|
分子蒸馏简介
分子蒸馏技术不同于一般蒸馏技术。它是运用不同物质分子运动自由程的差别而实现物质的分离，因而能够实现远离沸点下的操作。鉴于其在高真空下运行，且因其特殊的结构型式，因而它又具备蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护热敏性物质的品质。该项技术已广泛应用于高纯物质的提取,特别适用于天然物质的提取与分离。
一、分子蒸馏的基本原理
1、分子运动自由程
分子碰撞：分子与分子之间存在着相互作用力。当两分子离得较远时，分子之间的作用力表现为吸引力；但当两分子接近到一定程度后，分子之间的作用力会改变为排斥力，并随其接近程度，排斥力迅速增加。当两分子接近到一定程度，排斥力的作用使两分子分开，这种由接近而至排斥分离的过程就是分子的碰撞过程。
分子有效直径：分子在碰撞过程中两分子质心的最短距离，即发生斥离的质心距离。
分子运动自由程：一个分子相邻两次分子碰撞之间所走的路程。
2、分子运动平均自由程
任一分子在运动过程中都在变化自由程，而在一定的外界条件下，不同物质的分子其自由程各不相同。就某一种分子来说，在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自由程。
3、分子蒸馏的基本原理
根据分子运动理论，液体混合物的分子受热后运动会加剧，当接受到足够能量时，就会从液面逸出而成为气相分子。随着液面上方气相分子的增加，有一部分气体就会返回液体。在外界条件保持恒定情况下，最终会达到分子运动的动态平衡，从宏观上看,达到了平衡。
由于不同种类分子的有效直径不同，故其平均自由程也不同，从统计学观点看，其逸出液面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不相同的。
分子蒸馏的分离作用就是利用液体分子受热会从液面逸出，而不同种类分子逸出后其平均自由程不同这一性质来实现的。为达到液体混合物分离的目的，首先进行加热，能量足够的分子逸出液面，轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一捕集器，使得轻分子不断被捕集，从而破坏了轻分子的动平衡而使混合液中的轻分子不断逸出，而重分子因达不到捕集器很快趋于动态平衡，不再从混合液中逸出,这样，液体混合物便达到了分离的目的。
分子蒸馏技术的核心是分子蒸馏装置。分子蒸馏装置在结构设计中，必须充分考虑液面内的传质效率及加热面与捕集面的间距。其主要结构由加热器、捕集器、高真空系统组成。
已有多级真空分子蒸馏装置申请了专利。该装置在一个蒸发器壳体中,配备有多级真空,从而实现不同物质的多级分离。
二、分子蒸馏技术的特点
1、操作温度低
常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离，而分子蒸馏是靠不同物质分子运动自由程的差别进行分离。因此，后者是在远离(远低于)
沸点下进行操作的。
2、蒸馏压强低
由于分子蒸馏装置可以获得很高的真空度。同时，要想获得足够大的分子平均自由程，可以通过降低蒸馏压强来获得。
尽管常规真空蒸馏也可采用较高的真空度，但由于其结构上的制约(特别是板式塔或填料塔)，其阻力较分子蒸馏装置大得多，因而真空度上不去，加之沸点以上操作，所以其操作温度比分子蒸馏高得多。
如某液体混合物在真空蒸馏时的操作温度为260 ℃,而分子蒸馏仅为150 ℃。
3、受热时间短
分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差别而实行分离的，分子蒸馏装置的加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动自由程(即距离很短)
，由液面逸出的轻分子几乎未碰撞就到达冷凝面，所以受热时间很短。另外，若采用较先进的分子蒸馏结构，使混合液的液面达到薄膜状，这时液面与加热面的面积几乎相等，那么,此时的蒸馏时间则更短。假定真空蒸馏受热时间为1h，则分子蒸馏仅用十几秒。
4、分离程度高
分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏不易分开的物质，在实际的工业化应用中较常规蒸馏技术具有以下明显的优势。
(1)
对于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离，分子蒸馏提供了最佳分离方法。因为分子蒸馏是在很低温度下操作，且受热时间很短。
(2)
分子蒸馏可极有效地脱除液体中的低分子物质(如有机溶剂、臭味等)，这对于采用溶剂萃取后液体的脱溶是非常有效的方法。
(3) 分子蒸馏可有选择的蒸出目的产物，去除其他杂质，通过多级分离可同时分离2 种以上的物质。
(4) 分子蒸馏可很好地保护被分离物质不受污染和侵害。
(编辑：Admin)
返回 |
