科学仪器学离心机

第六章 离心分离技术 离心技术(centrifugal technique)是根据颗粒在作匀速圆周运动时受到一个外向的离心力的行为而发展起来的一种分离技术。这项技术应用很广，诸如分离出化学反应后的沉淀物、天然的生物大分子、无机物、有机物。在生物化学以及其它的生物学领域常用来收集细胞、细胞器及生物大分子物质。 6.1 基本原理 6.1.1 离心力(centrifugal force，Fc) 离心作用是根据在一定角度速度下作圆周运动的任何物体都受到一个向外的离心力进行的。离心力(Fc)的大小等于离心加速度ω 2X与颗粒质量 m的乘积，即： Fc＝mω 2X 其中ω 是旋转角速度，以弧度／秒为单位；X是颗粒离开旋转中心的距离，以 cm为单位：m是质量，以克为单位。 6.1.2 相对离心力(relative centrifugal force，RCF) 由于各种离心机转子的半径或者离心管至旋转轴中心的距离不同，离心力随之变化，因此在文献中常用“相对离心力”或“数字×g”表示离心力，只要RCF值不变，一个样品可以在不同的离心机上获得相同的结果。 RCF就是实际离心场转化为重力加速度的倍数。 RCF = F离心力/F重力 = mω 2X/mg = ω 2X/g =（2π n/60）2·X/980=X·n2·1.118×10-5 式中 X为离心转子的半径距离，以 cm为单位；g为地球重力加速度(980cm／sec2)；n为转子每分钟的转数(rpm)。 在上式的基础上，Dole和 Cotzias制作了与转子速度和半径相对应的离心力的转换列线图，见图 32。在用图 32将离心机转数换成相对离心力时，先在离心机半径标尺上取已知的离心机半径和在转数标尺上取已知的离心机转数，然后将这两点间划一条直线，在图中间 RCF标尺上的交叉点，即为相应的离心力数值。 图32 离心力的转换列线图 例如，已知离心机转数为2500rpm，离心机的半径为7.7cm，将两点连接起来交于RCF标尺，此交点500×g即是RCF值。 6.1.3 沉降系数(sedimentation coefficient，s) 根据1924年Svedberg对沉降系数下的定义：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。 S = （1/ω 2X）·（dx/dt） =（1/ω 2dt）·（dx/X） 积分得：S = 2.303·（logX2-logX1）/ω 2（t2-t1） 若ω 用 2π n/60表示，则 S = 2.1×102log（X2/X1）/n2（t2-t1） 式中X1为离心前粒子离旋转轴的距离；X2为离心后粒子离旋转轴的距离。S实际上时常在10-13秒左右，故把沉降系数10-13秒称为一个 Svedberg单位，简写 S，量纲为秒。 6.1.4 沉降速度(sedimentation velocity) ...