Осаждение - это тенденция частиц в суспензии оседать из жидкости, в которую они вовлечены, и упираться в преграду. Это связано с их движением через жидкость в ответ на силы , действующие на них: эти силы могут быть из - за силы тяжести , центробежное ускорение , или электромагнетизма .
В геологии седиментация часто описывается как противоположность эрозии , т. Е. Конечный конец переноса наносов . В этом смысле он включает в себя прекращение перевозки сальтацией или транспортировкой истинного груза . Оседание - это падение взвешенных частиц через жидкость, а осаждение - это прекращение процесса осаждения. В эстуарной среде на оседание может влиять присутствие или отсутствие растительности. Такие деревья, как мангровые заросли, имеют решающее значение для ослабления волн или течений, способствуя оседанию взвешенных частиц. [1]
Осаждение может относиться к объектам различных размеров, от крупных камней в проточной воде до суспензий пыли и частиц пыльцы, клеточных суспензий и растворов отдельных 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 отложений, которое приводит к образованию осадочной породы , 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 [ править ]
В седиментационном эксперименте приложенная сила ускоряет частицы до конечной скорости, при которой приложенная сила в точности компенсируется противоположной силой сопротивления. Для достаточно маленьких частиц (низкое число Рейнольдса ) сила сопротивления изменяется линейно с конечной скоростью , т. Е. ( Поток Стокса ), где f зависит только от свойств частицы и окружающей жидкости. Точно так же, приложенная сила обычно изменяется линейно с некоторой константой (обозначаемой здесь , как д ) , которая зависит только от свойств частицы, . Следовательно, обычно можно определить коэффициент седиментации это 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 противостоит диффузия частиц.
Осаждение отдельной частицы под действием силы тяжести описывается уравнением Мейсона – Уивера , которое имеет простое точное решение. Коэффициент седиментации s в этом случае равен , где - плавучая масса .
Осаждение отдельной частицы под действием центробежной силы описывается уравнением Ламма , которое также имеет точное решение. Коэффициент седиментации s также равен , где - 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 секторов , тогда как уравнение Мейсона – Уивера одномерно.
Классификация седиментации: [2]
- Седиментация типа 1 характеризуется дискретным осаждением частиц с постоянной скоростью или отложением богатых железом минералов по направлению к точечному источнику. Они оседают в виде отдельных частиц и не флокулируют и не прилипают друг к другу во время осаждения. Пример: песок и зернистый материал
- Седиментация типа 2 характеризуется наличием частиц, которые флокулируются во время седиментации, поэтому их размер постоянно меняется и, следовательно, меняется 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 осадка. Зональное осаждение происходит при размягчении извести, седиментации, осаждении активного ила и сгустителях ила.
Геология [ править ]
В геологии седиментация - это осаждение частиц, переносимых потоком жидкости. Для подвешенной нагрузки это может быть выражено математически уравнением Экснера и приводит к формированию осадочных форм рельефа и пород, составляющих осадочную пластину . Нежелательное усиление переноса и осаждения взвешенного материала называется заиливанием , и оно является основным источником 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 [ править ]
В химии седиментация использовалась для измерения размера больших молекул ( макромолекул ), где сила тяжести увеличивается с центробежной силой в ультрацентрифуге .
См. Также [ править ]
- Коагуляция (значения)
- Флокуляция - процесс, при котором коллоидные частицы выходят из суспензии и осаждаются в виде хлопьев или хлопьев.
- Равновесие седиментации
- Оседание - процесс, при котором твердые частицы оседают на дно жидкости и образуют осадок.
Примечания [ править ]
- ^ Ван Сантен, П .; Августин, PGEF; Янссен-Стелдер, БМ; Quartel, S .; Три, штат Нью-Хэмпшир (15 февраля 2007 г.). «Отложения в устьевой мангровой системе». Журнал азиатских наук о Земле . Морфодинамика дельты Красной реки, Вьетнам. 29 (4): 566–575. Bibcode : 2007JAESc..29..566V . DOI : 10.1016 / j.jseaes.2006.05.011 .
- ^ Коу, HS; Клевенджер, GH (1916). «Методы определения вместимости шламоотстойников». Труды Американского института горных и металлургических инженеров . 55 : 356.
- ^ «Заиливание и седиментация» . blackwarriorriver.org. Архивировано из оригинала на 2009-12-21 . Проверено 16 ноября 2009 .
- ^ "Заиление убило рыбу в Батанг Раджанге - Дайджест новостей Малайзии" . malaysiadigest.blogspot.com . Проверено 16 ноября 2009 .
- ^ Виктор, Стивен; Нет, Лейнсон; Голбуу, Йимнанг; Волански, Эрик; Ричмонд, Роберт Х. (01.02.2006). «Осаждение в мангровых зарослях и коралловых рифах на влажном тропическом острове Понпеи, Микронезия». Estuarine, Coastal and Shelf Science . 66 (3–4): 409–416. Bibcode : 2006ECSS ... 66..409V . DOI : 10.1016 / j.ecss.2005.07.025 .
- ^ UD Kulkarni; и другие. «Международный журнал изменения климата: воздействия и ответные меры» Скорость заиливания в озере Вулар (Джамму и Кашмир, Индия) с особым упором на его климат и тектонику » . Международный журнал изменения климата: воздействия и ответные меры . Проверено 16 ноября 2009 .
