Седиментация - Sedimentation

Седиментация тенденция к частицы в приостановка осесть из жидкость в котором они увлеченный и уперся в преграду. Это происходит из-за их движения в жидкости в ответ на силы действующие на них: эти силы могут быть вызваны сила тяжести, центробежное ускорение, или же электромагнетизм.

В геология, седиментация часто описывается как противоположность эрозия, т.е. конечный конец перенос наносов. В этом смысле он включает прекращение перевозки сальтация или правда транспортировка грузов. Поселение - это падение взвешенных частиц через жидкость, а осаждение - прекращение процесса осаждения. В эстуарий среды, заселение может зависеть от наличия или отсутствия растительности. Такие деревья, как мангровые заросли, имеют решающее значение для затухание волн или течений, способствующих оседанию взвешенных частиц.^[1]

Осаждение может относиться к объектам различного размера, от крупных камней в проточной воде до взвесей пыли и частиц пыльцы и до сотовый подвески, чтобы решения одного молекулы Такие как белки и пептиды. Даже небольшие молекулы создают достаточно сильную силу для значительного осаждения.

Этот термин обычно используется в геологии для описания отложение осадка, что приводит к образованию осадочная порода, но он также используется в различных областях химии и окружающей среды для описания движения часто более мелких частиц и молекул. Этот процесс также используется в биотехнологической промышленности для отделения клеток от питательной среды.

Эксперименты

В седиментационном эксперименте приложенная сила ускоряет частицы до предельная скорость ${ displaystyle v _ { mathrm {term}}}$ при котором приложенная сила точно компенсируется противодействующей силой сопротивления. Для достаточно мелких частиц (низкий Число Рейнольдса ) сила сопротивления изменяется линейно с предельная скорость, т.е. ${ Displaystyle F _ { mathrm {перетащить}} = FV _ { mathrm {термин}}}$ (Стокса поток ) куда ж зависит только от свойств частицы и окружающей жидкости. Точно так же приложенная сила обычно изменяется линейно с некоторой константой связи (обозначенной здесь как q), который зависит только от свойств частицы, ${ Displaystyle F _ { mathrm {приложение}} = qE _ { mathrm {приложение}}}$. Следовательно, обычно можно определить коэффициент седиментации ${ Displaystyle с { stackrel { mathrm {def}} {=}} q / f}$ это зависит только от свойств частицы и окружающей жидкости. Таким образом, измеряя s может выявить основные свойства частицы.

Во многих случаях движение частиц блокируется жесткой границей; полученное скопление частиц на границе называется осадок. Концентрации частиц на границе противостоит распространение частиц.

Осаждение отдельной частицы под действием силы тяжести описывается Уравнение Мейсона – Уивера, которая имеет простое точное решение. Коэффициент седиментации s в этом случае равно ${ displaystyle m_ {b} / f}$, куда ${ displaystyle m_ {b}}$ это плавучая масса.

Осаждение одиночной частицы под центробежная сила описывается Уравнение Ламма, который также имеет точное решение. Коэффициент седиментации s также равно ${ displaystyle m_ {b} / f}$, куда ${ displaystyle m_ {b}}$ - 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 содержит дополнительные члены, поскольку оно относится к сектор -образные клетки, тогда как уравнение Мейсона – Уивера одномерно.

Классификация седиментации:^[2]

• Осаждение типа 1 характеризуется дискретным осаждением частиц с постоянной скоростью или отложением богатых железом минералов по линиям тока до точечного источника. Они оседают как отдельные частицы и не флокулируют и не прилипают друг к другу во время осаждения. Пример: песок и зернистый материал
• Осаждение типа 2 характеризуется частицами, которые флокулируются во время седиментации, поэтому их размер постоянно меняется, и, следовательно, изменяется скорость их 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 сгустителях ила.

Геология

Заиление

В геология, седиментация - это осаждение частиц, переносимых потоком жидкости. За приостановленный нагрузки, это можно выразить математически Уравнение Экснера, и приводит к образованию осадочных формы рельефа и скалы, которые составляют осадочная запись. Нежелательный повышенный перенос и осаждение взвешенного материала называется заиление, и это основной источник загрязнения водных путей в некоторых частях мира.^[3][4] 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.^[5] Изменение климата также влияет на скорость заиливания.^[6]

Химия

В химии седиментация используется для измерения размера больших молекул (макромолекула ), где сила тяжести увеличивается на центробежная сила в ультрацентрифуга.

Смотрите также

• Коагуляция (значения)
• Флокуляция - Процесс, при котором коллоидные частицы выходят из суспензии и осаждаются в виде хлопьев или хлопьев
• Равновесие седиментации
• Поселение - Процесс оседания твердых частиц на дно жидкости и образования осадка.

Примечания