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    分子蒸餾的原理和技術的特點

      分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術,它不同于傳統蒸餾依靠沸點差分離原理,而是靠不同物質分子運動平均自由程的差別實現分離。當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入氣相,由于輕、重分子的自由程不同,因此,不同物質的分子從液面逸出后移動距離不同,若能恰當地設置一塊冷凝板,則輕分子達到冷凝板被冷凝排出,而重分子達不到冷凝板沿混合液排出,達到物質分離的目的。

      鑒于分子蒸餾在原理上根本區別于常規蒸餾, 因而它具備著許多常規蒸餾無法比擬的優點。

      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, 后者是在遠離(遠低于)沸點下進行操作的。

      2.蒸餾壓強低 由于分子蒸餾裝置獨特的結構形式, 其內部壓強極小, 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X×10-1Pa數量級。從以上兩點可知, 盡管常規真空蒸餾也可采用較高的真空度,但由于其結構上的制約(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。如某液體混合物在真空蒸餾時的操作溫度為260℃, 而分子蒸餾僅為150℃。

      3.受熱時間短  鑒于分子蒸餾是基于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面與冷凝面的間距要小于輕分子的運動自由程(即距離很短), 這樣由液面逸出的輕分子幾乎未碰撞就到達冷凝面, 所以受熱時間很短。另外, 若采用較先進的分子蒸餾結構, 使混合液的液面達到薄膜狀, 這時液面與加熱面的面積幾乎相等, 那么, 此時的蒸餾時間則更短。假定真空蒸餾受熱時間為1h, 則分子蒸餾僅用十幾秒。

      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為輕組分分子量;M2為重組分分子量;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。

      從分子蒸餾技術以上的特點可知, 它在實際的工業化應用中較常規蒸餾技術具有以下明顯的優勢。對于高沸點、熱敏性及易氧化物料的分離,分子蒸餾提供了最佳分離方法。因為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中的低分子物質(如有機溶劑、臭味等),這對于采用溶劑萃取后液體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物,去除其他雜質,通過多級分離可同時分離兩種以上的物質;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污染和侵害。隨著工業化的發展,分子蒸餾技術已廣泛應用于高附加值物質的分離,特別是天然物的分離,因而被稱為天然品質的保護者和回歸者。

      分子蒸餾是一種最溫和型的蒸餾方法,特別適合于濃縮、純化或分離高分子量、高沸點、高粘度的物質及熱穩定性差的有機混合物,中藥提取物。主要應用領域為:化學工業、醫藥工業、石化工業、香料工業、塑料工業及油脂工業。



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