我做□一篇文章的翻譯從RC 對漢語版本。有希望地翻譯將不太誤引和希望幫助大家得到對撇取的更好的理解
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撇取是被使用在許多礁石水族館裡的水淨化技術。它去由各種各樣不同的名字包括泡沫分餾, 蛋白質, 最頻繁地, 撇取和正義撇取。同樣,
設備指漏杓、蛋白質漏杓或泡沫fractionator 。它基本的目的是對出口被溶化的和屬於顆粒的有機物從水族館, 以增加的通風的堅固附加福利。這樣設備被使用了在其它產業, 譬如蛋白質洗淨, 許多年, 並且許多上百科學論文談論他們的用途。
這篇文章意欲幫助aquarists 瞭解怎麼漏杓研究一個分子水平。由於漏杓可觀地變化在設計和代表連續地演變的技術, 這篇文章不會試圖表示, 一個設計是最佳。在2002 年文章上坦率的Marini 當時選派了許多設計可利用和談論了一些設計原則為做漏杓。另外, 這篇文章的參考部分為那些提供另外的科學參考是對一些漏杓的工程方面感興趣被設計用於海水。
而不是重覆類型資訊以上提到, 這篇文章將集中更加詳細的時尚於物理原則在撇取之後。它意志幫助aquarists 瞭解什麼是並且被撇取並且不去除和是否任何特別補充是需要的當撇取。為那些未定是否使用漏杓, 它也許幫助aquarists 決定是否使用技術和, 如果那樣, 多麼進取地做如此。
為什麼出口有機物?
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有機化合物由化學家一般定義當那些包含碳和+ 原子, 但可能包含其它原子當well.They 經常包含氮氣和磷因此撇取和有機物出口傾向於有出口這些分子非常有用的屬性在他們可能為硝酸鹽和磷酸鹽被劃分之前。許多有機體, 從魚和人到細菌, 例如, 採取在有機材料裡作為能源和發布剩餘氮氣和磷沒需要為成長。在許多情況下在水族館這些排泄的材料結果作為硝酸鹽和磷酸鹽, 或由直接排泄, 和在磷酸鹽和硝酸鹽情況下, 或作為氨, 尿素, 或通過另外細菌處理可能結果作為硝酸鹽的其它nitrogen-containing 化合物。
許多金屬, 譬如銅, 緊緊一定對有機材料在海水。如果這些metallo-organic 化合物被撇取, 它可能是有利的如果金屬是存在以不受歡迎地高濃度(譬如在對銅的偶然暴露以後), 或它可能是不受歡迎的(譬如當金屬下落了對成長限制的集中) 。
期限"有機化合物" 包括一切從糖, 澱粉、蛋白質、DNA 和油脂, 到汽油、汽車輪胎、Corian. countertops 、超級膠漿、電腦鍵盤和丙烯酸酯的水族館。最重要對礁石aquarists 是傾向於積累在水族館裡, 或是否則重大關心的那些損傷有機化合物。毒素發布了由珊瑚並且其它有機體, 例如, 是有機化合物。如此是最終染黃水在一個閉合的系統的大多化合物除非步驟被採取去除他們。許多這些可能被撇取去除。
結果, 堅固好處可能由出口獲取有機材料, 並且撇取是最佳的方式的當中一個做因此(其它好方式包括使用被激活的碳和臭氧) 。
基本原則被介入在撇取
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在進入漏杓作用細節之前, 它是有用知道一些重要化工定義。
Hydrophobicity 和Hydrophilicity
分子, 譬如有機分子被發現在海水, 經常被描述作為或疏水或親水。疏水手段"澆灌恐懼" (與+ 結合的意思水, phobic 意思可怕) 。同樣, 親水手段"澆灌愛。" 疏水分子例子是甲烷(天然氣), 油, 油脂, 膽固醇, 大多分子在汽油(即, 己烷), 更輕的流體(丁烷), 一些維生素(即, A 、D 、E 、K) 和許多冷凍劑(即, 氯化的碳氟化合物(CFCs)) 。這些不混合與或不溶化在水中在任何了不起的程度上。
親水分子例子是水、鹽、糖、乙醇、1,2-亞乙基二醇、甘油、葡萄糖、氨、多數氨基酸(即, 氨基乙酸), 一些維生素(B6, B12, 生物素, C, 煙酸)
並且幾乎所有無機化合物。所有這些分子是可溶解在水中比在油裡。
有, 實際上, 分子連續流從最疏水對最親水, 因此它很少是正確闡明, 分子必須或完全地疏水或完全地親水。分成這連續流中部的一些分子包括阿斯匹靈、酚、許多芬芳、摩擦酒精(異丙醇) 並且丙酮。一些大有機分子可能有親水的部份, 並且疏水的其它部份。脂肪酸、多數蛋白質、肥皂和洗滌劑, 和各種各樣的生物分子歸入這個類別。這些經常稱amphipathic 或amphiphilic 。[ 筆記: 與兩性不要混淆amphipathic 。後者描述某事以酸性和基本的物產, 譬如重碳酸鹽。]
基本的撇取的作用
漏杓起作用由首先引起很多個air/water 接口。所有商業水族館漏杓做這以氣泡的形式暫停在水中, 雖然線在氣泡在水中和水滴之間在空氣裡是一模糊一個在一些漏杓的部份。其它配置, 譬如平的air/water 接口在水族館的上面, 是還適當的為有機分子的吸收。疏水並且那些是amphipathic 收集在這個接口的有機分子, 為了原因以後被解釋(圖1) 。油浮渣看的漂浮在水是吸收一個完善的例子在air/water 接口。根據油層數的厚度, 這樣層數可能包括唯一地單分子層數, 以有機分子的一份在水和另一末端面對空氣。更加厚實的層數可能並且形成, 用一些分子純淨地面對水, 一些在油階段,
和一些面對空氣。至於最近被創造的氣泡暴露於水族館水, 他們的表面收集有機分子。有, 當然, 非常極性和願不被吸引對空氣水接口的有機分子, 亦不撇取, 依照以後被選派在這篇文章裡。
當泡影在漏杓開始一起來(簡單地在重力的影響之下迫使他們在彙集分庭的上面), 他們開始互動和形成泡沫。起泡沫形式當泡影嚴密接近, 並且水被困住在他們之間被允許排泄。殘餘的泡沫包括空中氣渦由層數圍攏包括有機分子在空氣接口, 然後薄層水, 然後其它層數附近有機物附有下空中氣渦的空氣。排泄發生, 烘乾機泡沫(意味稀釋劑水層數在有機上漆的空中氣渦之間) 。這部份地被排泄的泡沫, 仍然包含一些水與有機分子一起, 可能被收集和然後被擯除。
使漏杓最大地起作用, 以下事必須發生: 1. 很多個air/water 接口必須引起。2. 有機分子必須允許收集在air/water 接口。3. 泡影形成這個air/water 接口必須一起來形成泡沫。4. 水在泡沫必須部份地排泄沒有泡影過早地流行。5. 被排泄的泡沫必須被分離從大塊水和被擯除。
任何修改撇取效率一定衝擊這些因素的當中一個。這篇文章的隨後部分將解釋每個這些要求反之, 並且什麼事衝擊他們的效率。
第一步: 空氣/水界面的地區
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為什麼很多表面必需? 這個問題去根為什麼有機分子吸收在這個接口。根本原因是, 互作用在二個水分子之間比那強的在水分子和一個疏水有機分子之間, 譬如油。澆灌形式氫鍵與其它水分子和某些其他親水分子, 但不是與油。這互作用在水分子之間是非常強的, 和有對水的物產的大衝擊。因而, 如果油分子被埋沒下來在水裡面(即, 溶化), 它"根本上得到用方式" 想要互動互相的水分子。緊壓油在水外面和水的表面消滅這種干涉, 因為水分子在表面沒有什麼在他們之上對氫鍵與(空氣是沒有好為這, 它是太"稀薄的," 意味那裡是幾乎不任何那裡與相處融洽) 。這個作用稱"疏水作用," 即使它不是被hydrophobe 真正地駕駛被氫鍵在水中, 根本。
如果hydrophobe 在討論中是油, 所有被緊壓的油分子像被觀察裝球於罐中, 形成第二個階段油, 當混合橄欖油和水。關於amphipathic 分子, 然而, 他們的親水末端仍然想要與水相處融洽(因為這些末端可能形成氫鍵或其它類型強的互作用用水) 。因而, 最佳, 這些分子可能做是緊壓他們的疏水部份在水外面, 留下他們的親水部份與水聯繫。他們能做有效地是在空氣/水接口的一個地方。
實踐上, 多數有機分子被發現在海水(和, 實際上, 多數自然有機分子) 是amphipathic, 以殘餘的分子的大多數親水。有相對地少量純淨地疏水自然有機分子。非常親水分子被漏杓不去除, 如此瞭解怎麼amphipathic 分子起反應在漏杓是鑰匙對瞭解怎麼漏杓運作。一個原因漏杓經常被稱為蛋白質漏杓是許多蛋白質是amphipathic
。他們經常有內部主要由疏水氨基酸製成, 和外部主要由親水部分做成。當溶化在水中, 唯一親水外部部份與水分子聯繫。當安置與疏水) 的air/water 接口(或其他聯繫, 蛋白質也許修改他們的形狀和提出他們的疏水部份對接口。他們欣然用這種方式被吸引對空氣/水接口。
多少吸收在接口?
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如此什麼所有這個手段為漏杓? 它意味, 唯一amphipathic 分子單層可能形成在air/water 接口。換句話說, 唯一分子層數可能形成在air/water 接口, 與他們的親水尾巴在水和他們的疏水頭裡暴露於空氣。不幸地為海洋aquarists, 單層是非常稀薄。肥皂單層包括大約5 個x 1014 個分子每平方厘米(cm2), 對應於大約0.0025 克每平方米(g/m2) 。去除肥皂1 g 作為單層會要求400 平方米(3500 平方英尺的) 世代表面。某些因素可能極大改變這個數字, 但總之, 這就是為什麼它是必要非常引起表面。單程認為這將看一個典型的水族館的表面。一個典型的120 加侖水族館的上面有僅僅0.7 平方米表面。有機分子單層在這個接口會稱大致0.002 克。由於一個茶匙剝落食物也許加一千乘這數額, 它容易看需要引起很多表面。
怎麼引起空氣/水界面的地區
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比賽的名字在商業漏杓的演變將開發改善的方式引起很多個空氣/水界面的區域。破壞水和空氣美好的泡影的任一個過程可能運作。根據泡影在水中, 更小泡影, 更加偉大將是表面。實際上, 為球形, 表面去作為半徑的正方形(S = 4*p*r2) 當容量去作為立方體(V = (4/3)*p*r3) 。結果, 是直徑1 毫米的一泡影包含0.52
立方體毫米氣體和有3.1 方形的毫米表面。供選擇地, 如果我們有1,000 泡影十分之一那大小(0.1
毫米), 那麼氣體的容量仍然是0.52 立方體毫米, 但表面現在是31 方形的毫米, 或成十倍。
實踐上, 一個低限起泡大小被到達在使泡影更小阻止他們從上升到水表面被收集的漏杓。這是欣然明顯的在一個海洋水族館。Swishing 一個對象通過水導致迅速地上升的一些大泡影, 並且一些更小部分是更慢的上升。足夠小泡影也許需要幾小時對上升對彙集單位的上面。比喻是塵土在風。大對象(岩石) 迅速退出空氣, 但美好的塵土也許停留暫停好幾天。設計漏杓是因而一種交易在泡影大小和彙集時間之間。唯一其它方式贏比賽將引起泡影的更大的數字。作為學術考慮, 它不是根本引起接口作為泡影在水中。水滴在裡也許, 實際上, 發生在一些漏杓設計的部份) 的空氣(, 甚至a 迅速地移交了平面能是正有效。為實用原因, 主要與會集和去除被收集的有機物相關, 氣泡在水設計似乎運作最好。
什麼收集在空氣/水接口, 和為什麼?
關於漏杓的一個明顯的問題是什麼他們收集, 並且為什麼。作為我們開始與為什麼, 為什麼分子吸收在這個接口。作為陳述的更加早期, 疏水分子被緊壓在水外面由於氫鍵被形成在水分子之間。但一些明顯的問題依然是:
1. 為什麼撇取運作更好在鹽水比在淡水?
有二個根本原因撇取是有效的在海水比在淡水。你是有機物, 疏水特別是那些的被減少的可溶性。由於許多有機物是較不可溶解在鹽水比在新鮮, 他們更加容易地被緊壓在它外面對空氣/水接口, 和被收集作為泡沫。這是為蛋白質的知名的salting-out 作用的依據。引述從基本的生化文本: "在充足地高離子強度蛋白質也許幾乎完全地被沉澱從解答, 作用叫做salting-out 。"
較不高效率撇取的第二個原因淡水與泡影形成和結合關係。它結果, 空氣起泡了入海水形式更小的泡影比如果同樣設備起泡了入這的可能的原因被談論在科學文獻的freshwater.1-4, 但確切的原因普遍地不同意。
竟管漏杓通常生產更大的泡影在淡水, 並且那有機物經常是可溶解在淡水, 它不不可能撇取淡水。河從美國東北部的某些地區有時有泡沫在他們, 來自樹樹汁和其它自然有機物進入水。他們有低水溶性, 和容易地被收集作為泡沫在一次自然撇取的行動。
2. inorganics 被去除嗎?
很少, 如果有的話自然無機分子將吸收在空氣/水接口獨自。幾乎所有inorganics 在海水是高度極性, 被充電的離子, 輕微地實際上將被排斥從接口為同樣原因hydrophobes 被吸引對它。這些inorganics 交互式用水比水強烈做與本身。因而,
暴露這些在水的表面會創造他們迅速會搬走回到大塊水的一個不穩定的情況從。
許多無機材料, 然而, 是complexed 對被撇取的有機物。上銅在海水, 例如, 是超過99% complexed 對有機物譬如腐殖酸和蛋白質。如果那些有機物被吸附空氣/水接口, 銅然後將是。對skimmate 的分析相當被限制在範圍並且□一項出版研究顯示高可變性從樣品到樣品。這項研究, 然而,
似乎顯示銅的被舉起的水平(並且鋼和其它蹤影金屬) 相對離子不有選擇性地被撇取(言、鎂或鈉) 。
無機離子並且將被撇取如果他們包含在微生物裡面(硅藻、細菌、海藻, 等。) 那有一部份地疏水外部(許多) 並且被撇取。這樣整體有機體也許由被逮住撇取在空氣水接口, 正各自的有機分子是。他們也許並且得到設陷井在泡沫當它排泄。撇取整體有機體是顯然的對觀察綠色著色對skimmate 在藥量浮游植物以後的許多aquarists, 例如。綠色色的有機體可能收集在skimmate 。
許多aquarists 相信, 碘化物欣然被撇取。我不認為那是真實的。它是不太可能的, 碘, 以任一自然無機形式提出在海水(碘化物或碘酸鹽), 將被撇取看得出去除。這些形式不會被吸引對空氣/水接口, 亦不是他們強烈特別是跳起對有機物。但是, 包含碘的許多有機化合物將被撇取(以及可能被蒸發入空氣) 。各種各樣碘的轉換嚮iodoorganic 化合物是單程, 碘從水專欄海洋水族館被取消(另是由舉起入有機體譬如海藻), 並且撇取也許提高這出口率由攔截化合物在細菌可能打破他們再之前擊倒, 發布碘。整體微生物撤除(細菌、海藻, 等。) 是其它方式, 碘可能被撇取取消。對skimmate 的分析, 依照以上提到, 相當被限制在範圍, 但一項出版研究顯示堅固海拔(幾百倍) 在總碘相對離子不有選擇性地被撇取(言、鎂或鈉) 當與同樣離子的比率比較在海水或礁石水族館水中。
總之, 亞硝酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽直接地不會被撇取在海水外面因為他們不吸附空氣水接口。氮氣和磷, 然而, 欣然被取消作為被撇取有機分子的部份。對skimmate 的分析, 依照以上提到, 相當被限制在範圍, 但一項出版研究展示堅固海拔在總磷(大約一千摺疊) 並且總氮氣裡(大約百倍) 相對離子不有選擇性地被撇取(言、鎂或鈉) 當與同樣離子的比率比較在海水或礁石水族館水中。
因此, 撇取也許有效地降低也許否則加強在水族館, 由出口有機物經常是前體對某一硝酸鹽和磷酸鹽的部份當前在水族館水中硝酸鹽和磷酸鹽的集中。
磷酸鹽也許還被合併某些無機微粒物質, 譬如碳酸鈣(CaCO3), 能被撇取如果他們給套上外套按有機物。當然, 鈣和鎂在這些微粒物質並且可能被取消。氨也許被吹散入空氣在漏杓因為它總是在平衡以大氣氨氣體, 並且強的通風將消滅一些它。
許多離子, aquarists 是最關心的與由撇取不看得出衝擊因為他們不吸附空氣水接口, 和不主要一定對有機物。這些包括鈣、鎂、鍶、重碳酸鹽和碳酸鹽(強鹼性) 並且硅酸鹽。另外, 無其它主要海水離子將由撇取衝擊, 包括氯化物、鈉、sulfate 、氟化物、溴化物(除了當organobromine 化合物), 硼酸鹽和鉀。
3. 什麼其他被去除?
幾乎任一個疏水或amphipathic 分子可能被撇取在某種程度上。這張名單包括氨基酸、維生素、蛋白質、碳水化合物、油脂、許多組合原生質(即, 脂蛋白, liposaccharides), 核糖核酸、DNA, 等。這張名單包括多數, 但一定不是所有, 有機物。幸運地, 它包括導致染黃在海軍陸戰隊員和礁石水族館裡的許多有機化合物, 因此撇取可能幫助減少染黃水族館水。
我還會期待, 許多毒素和軟泥由坦克的有機體生產被去除對不同程度被撇取, 根據事實許多是amphipathic 。一些會被預計欣然被去除, 並且其他人慢慢地根據他們的hydrophilicity 和hydrophobicity 。圖3 顯示domoic 酸, 毒素由硅藻生產。事實它有疏水部份(紅色) 並且親水部份(綠色) 建議它也許被撇取欣然去除。
屬於顆粒的有機物也許還被去除, 因為他們經常是amphipathic 。微生物撤除由撇取早先被提及了。微生物出口也許有正面作用在營養出口感覺從水族館。不受歡迎地高水平的潛在的減少細菌、病原生物和被溶化的海藻也許並且是好處。另一方面, 撇取從也許否則成為食物為坦克的居民的水專欄幾乎一定去除許多微和甚而macroorganisms (並且也許是食物- 像蛋白質) 的有機分子。它不是確切多麼大衝擊這有, 但它一定取決於被考慮居民並且漏杓的效率的型。
4. 什麼有機物不被去除?
高度極性有機物被撇取不會去除。簡單的糖、醋酸鹽、乙二酸酯、甲醇、膽鹼、枸櫞酸鹽,
等將保留後邊。他們充足地簡單地不被吸引對空氣水接口。多數被充電的種類, 實際上, 被排斥從空氣/水接口, 因此他們不被收集。幸運地, 許多這些高度極性有機材料由細菌和其它有機體欣然代謝, 因此他們連續地不加強在海洋水族館裡。
允許時刻為吸收
一旦漏杓引起了很多表面, 下個過程介入允許有機物實際上散開對接口。多久這作為? 那是一個重要問題沒有一個完善的答復。分子擴散在水中可能是慢的。為非常大分子, 譬如蛋白質和碳水化合物, 它可能是非常慢的。它也許需要幾小時使蛋白質散開幾英寸在水中。幸運地, 我們不需要純淨地依靠任意擴散運載有機物對表面。幾乎所有漏杓有泡影在一個動盪環境, 他們可能由水流程運載以及由擴散。因為有機物接近泡影的表面, 然而, 水運動相對泡影很大地將被減少, 並且擴散將是必要的為最後的旅行對接口。時間必要為有機物的完全儲積在表面取決於有機物的集中在水中和並且在有機物的化工本質當前。
它有在水中以高水平有機物, 界面的區域將由有機物迅速地佔領的完善的道理。那是因為有足夠在地方區域在泡影附近飽和接口。當集中是更低, 有機物必須散開從和從泡影飽和它。另外, 不同的有機物有不同的約束力量對air/water 接口。配製束縛已經慢慢地強烈將替換那些在接口有更加微弱的捆綁。因而, 完全地被佔領與有機物的泡影也許仍然改變以時間在對水族館水的進一步暴露。它, 然而, 不會繼續不確定地增加它的有機裝載。為這些各種各樣的原因, 沒有是必要為有機物充分地飽和泡影的某一時間。進一步, 它是不正確的聲稱總最好增加聯絡時間在泡影和水族館水之間。同樣, 泡影行動相對水的方式重要。如果泡影行動反對水的流程, 或是在一個動盪環境裡, 必需的吸收時間將是更低(因為流程幫助帶來有機物給接口) 比如果泡影行動以流程。
泡沫形成和排泄
一旦漏杓包含很大數量的泡影給套上外套按有機物, 它是必要附近以某種方法取消泡影表面, 但不是水的多數。這由允許最容易地完成泡影形成泡沫。泡沫形成發生當泡影積累和互動。泡影泡沫開始排泄在重力之下, 取消許多水在泡影之間。一些泡影合併入更大的泡影。只要泡影不流行在重大排泄發生之前, 那麼有機物將被忘記在泡沫, 與一些殘餘的水一起。最終, 有機物的集中在泡沫的上面變得足夠偉大, 他們超出可溶性極限, 並且有機物小微粒物質形成。這些微粒物質一般是什麼漏杓收集, 與保留當前在解答或在空氣/水接口的一些水和有機物一起。
弄濕對乾燥撇取
泡沫排泄是一個重要階段為多數漏杓。有排水設備的一個問題是, 一些有機物用排泄的水沖走。有總平衡在有機物之間在解答, 和那些實際上附有接口。當水繼續排泄, 一些有機物丟失。進一步, 當一些泡影流行並且他們的有機物被重新分配入附近的水, 有機物的地方集中在水中在泡影之間在泡沫可能上升到集中更加高級比存在在水族館。因此, 最有效撇取, 根據總有機撤除, 來自取消有些濕泡沫, 而不是等這同樣濕泡沫排泄在撤除之前。主要區別在濕泡沫之間, 和被排泄的乾燥泡沫, 是, 另外的水和一些有機物排泄了。一個乾燥形式是高效率的根據相當數量有機被去除關於水容量, 並且所有漏杓和他們潛在的調整結一些帳在取消更多水之間和輕微地更多有機物, 或較少水和輕微地少量有機物。或許對不同的類型的仔細的分析撇取實驗性地, 在將來, 將顯示這個期望的結果。
泡影流行
其它重要事可能發生在泡沫排泄階段, 並且他們通常衝擊消極地撇取。你是導致泡影過早地流行材料的加法。過份油, 例如, 導致這發生。
當典型的油小滴增加來礁石水族館, 他們迅速到達在漏杓。純淨的油小滴是主要疏水在所有邊。油下落運作他們的惡魔般把戲在漏杓在跨過橫跨水旁邊在二氣泡之間在泡沫。油小滴跨過水空白在泡影, amphipathic 分子之間在兩個泡影的表面被傳播沿接口在油和水之間(如果他們已經那裡不是) 並且用amphipathic
分子一條連續的線一次連接兩個空氣隙沿這個oil/water 接口。一旦這些amphipathic 分子是到位, 互作用是不穩定的。表面張力拉扯在油下落, 並且它簡單地裂開。泡影爆裂從油下落的站點, 並且作用是泡影結合, 或整個地流行。原因這不發生在沒有油下落時是那導致破裂要求水當前在氣泡之間(或在唯一泡影和附近的大氣之間) 成為暴露因為新鮮空氣/水接口。實際上, 它要求水分子一條連續的線成為同時暴露。
泡影流行
其它重要事可能發生在泡沫排泄階段, 並且他們通常衝擊消極地撇取。你是導致泡影過早地流行材料的加法。過份油, 例如, 導致這發生。
當典型的油小滴增加來礁石水族館, 他們迅速到達在漏杓。純淨的油小滴是主要疏水在所有邊。油下落運作他們的惡魔般把戲在漏杓在跨過橫跨水旁邊在二氣泡之間在泡沫。油小滴跨過水空白在泡影, amphipathic 分子之間在兩個泡影的表面被傳播沿接口在油和水之間(如果他們已經那裡不是) 並且用amphipathic
分子一條連續的線一次連接兩個空氣隙沿這個油/水接口。一旦這些amphipathic 分子是到位, 互作用是不穩定的。表面張力拉扯在油下落, 並且它簡單地裂開。泡影爆裂從油下落的站點, 並且作用是泡影結合, 或整個地流行。原因這不發生在沒有油下落時是那導致破裂要求水當前在氣泡之間(或在唯一泡影和附近的大氣之間) 成為暴露因為新鮮空氣/水接口。實際上, 它要求水分子一條連續的線成為同時暴露。
由於這樣破裂會要求很大數量的氫鍵同時打破, 它簡單地要求許多能量實際上發生。當油下落是那裡, 水分子不再被暴露, 但寧可油或amphipathic 分子, "更加愉快" 被暴露在空氣, 並且小滴破裂, 打破泡影在任何一方它一更大的泡影。那個過程繼續直到泡沫不保留。
泡影流行可能由疏水固體並且造成, 雖然那個過程比流行由於油是可能較不重要對aquarists 。
泡影流行在海洋水族館裡
這個泡影流行的過程的作用, 如果沒有機構細節, 容易地不被觀察在水族館, 許多事也許導致泡影流行的作用。多數aquarists 遇到的一起因是油從他們的手。在到達入鹽水水族館以後, 撇取行動幾乎經常來到止步不前當泡影流行控制泡沫排水設備和彙集。流行將進行直到油以某種方法被取消。在其它方式中, 作為非常油罐被最終溶化取消被噴濺它在泡沫高度之上在漏杓, 逐漸起泡沫, 被乳化入一般泡沫, 非常不再跨過氣泡, 成為附有堅實對象和去除的微小的小滴, 被消耗由坦克微生物和入大塊坦克水。許多食物由aquarists 使用有一個相似的作用在漏杓泡影。
作為旁, 疏水油的泡影流行的行動確切地是怎麼多數反氣體療程為人起作用。Simethicone 是真正地polydimethylsiloxane, 是疏水聚合物液體。它流行泡影在您的胃或肚腑裡, 和允許氣體被消滅。Antifoaming 代理並且是為從事同樣原則的很大數量的工業品的依據。其它事並且導致泡影流行。這些的當中一個是脂肪酸補充Selcon 。它導致泡影流行在時尚和皮膚油小滴一樣。疏水堅實對象可能並且導致流行。被激活的碳、沙子、無機沉澱物、或顆粒狀氧化鐵/氫氧化微粒, 由有機化合物一次塗上, 可能用於打破起泡沫有些類似於被描述為液體油。
被排泄的泡沫的彙集
在泡沫排泄了在渴望的程度上之後, 它必須從系統被收集和被取消。多數漏杓由簡單地允許執行這泡沫被創造以推擠被排泄的泡沫在某一門限, 它被收集和不可逆地被擯除的率。這個過程是直接的, 和是主要工程學問題, 與一個化工問題相對。棘手的事為效率是平衡泡沫創作、排水設備和彙集。
撇取和臭氧
對撇取的臭氧的作用似乎變化, 但多數人民(包括我) 使用現代漏杓觀察較少skimmate 彙集當使用臭氧比當他們不。作為I 被選派在一篇早先文章上, 臭氧傾向於打破有機物下來更小, 更加親水的片斷, 並且這樣片斷欣然經常生物降解比更大的片斷。所以, 臭氧也許需要只開始退化過程, 並且細菌在水族館可能完成有機物由舉起和新陳代謝。大腐殖酸分子, 例如, 被ozonation 轉換成被採取和欣然代謝的更小的片段。
撇取是一個複雜過程以許多微妙, 依照被談論在早先部分。幾年前它廣泛被要求臭氧用途增加了撇取, 並且我聲稱了然後我沒看見怎麼那能直接地發生。多數有機化合物被發現以重大數量在礁石水族館可能將變得更加極性和可能較不能被撇取在起反應與臭氧以後例如, 展示怎麼脂肪酸油酸(欣然被撇取) 起反應與臭氧對那麼欣然不會被撇取的產物更加極性的化合物因為他們依照強烈被吸引不會是對空氣水接口展示一個相似的序列為酚, 是特點更大的腐殖和fulvic 酸當前在海水導致染黃。再,
反應產品在ozonation 比開始的有機化合物一般更加極性和較不能被撇取之後。
有機分子的一個小部份在礁石水族館水中也許變得skimmable 如果, 例如, 他們變得疏水在起反應與臭氧以後。他們也許還變得skimmable 如果他們完全疏水在臭氧和被變換了成分子與極性(之前親水) 並且無極的(疏水) 零件(amphiphilic), 欣然吸附空氣水接口和被撇取。
有是其它方式, 撇取也許被臭氧增加除這兩個過程以外? 我假設了在一篇早先文章上, 這樣增量也許歸結於細菌增加的成長(或在水或區域中對表面), 並且可能還對新有機分子發行當他們增長, 導致改善的撇取一些aquarists 觀察了。
它似乎好像觀點浪潮轉動了, 然而, 和多數aquarists 現在聲稱相當數量skimmate 顯著被減少當使用臭氧。許多聲稱skimmate 的彙集幾乎停止了在他們的水族館裡當開始臭氧。為什麼區別與過去觀點比較? 那是困難說, 和也許取決於型和質量漏杓可利用現在與幾年比較前, 並且變化在其它農事實踐上。在任何情況下, 許多aquarists 的忽略的經驗今天是, 撇取被減少, 並且被假定的原因是有機物由臭氧使化工較不skimmable 。殘餘的有機物被細菌過程然後會去除更多比在臭氧的_蒙之前在同樣水族館。
通風由Skimmer
漏杓的當中一個最大的正面作用是, 他們是, 總之, 巨大方式供氣水。新鮮空氣/水表面為氣體交換提供一個好地方。當幾乎所有aquarists 與礁石水族館相信他們的水被他們有的動盪流程很好供氣, 現實經常不是那麼正面的。氧氣和二氧化碳被消耗和導致在水族館裡在巨額, 並且平衡可能容易地打翻往不受歡迎地低氧氣水平, 或不能接受的酸鹼度(由於高或低二氧化碳成水平) 。
使用氧氣米, 埃里克・Borneman 表示, 氧氣水平在clownfish 水族館被保留極大地高, 特別是在晚上, 比在同樣水族館沒有漏杓。
在沒有氧氣米時, 殘缺不全的通風的作用欣然被觀察通過酸鹼度過份二氧化碳加強在晚上在許多礁石水族館裡, 降低酸鹼度。同樣, 光合作用的作用和對高的酸鹼度添加劑的用途譬如limewater 有時耗盡二氧化碳, 提高酸鹼度。指定的完善的通風與正常空氣, 酸鹼度在海水不改變通過一天的路線。但是, 多數aquarists 看更高的酸鹼度在輕的週期的結束比在開始, 並且這個作用是由於殘缺不全的通風。
一定數量的歲月前, 當試驗與我的漏杓(ETS 800 雙子星座在90 加侖礁石水族館), 我關閉它幾個月看會有的什麼作用(潛在地包括水染黃, 平均酸鹼度上升, 晝夜酸鹼度範圍擴展, 等) 。最引人注目的作用是, 整體酸鹼度上升了0.1 到0.2 酸鹼度單位。實際上, 它上升了在酸鹼度8.5 之上為許多時間。由於我使用limewater (kalkwasser) 補充鈣和強鹼性, 那上升歸結於對二氧化碳的需求從氫氧化在limewater:
OH- + 二氧化碳- HCO3-
沒有額外通風提供了由漏杓, 沒有足夠的二氧化碳能被引入我的系統。既使這通風是撇取的唯一的有用的作用, 它會值得它為我的系統。
額外補充當撇取?
問題經常問由aquarists 撇取他們的礁石水族館是是否他們需要補充任何由撇取出口。同樣問題適用於對被激活的碳的用途。少量資料是可利用的在某些蹤影金屬的生物相容性在海洋水族館裡。元素譬如銅, 例如, 也許被舉起在自然水平之上由於食物加法(和在我的水族館裡) 只是一定對有機物用使它的可及性降低到有機體的方法。是否礁石水族館總之從這些金屬的加法的好處, 不管撇取, 是不明的。礁石水族館也許受益於某些金屬的降低的水平由於撇取, 並且增加他們也許回來妨礙達到預期目的。總之, 我的推薦不將藥量痕量元素有一例外: 鋼。生長macroalgae 的許多aquarists 發現更好的成長, 和macroalgae 相對microalgae 更多成長, 當藥量鋼。是否撇取增加對鋼藥量的需要不是清楚的, 但是它可能。
撇取不修改清楚的需要補充鈣和強鹼性為所有礁石水族館, 亦不需要藥量鎂如果它變得太降低。撇取還不創造任何需要藥量碘, 雖然它也許出口organoiodine 形式從系統。碘補充不是需要的因為它沒有一個被展示的好處對多數有機體被保留在海洋水族館, 並且因為一些進來以基於海洋的食物所有飼養。亦不撇取創造對補充鍶的需要, 兩個因為鍶不強烈一定對有機物, 並且因為它不似乎在多數情況下是一個有用或必要的添加劑。
我總結我對礁石水族館的藥量的推薦總之在這篇文章裡, 並且我不相信極大撇取修改標準推薦。
撇取和鹽分
撇取可能衝擊鹽分, 根據怎樣skimmate 被替換。多數aquarists 發現skimmate 的鹽分與那是相似水族館。一些發現它輕微地更鹽, 和一些輕微地較不, 大概由於水可能蒸發或condensating 在外面, 或入, skimmate 在它之前被測量。為那些感興趣, skimmate 的鹽分由傳導性最好測量, 因為refractometry 和甚而比重也許由高水平有機材料衝擊。
撇取對鹽分的主要作用出現從怎樣skimmate 被替換。如果它用淡水替換, 和以一個自動上面系統, 鹽分慢慢地decline 。如果它由相等的容量的新鹽水替換, 對鹽分的作用將是最小的。濕撇取和替換與新鹽水是一個好方式做水變動, 實際上。
結論
高質量漏杓出現去長的路減少被溶化的有機物的數量在海洋水族館裡。漏杓可能增加水的通風, 幫助維護充分氧氣水平在晚上和潛在地保留酸鹼度從得到太高或低由於殘缺不全的二氧化碳平衡。有機化合物撤除可能有有利作用譬如去除毒素, 減少染黃水, 和使前體降低到也許導致藻糞成長的營養素。這樣的有機撤除也許並且是損傷的, 例如, 由取消食物為某些有機體。總之, 我相信, 撇取是一個強的好處到典型的礁石水族館, 但各aquarist 也許需要決定為他們自己, 和進一步資料在將來關於確切的有機物被去除並且撤除有的什麼作用可以打翻平衡無論怎樣。
有希望地, 這個文章意志幫助有奇癖者瞭解怎麼撇取工作, 和然後給他們使用資訊重要地評估要求關於什麼漏杓和無法做, 並且多麼最好使用他們。
愉快的Reefing!
http://reefkeeping.com/issues/2006-08/rhf/index.php
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撇取是被使用在許多礁石水族館裡的水淨化技術。它去由各種各樣不同的名字包括泡沫分餾, 蛋白質, 最頻繁地, 撇取和正義撇取。同樣,
設備指漏杓、蛋白質漏杓或泡沫fractionator 。它基本的目的是對出口被溶化的和屬於顆粒的有機物從水族館, 以增加的通風的堅固附加福利。這樣設備被使用了在其它產業, 譬如蛋白質洗淨, 許多年, 並且許多上百科學論文談論他們的用途。
這篇文章意欲幫助aquarists 瞭解怎麼漏杓研究一個分子水平。由於漏杓可觀地變化在設計和代表連續地演變的技術, 這篇文章不會試圖表示, 一個設計是最佳。在2002 年文章上坦率的Marini 當時選派了許多設計可利用和談論了一些設計原則為做漏杓。另外, 這篇文章的參考部分為那些提供另外的科學參考是對一些漏杓的工程方面感興趣被設計用於海水。
而不是重覆類型資訊以上提到, 這篇文章將集中更加詳細的時尚於物理原則在撇取之後。它意志幫助aquarists 瞭解什麼是並且被撇取並且不去除和是否任何特別補充是需要的當撇取。為那些未定是否使用漏杓, 它也許幫助aquarists 決定是否使用技術和, 如果那樣, 多麼進取地做如此。
為什麼出口有機物?
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有機化合物由化學家一般定義當那些包含碳和+ 原子, 但可能包含其它原子當well.They 經常包含氮氣和磷因此撇取和有機物出口傾向於有出口這些分子非常有用的屬性在他們可能為硝酸鹽和磷酸鹽被劃分之前。許多有機體, 從魚和人到細菌, 例如, 採取在有機材料裡作為能源和發布剩餘氮氣和磷沒需要為成長。在許多情況下在水族館這些排泄的材料結果作為硝酸鹽和磷酸鹽, 或由直接排泄, 和在磷酸鹽和硝酸鹽情況下, 或作為氨, 尿素, 或通過另外細菌處理可能結果作為硝酸鹽的其它nitrogen-containing 化合物。
許多金屬, 譬如銅, 緊緊一定對有機材料在海水。如果這些metallo-organic 化合物被撇取, 它可能是有利的如果金屬是存在以不受歡迎地高濃度(譬如在對銅的偶然暴露以後), 或它可能是不受歡迎的(譬如當金屬下落了對成長限制的集中) 。
期限"有機化合物" 包括一切從糖, 澱粉、蛋白質、DNA 和油脂, 到汽油、汽車輪胎、Corian. countertops 、超級膠漿、電腦鍵盤和丙烯酸酯的水族館。最重要對礁石aquarists 是傾向於積累在水族館裡, 或是否則重大關心的那些損傷有機化合物。毒素發布了由珊瑚並且其它有機體, 例如, 是有機化合物。如此是最終染黃水在一個閉合的系統的大多化合物除非步驟被採取去除他們。許多這些可能被撇取去除。
結果, 堅固好處可能由出口獲取有機材料, 並且撇取是最佳的方式的當中一個做因此(其它好方式包括使用被激活的碳和臭氧) 。
基本原則被介入在撇取
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在進入漏杓作用細節之前, 它是有用知道一些重要化工定義。
Hydrophobicity 和Hydrophilicity
分子, 譬如有機分子被發現在海水, 經常被描述作為或疏水或親水。疏水手段"澆灌恐懼" (與+ 結合的意思水, phobic 意思可怕) 。同樣, 親水手段"澆灌愛。" 疏水分子例子是甲烷(天然氣), 油, 油脂, 膽固醇, 大多分子在汽油(即, 己烷), 更輕的流體(丁烷), 一些維生素(即, A 、D 、E 、K) 和許多冷凍劑(即, 氯化的碳氟化合物(CFCs)) 。這些不混合與或不溶化在水中在任何了不起的程度上。
親水分子例子是水、鹽、糖、乙醇、1,2-亞乙基二醇、甘油、葡萄糖、氨、多數氨基酸(即, 氨基乙酸), 一些維生素(B6, B12, 生物素, C, 煙酸)
並且幾乎所有無機化合物。所有這些分子是可溶解在水中比在油裡。
有, 實際上, 分子連續流從最疏水對最親水, 因此它很少是正確闡明, 分子必須或完全地疏水或完全地親水。分成這連續流中部的一些分子包括阿斯匹靈、酚、許多芬芳、摩擦酒精(異丙醇) 並且丙酮。一些大有機分子可能有親水的部份, 並且疏水的其它部份。脂肪酸、多數蛋白質、肥皂和洗滌劑, 和各種各樣的生物分子歸入這個類別。這些經常稱amphipathic 或amphiphilic 。[ 筆記: 與兩性不要混淆amphipathic 。後者描述某事以酸性和基本的物產, 譬如重碳酸鹽。]
基本的撇取的作用
漏杓起作用由首先引起很多個air/water 接口。所有商業水族館漏杓做這以氣泡的形式暫停在水中, 雖然線在氣泡在水中和水滴之間在空氣裡是一模糊一個在一些漏杓的部份。其它配置, 譬如平的air/water 接口在水族館的上面, 是還適當的為有機分子的吸收。疏水並且那些是amphipathic 收集在這個接口的有機分子, 為了原因以後被解釋(圖1) 。油浮渣看的漂浮在水是吸收一個完善的例子在air/water 接口。根據油層數的厚度, 這樣層數可能包括唯一地單分子層數, 以有機分子的一份在水和另一末端面對空氣。更加厚實的層數可能並且形成, 用一些分子純淨地面對水, 一些在油階段,
和一些面對空氣。至於最近被創造的氣泡暴露於水族館水, 他們的表面收集有機分子。有, 當然, 非常極性和願不被吸引對空氣水接口的有機分子, 亦不撇取, 依照以後被選派在這篇文章裡。
當泡影在漏杓開始一起來(簡單地在重力的影響之下迫使他們在彙集分庭的上面), 他們開始互動和形成泡沫。起泡沫形式當泡影嚴密接近, 並且水被困住在他們之間被允許排泄。殘餘的泡沫包括空中氣渦由層數圍攏包括有機分子在空氣接口, 然後薄層水, 然後其它層數附近有機物附有下空中氣渦的空氣。排泄發生, 烘乾機泡沫(意味稀釋劑水層數在有機上漆的空中氣渦之間) 。這部份地被排泄的泡沫, 仍然包含一些水與有機分子一起, 可能被收集和然後被擯除。
使漏杓最大地起作用, 以下事必須發生: 1. 很多個air/water 接口必須引起。2. 有機分子必須允許收集在air/water 接口。3. 泡影形成這個air/water 接口必須一起來形成泡沫。4. 水在泡沫必須部份地排泄沒有泡影過早地流行。5. 被排泄的泡沫必須被分離從大塊水和被擯除。
任何修改撇取效率一定衝擊這些因素的當中一個。這篇文章的隨後部分將解釋每個這些要求反之, 並且什麼事衝擊他們的效率。
第一步: 空氣/水界面的地區
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為什麼很多表面必需? 這個問題去根為什麼有機分子吸收在這個接口。根本原因是, 互作用在二個水分子之間比那強的在水分子和一個疏水有機分子之間, 譬如油。澆灌形式氫鍵與其它水分子和某些其他親水分子, 但不是與油。這互作用在水分子之間是非常強的, 和有對水的物產的大衝擊。因而, 如果油分子被埋沒下來在水裡面(即, 溶化), 它"根本上得到用方式" 想要互動互相的水分子。緊壓油在水外面和水的表面消滅這種干涉, 因為水分子在表面沒有什麼在他們之上對氫鍵與(空氣是沒有好為這, 它是太"稀薄的," 意味那裡是幾乎不任何那裡與相處融洽) 。這個作用稱"疏水作用," 即使它不是被hydrophobe 真正地駕駛被氫鍵在水中, 根本。
如果hydrophobe 在討論中是油, 所有被緊壓的油分子像被觀察裝球於罐中, 形成第二個階段油, 當混合橄欖油和水。關於amphipathic 分子, 然而, 他們的親水末端仍然想要與水相處融洽(因為這些末端可能形成氫鍵或其它類型強的互作用用水) 。因而, 最佳, 這些分子可能做是緊壓他們的疏水部份在水外面, 留下他們的親水部份與水聯繫。他們能做有效地是在空氣/水接口的一個地方。
實踐上, 多數有機分子被發現在海水(和, 實際上, 多數自然有機分子) 是amphipathic, 以殘餘的分子的大多數親水。有相對地少量純淨地疏水自然有機分子。非常親水分子被漏杓不去除, 如此瞭解怎麼amphipathic 分子起反應在漏杓是鑰匙對瞭解怎麼漏杓運作。一個原因漏杓經常被稱為蛋白質漏杓是許多蛋白質是amphipathic
。他們經常有內部主要由疏水氨基酸製成, 和外部主要由親水部分做成。當溶化在水中, 唯一親水外部部份與水分子聯繫。當安置與疏水) 的air/water 接口(或其他聯繫, 蛋白質也許修改他們的形狀和提出他們的疏水部份對接口。他們欣然用這種方式被吸引對空氣/水接口。
多少吸收在接口?
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如此什麼所有這個手段為漏杓? 它意味, 唯一amphipathic 分子單層可能形成在air/water 接口。換句話說, 唯一分子層數可能形成在air/water 接口, 與他們的親水尾巴在水和他們的疏水頭裡暴露於空氣。不幸地為海洋aquarists, 單層是非常稀薄。肥皂單層包括大約5 個x 1014 個分子每平方厘米(cm2), 對應於大約0.0025 克每平方米(g/m2) 。去除肥皂1 g 作為單層會要求400 平方米(3500 平方英尺的) 世代表面。某些因素可能極大改變這個數字, 但總之, 這就是為什麼它是必要非常引起表面。單程認為這將看一個典型的水族館的表面。一個典型的120 加侖水族館的上面有僅僅0.7 平方米表面。有機分子單層在這個接口會稱大致0.002 克。由於一個茶匙剝落食物也許加一千乘這數額, 它容易看需要引起很多表面。
怎麼引起空氣/水界面的地區
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比賽的名字在商業漏杓的演變將開發改善的方式引起很多個空氣/水界面的區域。破壞水和空氣美好的泡影的任一個過程可能運作。根據泡影在水中, 更小泡影, 更加偉大將是表面。實際上, 為球形, 表面去作為半徑的正方形(S = 4*p*r2) 當容量去作為立方體(V = (4/3)*p*r3) 。結果, 是直徑1 毫米的一泡影包含0.52
立方體毫米氣體和有3.1 方形的毫米表面。供選擇地, 如果我們有1,000 泡影十分之一那大小(0.1
毫米), 那麼氣體的容量仍然是0.52 立方體毫米, 但表面現在是31 方形的毫米, 或成十倍。
實踐上, 一個低限起泡大小被到達在使泡影更小阻止他們從上升到水表面被收集的漏杓。這是欣然明顯的在一個海洋水族館。Swishing 一個對象通過水導致迅速地上升的一些大泡影, 並且一些更小部分是更慢的上升。足夠小泡影也許需要幾小時對上升對彙集單位的上面。比喻是塵土在風。大對象(岩石) 迅速退出空氣, 但美好的塵土也許停留暫停好幾天。設計漏杓是因而一種交易在泡影大小和彙集時間之間。唯一其它方式贏比賽將引起泡影的更大的數字。作為學術考慮, 它不是根本引起接口作為泡影在水中。水滴在裡也許, 實際上, 發生在一些漏杓設計的部份) 的空氣(, 甚至a 迅速地移交了平面能是正有效。為實用原因, 主要與會集和去除被收集的有機物相關, 氣泡在水設計似乎運作最好。
什麼收集在空氣/水接口, 和為什麼?
關於漏杓的一個明顯的問題是什麼他們收集, 並且為什麼。作為我們開始與為什麼, 為什麼分子吸收在這個接口。作為陳述的更加早期, 疏水分子被緊壓在水外面由於氫鍵被形成在水分子之間。但一些明顯的問題依然是:
1. 為什麼撇取運作更好在鹽水比在淡水?
有二個根本原因撇取是有效的在海水比在淡水。你是有機物, 疏水特別是那些的被減少的可溶性。由於許多有機物是較不可溶解在鹽水比在新鮮, 他們更加容易地被緊壓在它外面對空氣/水接口, 和被收集作為泡沫。這是為蛋白質的知名的salting-out 作用的依據。引述從基本的生化文本: "在充足地高離子強度蛋白質也許幾乎完全地被沉澱從解答, 作用叫做salting-out 。"
較不高效率撇取的第二個原因淡水與泡影形成和結合關係。它結果, 空氣起泡了入海水形式更小的泡影比如果同樣設備起泡了入這的可能的原因被談論在科學文獻的freshwater.1-4, 但確切的原因普遍地不同意。
竟管漏杓通常生產更大的泡影在淡水, 並且那有機物經常是可溶解在淡水, 它不不可能撇取淡水。河從美國東北部的某些地區有時有泡沫在他們, 來自樹樹汁和其它自然有機物進入水。他們有低水溶性, 和容易地被收集作為泡沫在一次自然撇取的行動。
2. inorganics 被去除嗎?
很少, 如果有的話自然無機分子將吸收在空氣/水接口獨自。幾乎所有inorganics 在海水是高度極性, 被充電的離子, 輕微地實際上將被排斥從接口為同樣原因hydrophobes 被吸引對它。這些inorganics 交互式用水比水強烈做與本身。因而,
暴露這些在水的表面會創造他們迅速會搬走回到大塊水的一個不穩定的情況從。
許多無機材料, 然而, 是complexed 對被撇取的有機物。上銅在海水, 例如, 是超過99% complexed 對有機物譬如腐殖酸和蛋白質。如果那些有機物被吸附空氣/水接口, 銅然後將是。對skimmate 的分析相當被限制在範圍並且□一項出版研究顯示高可變性從樣品到樣品。這項研究, 然而,
似乎顯示銅的被舉起的水平(並且鋼和其它蹤影金屬) 相對離子不有選擇性地被撇取(言、鎂或鈉) 。
無機離子並且將被撇取如果他們包含在微生物裡面(硅藻、細菌、海藻, 等。) 那有一部份地疏水外部(許多) 並且被撇取。這樣整體有機體也許由被逮住撇取在空氣水接口, 正各自的有機分子是。他們也許並且得到設陷井在泡沫當它排泄。撇取整體有機體是顯然的對觀察綠色著色對skimmate 在藥量浮游植物以後的許多aquarists, 例如。綠色色的有機體可能收集在skimmate 。
許多aquarists 相信, 碘化物欣然被撇取。我不認為那是真實的。它是不太可能的, 碘, 以任一自然無機形式提出在海水(碘化物或碘酸鹽), 將被撇取看得出去除。這些形式不會被吸引對空氣/水接口, 亦不是他們強烈特別是跳起對有機物。但是, 包含碘的許多有機化合物將被撇取(以及可能被蒸發入空氣) 。各種各樣碘的轉換嚮iodoorganic 化合物是單程, 碘從水專欄海洋水族館被取消(另是由舉起入有機體譬如海藻), 並且撇取也許提高這出口率由攔截化合物在細菌可能打破他們再之前擊倒, 發布碘。整體微生物撤除(細菌、海藻, 等。) 是其它方式, 碘可能被撇取取消。對skimmate 的分析, 依照以上提到, 相當被限制在範圍, 但一項出版研究顯示堅固海拔(幾百倍) 在總碘相對離子不有選擇性地被撇取(言、鎂或鈉) 當與同樣離子的比率比較在海水或礁石水族館水中。
總之, 亞硝酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽直接地不會被撇取在海水外面因為他們不吸附空氣水接口。氮氣和磷, 然而, 欣然被取消作為被撇取有機分子的部份。對skimmate 的分析, 依照以上提到, 相當被限制在範圍, 但一項出版研究展示堅固海拔在總磷(大約一千摺疊) 並且總氮氣裡(大約百倍) 相對離子不有選擇性地被撇取(言、鎂或鈉) 當與同樣離子的比率比較在海水或礁石水族館水中。
因此, 撇取也許有效地降低也許否則加強在水族館, 由出口有機物經常是前體對某一硝酸鹽和磷酸鹽的部份當前在水族館水中硝酸鹽和磷酸鹽的集中。
磷酸鹽也許還被合併某些無機微粒物質, 譬如碳酸鈣(CaCO3), 能被撇取如果他們給套上外套按有機物。當然, 鈣和鎂在這些微粒物質並且可能被取消。氨也許被吹散入空氣在漏杓因為它總是在平衡以大氣氨氣體, 並且強的通風將消滅一些它。
許多離子, aquarists 是最關心的與由撇取不看得出衝擊因為他們不吸附空氣水接口, 和不主要一定對有機物。這些包括鈣、鎂、鍶、重碳酸鹽和碳酸鹽(強鹼性) 並且硅酸鹽。另外, 無其它主要海水離子將由撇取衝擊, 包括氯化物、鈉、sulfate 、氟化物、溴化物(除了當organobromine 化合物), 硼酸鹽和鉀。
3. 什麼其他被去除?
幾乎任一個疏水或amphipathic 分子可能被撇取在某種程度上。這張名單包括氨基酸、維生素、蛋白質、碳水化合物、油脂、許多組合原生質(即, 脂蛋白, liposaccharides), 核糖核酸、DNA, 等。這張名單包括多數, 但一定不是所有, 有機物。幸運地, 它包括導致染黃在海軍陸戰隊員和礁石水族館裡的許多有機化合物, 因此撇取可能幫助減少染黃水族館水。
我還會期待, 許多毒素和軟泥由坦克的有機體生產被去除對不同程度被撇取, 根據事實許多是amphipathic 。一些會被預計欣然被去除, 並且其他人慢慢地根據他們的hydrophilicity 和hydrophobicity 。圖3 顯示domoic 酸, 毒素由硅藻生產。事實它有疏水部份(紅色) 並且親水部份(綠色) 建議它也許被撇取欣然去除。
屬於顆粒的有機物也許還被去除, 因為他們經常是amphipathic 。微生物撤除由撇取早先被提及了。微生物出口也許有正面作用在營養出口感覺從水族館。不受歡迎地高水平的潛在的減少細菌、病原生物和被溶化的海藻也許並且是好處。另一方面, 撇取從也許否則成為食物為坦克的居民的水專欄幾乎一定去除許多微和甚而macroorganisms (並且也許是食物- 像蛋白質) 的有機分子。它不是確切多麼大衝擊這有, 但它一定取決於被考慮居民並且漏杓的效率的型。
4. 什麼有機物不被去除?
高度極性有機物被撇取不會去除。簡單的糖、醋酸鹽、乙二酸酯、甲醇、膽鹼、枸櫞酸鹽,
等將保留後邊。他們充足地簡單地不被吸引對空氣水接口。多數被充電的種類, 實際上, 被排斥從空氣/水接口, 因此他們不被收集。幸運地, 許多這些高度極性有機材料由細菌和其它有機體欣然代謝, 因此他們連續地不加強在海洋水族館裡。
允許時刻為吸收
一旦漏杓引起了很多表面, 下個過程介入允許有機物實際上散開對接口。多久這作為? 那是一個重要問題沒有一個完善的答復。分子擴散在水中可能是慢的。為非常大分子, 譬如蛋白質和碳水化合物, 它可能是非常慢的。它也許需要幾小時使蛋白質散開幾英寸在水中。幸運地, 我們不需要純淨地依靠任意擴散運載有機物對表面。幾乎所有漏杓有泡影在一個動盪環境, 他們可能由水流程運載以及由擴散。因為有機物接近泡影的表面, 然而, 水運動相對泡影很大地將被減少, 並且擴散將是必要的為最後的旅行對接口。時間必要為有機物的完全儲積在表面取決於有機物的集中在水中和並且在有機物的化工本質當前。
它有在水中以高水平有機物, 界面的區域將由有機物迅速地佔領的完善的道理。那是因為有足夠在地方區域在泡影附近飽和接口。當集中是更低, 有機物必須散開從和從泡影飽和它。另外, 不同的有機物有不同的約束力量對air/water 接口。配製束縛已經慢慢地強烈將替換那些在接口有更加微弱的捆綁。因而, 完全地被佔領與有機物的泡影也許仍然改變以時間在對水族館水的進一步暴露。它, 然而, 不會繼續不確定地增加它的有機裝載。為這些各種各樣的原因, 沒有是必要為有機物充分地飽和泡影的某一時間。進一步, 它是不正確的聲稱總最好增加聯絡時間在泡影和水族館水之間。同樣, 泡影行動相對水的方式重要。如果泡影行動反對水的流程, 或是在一個動盪環境裡, 必需的吸收時間將是更低(因為流程幫助帶來有機物給接口) 比如果泡影行動以流程。
泡沫形成和排泄
一旦漏杓包含很大數量的泡影給套上外套按有機物, 它是必要附近以某種方法取消泡影表面, 但不是水的多數。這由允許最容易地完成泡影形成泡沫。泡沫形成發生當泡影積累和互動。泡影泡沫開始排泄在重力之下, 取消許多水在泡影之間。一些泡影合併入更大的泡影。只要泡影不流行在重大排泄發生之前, 那麼有機物將被忘記在泡沫, 與一些殘餘的水一起。最終, 有機物的集中在泡沫的上面變得足夠偉大, 他們超出可溶性極限, 並且有機物小微粒物質形成。這些微粒物質一般是什麼漏杓收集, 與保留當前在解答或在空氣/水接口的一些水和有機物一起。
弄濕對乾燥撇取
泡沫排泄是一個重要階段為多數漏杓。有排水設備的一個問題是, 一些有機物用排泄的水沖走。有總平衡在有機物之間在解答, 和那些實際上附有接口。當水繼續排泄, 一些有機物丟失。進一步, 當一些泡影流行並且他們的有機物被重新分配入附近的水, 有機物的地方集中在水中在泡影之間在泡沫可能上升到集中更加高級比存在在水族館。因此, 最有效撇取, 根據總有機撤除, 來自取消有些濕泡沫, 而不是等這同樣濕泡沫排泄在撤除之前。主要區別在濕泡沫之間, 和被排泄的乾燥泡沫, 是, 另外的水和一些有機物排泄了。一個乾燥形式是高效率的根據相當數量有機被去除關於水容量, 並且所有漏杓和他們潛在的調整結一些帳在取消更多水之間和輕微地更多有機物, 或較少水和輕微地少量有機物。或許對不同的類型的仔細的分析撇取實驗性地, 在將來, 將顯示這個期望的結果。
泡影流行
其它重要事可能發生在泡沫排泄階段, 並且他們通常衝擊消極地撇取。你是導致泡影過早地流行材料的加法。過份油, 例如, 導致這發生。
當典型的油小滴增加來礁石水族館, 他們迅速到達在漏杓。純淨的油小滴是主要疏水在所有邊。油下落運作他們的惡魔般把戲在漏杓在跨過橫跨水旁邊在二氣泡之間在泡沫。油小滴跨過水空白在泡影, amphipathic 分子之間在兩個泡影的表面被傳播沿接口在油和水之間(如果他們已經那裡不是) 並且用amphipathic
分子一條連續的線一次連接兩個空氣隙沿這個oil/water 接口。一旦這些amphipathic 分子是到位, 互作用是不穩定的。表面張力拉扯在油下落, 並且它簡單地裂開。泡影爆裂從油下落的站點, 並且作用是泡影結合, 或整個地流行。原因這不發生在沒有油下落時是那導致破裂要求水當前在氣泡之間(或在唯一泡影和附近的大氣之間) 成為暴露因為新鮮空氣/水接口。實際上, 它要求水分子一條連續的線成為同時暴露。
泡影流行
其它重要事可能發生在泡沫排泄階段, 並且他們通常衝擊消極地撇取。你是導致泡影過早地流行材料的加法。過份油, 例如, 導致這發生。
當典型的油小滴增加來礁石水族館, 他們迅速到達在漏杓。純淨的油小滴是主要疏水在所有邊。油下落運作他們的惡魔般把戲在漏杓在跨過橫跨水旁邊在二氣泡之間在泡沫。油小滴跨過水空白在泡影, amphipathic 分子之間在兩個泡影的表面被傳播沿接口在油和水之間(如果他們已經那裡不是) 並且用amphipathic
分子一條連續的線一次連接兩個空氣隙沿這個油/水接口。一旦這些amphipathic 分子是到位, 互作用是不穩定的。表面張力拉扯在油下落, 並且它簡單地裂開。泡影爆裂從油下落的站點, 並且作用是泡影結合, 或整個地流行。原因這不發生在沒有油下落時是那導致破裂要求水當前在氣泡之間(或在唯一泡影和附近的大氣之間) 成為暴露因為新鮮空氣/水接口。實際上, 它要求水分子一條連續的線成為同時暴露。
由於這樣破裂會要求很大數量的氫鍵同時打破, 它簡單地要求許多能量實際上發生。當油下落是那裡, 水分子不再被暴露, 但寧可油或amphipathic 分子, "更加愉快" 被暴露在空氣, 並且小滴破裂, 打破泡影在任何一方它一更大的泡影。那個過程繼續直到泡沫不保留。
泡影流行可能由疏水固體並且造成, 雖然那個過程比流行由於油是可能較不重要對aquarists 。
泡影流行在海洋水族館裡
這個泡影流行的過程的作用, 如果沒有機構細節, 容易地不被觀察在水族館, 許多事也許導致泡影流行的作用。多數aquarists 遇到的一起因是油從他們的手。在到達入鹽水水族館以後, 撇取行動幾乎經常來到止步不前當泡影流行控制泡沫排水設備和彙集。流行將進行直到油以某種方法被取消。在其它方式中, 作為非常油罐被最終溶化取消被噴濺它在泡沫高度之上在漏杓, 逐漸起泡沫, 被乳化入一般泡沫, 非常不再跨過氣泡, 成為附有堅實對象和去除的微小的小滴, 被消耗由坦克微生物和入大塊坦克水。許多食物由aquarists 使用有一個相似的作用在漏杓泡影。
作為旁, 疏水油的泡影流行的行動確切地是怎麼多數反氣體療程為人起作用。Simethicone 是真正地polydimethylsiloxane, 是疏水聚合物液體。它流行泡影在您的胃或肚腑裡, 和允許氣體被消滅。Antifoaming 代理並且是為從事同樣原則的很大數量的工業品的依據。其它事並且導致泡影流行。這些的當中一個是脂肪酸補充Selcon 。它導致泡影流行在時尚和皮膚油小滴一樣。疏水堅實對象可能並且導致流行。被激活的碳、沙子、無機沉澱物、或顆粒狀氧化鐵/氫氧化微粒, 由有機化合物一次塗上, 可能用於打破起泡沫有些類似於被描述為液體油。
被排泄的泡沫的彙集
在泡沫排泄了在渴望的程度上之後, 它必須從系統被收集和被取消。多數漏杓由簡單地允許執行這泡沫被創造以推擠被排泄的泡沫在某一門限, 它被收集和不可逆地被擯除的率。這個過程是直接的, 和是主要工程學問題, 與一個化工問題相對。棘手的事為效率是平衡泡沫創作、排水設備和彙集。
撇取和臭氧
對撇取的臭氧的作用似乎變化, 但多數人民(包括我) 使用現代漏杓觀察較少skimmate 彙集當使用臭氧比當他們不。作為I 被選派在一篇早先文章上, 臭氧傾向於打破有機物下來更小, 更加親水的片斷, 並且這樣片斷欣然經常生物降解比更大的片斷。所以, 臭氧也許需要只開始退化過程, 並且細菌在水族館可能完成有機物由舉起和新陳代謝。大腐殖酸分子, 例如, 被ozonation 轉換成被採取和欣然代謝的更小的片段。
撇取是一個複雜過程以許多微妙, 依照被談論在早先部分。幾年前它廣泛被要求臭氧用途增加了撇取, 並且我聲稱了然後我沒看見怎麼那能直接地發生。多數有機化合物被發現以重大數量在礁石水族館可能將變得更加極性和可能較不能被撇取在起反應與臭氧以後例如, 展示怎麼脂肪酸油酸(欣然被撇取) 起反應與臭氧對那麼欣然不會被撇取的產物更加極性的化合物因為他們依照強烈被吸引不會是對空氣水接口展示一個相似的序列為酚, 是特點更大的腐殖和fulvic 酸當前在海水導致染黃。再,
反應產品在ozonation 比開始的有機化合物一般更加極性和較不能被撇取之後。
有機分子的一個小部份在礁石水族館水中也許變得skimmable 如果, 例如, 他們變得疏水在起反應與臭氧以後。他們也許還變得skimmable 如果他們完全疏水在臭氧和被變換了成分子與極性(之前親水) 並且無極的(疏水) 零件(amphiphilic), 欣然吸附空氣水接口和被撇取。
有是其它方式, 撇取也許被臭氧增加除這兩個過程以外? 我假設了在一篇早先文章上, 這樣增量也許歸結於細菌增加的成長(或在水或區域中對表面), 並且可能還對新有機分子發行當他們增長, 導致改善的撇取一些aquarists 觀察了。
它似乎好像觀點浪潮轉動了, 然而, 和多數aquarists 現在聲稱相當數量skimmate 顯著被減少當使用臭氧。許多聲稱skimmate 的彙集幾乎停止了在他們的水族館裡當開始臭氧。為什麼區別與過去觀點比較? 那是困難說, 和也許取決於型和質量漏杓可利用現在與幾年比較前, 並且變化在其它農事實踐上。在任何情況下, 許多aquarists 的忽略的經驗今天是, 撇取被減少, 並且被假定的原因是有機物由臭氧使化工較不skimmable 。殘餘的有機物被細菌過程然後會去除更多比在臭氧的_蒙之前在同樣水族館。
通風由Skimmer
漏杓的當中一個最大的正面作用是, 他們是, 總之, 巨大方式供氣水。新鮮空氣/水表面為氣體交換提供一個好地方。當幾乎所有aquarists 與礁石水族館相信他們的水被他們有的動盪流程很好供氣, 現實經常不是那麼正面的。氧氣和二氧化碳被消耗和導致在水族館裡在巨額, 並且平衡可能容易地打翻往不受歡迎地低氧氣水平, 或不能接受的酸鹼度(由於高或低二氧化碳成水平) 。
使用氧氣米, 埃里克・Borneman 表示, 氧氣水平在clownfish 水族館被保留極大地高, 特別是在晚上, 比在同樣水族館沒有漏杓。
在沒有氧氣米時, 殘缺不全的通風的作用欣然被觀察通過酸鹼度過份二氧化碳加強在晚上在許多礁石水族館裡, 降低酸鹼度。同樣, 光合作用的作用和對高的酸鹼度添加劑的用途譬如limewater 有時耗盡二氧化碳, 提高酸鹼度。指定的完善的通風與正常空氣, 酸鹼度在海水不改變通過一天的路線。但是, 多數aquarists 看更高的酸鹼度在輕的週期的結束比在開始, 並且這個作用是由於殘缺不全的通風。
一定數量的歲月前, 當試驗與我的漏杓(ETS 800 雙子星座在90 加侖礁石水族館), 我關閉它幾個月看會有的什麼作用(潛在地包括水染黃, 平均酸鹼度上升, 晝夜酸鹼度範圍擴展, 等) 。最引人注目的作用是, 整體酸鹼度上升了0.1 到0.2 酸鹼度單位。實際上, 它上升了在酸鹼度8.5 之上為許多時間。由於我使用limewater (kalkwasser) 補充鈣和強鹼性, 那上升歸結於對二氧化碳的需求從氫氧化在limewater:
OH- + 二氧化碳- HCO3-
沒有額外通風提供了由漏杓, 沒有足夠的二氧化碳能被引入我的系統。既使這通風是撇取的唯一的有用的作用, 它會值得它為我的系統。
額外補充當撇取?
問題經常問由aquarists 撇取他們的礁石水族館是是否他們需要補充任何由撇取出口。同樣問題適用於對被激活的碳的用途。少量資料是可利用的在某些蹤影金屬的生物相容性在海洋水族館裡。元素譬如銅, 例如, 也許被舉起在自然水平之上由於食物加法(和在我的水族館裡) 只是一定對有機物用使它的可及性降低到有機體的方法。是否礁石水族館總之從這些金屬的加法的好處, 不管撇取, 是不明的。礁石水族館也許受益於某些金屬的降低的水平由於撇取, 並且增加他們也許回來妨礙達到預期目的。總之, 我的推薦不將藥量痕量元素有一例外: 鋼。生長macroalgae 的許多aquarists 發現更好的成長, 和macroalgae 相對microalgae 更多成長, 當藥量鋼。是否撇取增加對鋼藥量的需要不是清楚的, 但是它可能。
撇取不修改清楚的需要補充鈣和強鹼性為所有礁石水族館, 亦不需要藥量鎂如果它變得太降低。撇取還不創造任何需要藥量碘, 雖然它也許出口organoiodine 形式從系統。碘補充不是需要的因為它沒有一個被展示的好處對多數有機體被保留在海洋水族館, 並且因為一些進來以基於海洋的食物所有飼養。亦不撇取創造對補充鍶的需要, 兩個因為鍶不強烈一定對有機物, 並且因為它不似乎在多數情況下是一個有用或必要的添加劑。
我總結我對礁石水族館的藥量的推薦總之在這篇文章裡, 並且我不相信極大撇取修改標準推薦。
撇取和鹽分
撇取可能衝擊鹽分, 根據怎樣skimmate 被替換。多數aquarists 發現skimmate 的鹽分與那是相似水族館。一些發現它輕微地更鹽, 和一些輕微地較不, 大概由於水可能蒸發或condensating 在外面, 或入, skimmate 在它之前被測量。為那些感興趣, skimmate 的鹽分由傳導性最好測量, 因為refractometry 和甚而比重也許由高水平有機材料衝擊。
撇取對鹽分的主要作用出現從怎樣skimmate 被替換。如果它用淡水替換, 和以一個自動上面系統, 鹽分慢慢地decline 。如果它由相等的容量的新鹽水替換, 對鹽分的作用將是最小的。濕撇取和替換與新鹽水是一個好方式做水變動, 實際上。
結論
高質量漏杓出現去長的路減少被溶化的有機物的數量在海洋水族館裡。漏杓可能增加水的通風, 幫助維護充分氧氣水平在晚上和潛在地保留酸鹼度從得到太高或低由於殘缺不全的二氧化碳平衡。有機化合物撤除可能有有利作用譬如去除毒素, 減少染黃水, 和使前體降低到也許導致藻糞成長的營養素。這樣的有機撤除也許並且是損傷的, 例如, 由取消食物為某些有機體。總之, 我相信, 撇取是一個強的好處到典型的礁石水族館, 但各aquarist 也許需要決定為他們自己, 和進一步資料在將來關於確切的有機物被去除並且撤除有的什麼作用可以打翻平衡無論怎樣。
有希望地, 這個文章意志幫助有奇癖者瞭解怎麼撇取工作, 和然後給他們使用資訊重要地評估要求關於什麼漏杓和無法做, 並且多麼最好使用他們。
愉快的Reefing!
http://reefkeeping.com/issues/2006-08/rhf/index.php
