение.

Седиментация в центрифугах и ультрацентрифугах, а также в гравитационном поле лежит в основе седиментационного анализа[5].

Седиментация под действием электрического поля

Осуществляется в электроосадителях. Подвергаются частицы с размером частиц дисперсной фазы менее 10 мкм.

Применение

  • Водоподготовка. Применяется для очистки сточных вод и питьевой воды. На станциях водоподготовки воду отстаивают в больших резервуарах (отстойниках), чтобы под действием силы тяжести осели крупные частицы песка, глины и ржавчины. Промышленные и бытовые стоки попадают в отстойники, где взвешенные вещества оседают на дно, образуя осадок, который затем утилизируется или перерабатывается.
    Отстойник первичной очистки
  • Горное дело. В горнорудной промышленности методом мокрой седиментации (гравитационное обогащение) отделяют ценные минералы от пустой породы. Тяжёлые частицы руды оседают быстрее лёгких частиц песка.
  • Медицина и диагностика. В лабораторных исследованиях для разделения плазмы крови и форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов), выделения вирусов, бактерий и органелл клеток (например, митохондрий), осаждения ДНК, белков и др.
  • Химическая и пищевая промышленность. Применяется для обезвоживания и обессоливания нефти, а также для разделения нефтяных эмульсий. В производстве красок и лаков для удаления крупных агломератов пигмента для получения однородной массы. В пищевой промышленности для получения крахмала. Его отделяют от воды и примесей на специальных центрифугах (ускоренная седиментация). А также в производстве масел и жиров (отстаивание растительных масел для отделения воды и фосфатидов).
  • Геология. Анализ грунтов, установить распределение частиц почвы или песка по размерам (от глины до песка). Для этого грунт смешивают с водой и замеряют скорость оседания фракций.
  • Строительство. Для производства строительных смесей.

Примечания

  1. ↑ Седиментация. ВСЕГЕИ | Геологический словарь. Дата обращения: 16 декабря 2021. Архивировано 16 декабря 2021 года.
  2. ↑ Романков П. Г. Гидромеханические процессы химической технологии / П. Г. Романков, М. И. Курочкина. – 3-е изд., перераб. – Ленинград : Химия, 1982. – (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии).
  3. ↑ Осаждение (в химической технологии), Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 10 марта 2026.
  4. ↑ Габриелян О. С. «Химия. 11 класс. Базовый уровень» — 2-е изд., стер. — М.: Дрофа, 2007 — 220 с.
  5. ↑ Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень» — 14-е изд., М.: Просвещение, 2012

См. также

Литература

  • Химический энциклопедический словарь. — М.: «Советская энциклопедия», 1983.

Дополнительно по теме

Категории

© Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».
Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».