蒸餾是將固體(ti) 與(yu) 液體(ti) 或液體(ti) 與(yu) 液體(ti) 混合物分離較為(wei) 基本的方法。而分子蒸餾技術是一種新型、特殊的用於(yu) 分離或精製的技術。
以往常規的蒸餾方式:原料在蒸發器內(nei) 被加熱至蒸發溫度, 低沸點組分蒸發後進入冷凝器冷卻, 得到所需的產(chan) 品。
普通蒸餾的基本過程是當分子離開液麵後所形成的蒸汽分子,會(hui) 在運動中互相碰撞,一部分進入冷凝器中,另一部分則返回液體(ti) 內(nei) 。
常規的蒸餾方式
- 需要較高的蒸餾溫度
- 物料加熱時間較長
局限性- 無法對熱敏物質進行分離。
要避免部分物質在蒸餾過程中因分解而造成損失,可以采用減壓蒸餾法。 減壓蒸餾
通過將係統抽真空可降低蒸發溫度
壓力與(yu) 沸點的關(guan) 係:壓力每降低一個(ge) 數量級,沸點降低約20-30度。 但對於(yu) 熱敏物質來說, 在蒸餾釡內(nei) 進行的真空蒸餾有很多缺陷: - 很長的蒸餾時間
- 由於(yu) 壓力降的緣故,以及真空泵很難克服蒸餾釜內(nei) 液麵的靜壓高度,所以在蒸發處的真空是非常有限的。
終的真空度並不由真空泵的大小而決(jue) 定, 而是受管路的傳(chuan) 導性和蒸發器內(nei) 靜液麵高度的限製。
沸點高、對熱不穩定、粘度高或容易爆炸的物質,均不宜用一般的減壓蒸餾,應進行分子蒸餾。
鑒於(yu) 分子蒸餾在原理上根本區別於(yu) 常規蒸餾, 因而它具備著許多常規蒸餾無法比擬的優(you) 勢。
1.操作溫度低。
常規蒸餾是靠不同物質的沸點差進行分離的, 而分子蒸餾是靠不同物質分子運動自由程的差別進行分離的,因此, 後者是在遠離(遠低於(yu) )沸點下進行操作的。
2.蒸餾壓強低。
由於(yu) 分子蒸餾裝置獨特的結構形式, 其內(nei) 部壓強極小, 可以獲得很高的真空度。同時, 由分子運動自由程公式可知, 要想獲得足夠大的平均自由程, 可以通過降低蒸餾壓強來獲得, 一般為(wei) X×10-1Pa數量級。
從(cong) 以上兩(liang) 點可知, 盡管常規真空蒸餾也可采用較高的真空度,但由於(yu) 其結構上的製約(特別是板式塔或填料塔), 其阻力較分子蒸餾裝置大得多, 因而真空度上不去, 加之沸點以上操作, 所以其操作溫度比分子蒸餾高得多。如某液體(ti) 混合物在真空蒸餾時的操作溫度為(wei) 260℃, 而分子蒸餾僅(jin) 為(wei) 150℃。
3.受熱時間短。
鑒於(yu) 分子蒸餾是基於(yu) 不同物質分子運動自由程的差別而實現分離的因而受加熱麵與(yu) 冷凝麵的間距要小於(yu) 輕分子的運動自由程(即距離很短), 這樣由液麵逸出的輕分子幾乎未碰撞就到達冷凝麵, 所以受熱時間很短。另外, 若采用較先進的分子蒸餾結構, 使混合液的液麵達到薄膜狀, 這時液麵與(yu) 加熱麵的麵積幾乎相等, 那麽(me) , 此時的蒸餾時間則更短。假定真空蒸餾受熱時間為(wei) 1h, 則分子蒸餾僅(jin) 用十幾秒。
4.分離程度高。
分子蒸餾常常用來分離常規蒸餾不易分開的物質,然而就這兩(liang) 種方法均能分離的物質而言, 分子蒸餾的分離程度更高。分子蒸餾的揮發度一般用下式表示: ατ= p1/p2· (M2 / M1)1/2。式中M1為(wei) 輕組分分子量;M2為(wei) 重組分分子量;p1、p2分別是組分1和2的蒸氣壓。
而常規蒸餾的相對揮發度, α=p1/p2。在p1/p2相同的情況下, 重組分的分子量M2比輕組分的分子量M1大, 所以ατ比α大。這就表明分子蒸餾較常規蒸餾更易分離, 且隨著M1、M2差別越大則分離程度越高。
從(cong) 分子蒸餾技術以上的特點可知, 它在實際的工業(ye) 化應用中較常規蒸餾技術具有以下明顯的優(you) 勢。
對於(yu) 高沸點、熱敏性及易氧化物料的分離,分子蒸餾提供了較好的分離方法。因為(wei) 分子蒸餾是在很低溫度下操作, 且受熱時間很短;分子蒸餾可極有效地脫除液體(ti) 中的低分子物質(如有機溶劑、臭味等),這對於(yu) 采用溶劑萃取後液體(ti) 的脫溶是非常有效的方法;分子蒸餾可有選擇的蒸出目的產(chan) 物,去除其他雜質,通過多級分離可同時分離兩(liang) 種以上的物質;分子蒸餾的分離過程是物理過程,因而可很好地保護被分離物質不受汙染和侵害。