Sedimentacija

Sedimentacija – u hemiji – je pojava da se čestice u suspenziji, pri izdvajanu iz tečnosti u kojoj su raspršene, talože do kraja protiv barijera. Nastaje zbog njihovog kretanja kroz tečnost u odgovoru na sile koje na njih djeluju: ove snage mogu se javiti zbog gravitacije, centrifugalnog ubrzanja ili elektromagnetizma. U geologiji, sedimentacija se često koristi kao suprotnost eroziji, tj. terminanom kraju transporta sedimenata. U tom smislu, to uključuje i prestanak transporta, saltaciju ili stvarni transport vučenog nanosa. Taloženje je padanje suspendiranih čestica kroz tečnost, a sedimentacija je prestanak procesa taloženja.

Sedimentacija može se odnositi na objekte različitih veličina, u rasponu od velikih stijena u tekućim vodama do suspenzije prašine i polena čestica u ćelijama, suspenzije u rastvorima jedne molekule, kao što su proteini i peptidi. Čak i male molekule raspolažu dovoljno jakom silom da proizvedu značajnu sedimentaciju.

Termin sedimentacija koristi se obično u geologiji za opisivanje taloženja sedimenata što rezultira u formiranju sedimentnih stijena, ali se također koristi i u raznim područjima hemije i ekologije opisivanje kretanja često manjih čestica i molekula. Ovaj proces se koristi u biotehnološkoj industriji da se ćelije odvoje iz medija u u kojem su kultivirane.

Eksperimenti

U sedimentacijskom eksperimentu, primijenjena sila ubrzava čestice ka krajnjem ubrzanju $v_{term}$ na kojem postignuta sila je upravo poništena suprotstavljenom silom otpora.

Za dovoljno male čestice (zakon Reynoldsov broj), sila otpora varira linearno s krajnjim ubrzanjem, tj. $F_{drag}=fv_{term}$ (Stokeov tok), gdje f ovisi samo o svojstvima čestice i okolne tekućine. Slično tome, primijenjena sila uglavnom varira linearno s nekim dvojnom konstantom (ovdje označena kao q) koji zavisi samo od svojstva čestica, $F_{\mathrm {app} }=qE_{\mathrm {app} }$. Dakle, to je uglavnom moguće definirati kao koeficijent sedimentacije $s\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ q/f$ koji zavisi samo o svojstvima čestice i okolne tečnosti. Stoga, mjerenje pokazatelja s može otkriti osnovne osobine čestica.

U mnogim slučajevima, kretanje čestica je blokirano tvrdim granicama; rezultirajuća akumulacija čestica na granici naziva se talog. Koncentracija čestica na granici se protivi difuziji čestica.

Sedimentaciju jedne čestice pod gravitacijom opisuje Mason-Weaverova jednadžba, koja ima jednostavno tačne rješenje. Koeficijent sedimentacije s u ovom slučaju iznosi: $m_{b}/f$, where $m_{b}$ je plovna masa. Sedimentaciju jedne čestice pod centrifugalnom silom opisuje Lammova jednadžba, koja isto tako ima tačno rješenje. Koeficijent sedimentacije s iznosi

• $m_{b}/f$, gdje je $m_{b}$ plovna masa. Međutim, Lammova jednadžba razlikuje se od Mason-Weaverove jednadžba jer centrifugalna sila zavisi od radijusa početka rotacije, dok u Mason-Weaverovoj jednadžbi gravitacija je konstanta. Lammova jednačina ima i dodatne uvjete, jer se odnosi na sektor – u obliku ćelije, dok je Mason-Weaverova jednadžba jednodimenzijska.

Klasificacija sedimentacije

• Tip 1 sedimentacije odlikuje se česticama koje padaju diskretno stalnom brzinom taloženja ili pojednostavljeno – taloženjem minerala koji su bogati željezom. Oni se talože kao individualne čestice i ne stvaraju pahuljice ili se spajaju sa drugim tokom taloženja. Primjer: pijesak i šljunak.
• Tip 2 sedimentacija je obilježena česticama koje flokuliraju (pahuljiče) tokom taloženja i zbog toga se njihova veličina i brzina taloženja stalno mijenjaju. Primjer: stipsa (alaun) ili koagulacija željeza.
• Tip 3 sedimentacija također je poznat kao zona sedimentacije. U ovom procesu čestice su asa visokom koncentracijom (više od 1000 mg/L) tako da imaju tendenciju da se talože kao masovna i posebno jasna zona i mulj zone gdje su prisutne. Zona taloženja se javlja u omekšavanju kreča, sedimentaciji, aktivnom taloženju mulja i zgušnjivačima mulja.

Geologija

Glavni članak: Geologija

Siltacija – zasipanje

U geologiji, sedimentacija je odlaganja (depozicija) čestica iz tečnosti. Za suspendirana opterećenja, ovo se može izraziti matematički, pomoću Exnerove jednadžbe, a rezultati u formiranju depozita reljefa i stijena koje čine sedimentni zapis. Neželjeni povećani transport i sedimentacija suspendiranih materija naziva se mulj, što je glavni izvor zagađenja u plovnim putevima u nekim dijelovima svijeta. Klimatske promjene takođe utiču na stope siltacija.

Hemija

U hemiji, sedimentacija se koristi za mjerenje veličine velikih molekula (makromolekula), gdje je proširena sila gravitacije centrifugalnom silom u centrifugama.

Također pogledajte

• Koagulacija
• Flokulacija
• Sediment