分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術(shù),它不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點(diǎn)差分離原理,而是靠不同物質(zhì)分子運(yùn)動平均自由程的差別實(shí)現(xiàn)分離。
當(dāng)液體混合物沿加熱板流動并被加熱,輕、重分子會逸出液面而進(jìn)入氣相,由于輕、重分子的自由程不同,因此,不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同,若能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一塊冷凝板,則輕分子達(dá)到冷凝板被冷凝排出,而重分子達(dá)不到冷凝板沿混合液排出。這樣,達(dá)到物質(zhì)分離的目的。
在沸騰的薄膜和冷凝面之間的壓差是蒸汽流向的驅(qū)動力,對于微小的壓力降就會引起蒸汽的流動。在1mbar下運(yùn)行要求在沸騰面和冷凝面之間非常短的距離,基于這個原理制作的蒸餾器稱為短程蒸餾器,有一個內(nèi)置冷凝器在加熱面的對面,并使操作壓力降到0.001mbar。
分子蒸餾的工作流程:
1、混合物制備:將需要分離的混合物按照一定比例混合,并加入適量的穩(wěn)定劑和助劑,以確保蒸餾過程中溶液的穩(wěn)定性和流動性。
2、加熱:將混合物加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋蛊渲械哪承┏煞珠_始汽化并進(jìn)入氣相狀態(tài)。加熱時需要控制溫度和壓強(qiáng),以避免混合物中的高沸點(diǎn)組分過早汽化或低沸點(diǎn)組分過早冷凝。
3、蒸餾柱:將混合物引入蒸餾柱中,蒸餾柱內(nèi)通常采用填料或板式結(jié)構(gòu),以加大表面積和提高分離效率。在蒸餾柱中,混合物與上升的氣相發(fā)生接觸并進(jìn)行傳質(zhì)傳熱,不同沸點(diǎn)的成分依次被分離出來,并在不同的高度處凝聚和收集。
4、冷凝器:將氣相從蒸餾柱中引入冷凝器進(jìn)行冷卻和凝結(jié),冷凝器可以采用水冷或空氣冷卻方式。在冷凝器中,氣相被冷卻并轉(zhuǎn)化為液態(tài),不同沸點(diǎn)的成分依次凝聚和收集。
5、收集:根據(jù)需要,將分離出的不同成分進(jìn)行分別收集和純化。對于純度高的分離需求,通常需要多次反復(fù)進(jìn)行蒸餾,并逐步提高溫度和降低壓強(qiáng)以進(jìn)一步提高分離效率和純度。