分子蒸餾儀器原理及發(fā)展前景

時間：2025-01-21

簡介
在溫度下，壓力越低，氣體分子的平均自由程越大。當蒸發(fā)空間的壓力很低(10-2 ~10-4 mmHg) ，且使冷凝表面靠近蒸發(fā)表面，其間的垂直距離小于氣體分子的平均自由程時，從蒸發(fā)表面汽化的蒸氣分子，可以不與其他分子碰撞，直接到達冷凝表面而冷凝。
工作原理
分子蒸餾是一種特殊的液-液分離技術，它不同于傳統(tǒng)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(xiàn)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?shù)卦O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。這樣，達到物質分離的目的。
分子蒸餾設備
在沸騰的薄膜和冷凝面之間的壓差是蒸汽流向的驅動力，對于微小的壓力降就會引起蒸汽的流動。在lmbar下運行要求在沸騰面和冷凝面之間短的距離，基于這個原理制作的蒸餾器稱為短程蒸餾器。短程蒸餾器(分子蒸餾)有--個內置冷凝器在加熱面的對面，并使操作壓力降到0.001mbar。
短程蒸餾器是一個工作在1~0.001mbar壓力下熱分離技術過程，它較低的沸騰溫度，適合熱敏性、高沸點物。其基本構成:帶有加熱夾套的圓柱型簡體，轉子和內置冷凝器;在轉子的固定架上裝有刮膜器和防飛濺裝置。內置冷凝器位于蒸發(fā)器的中心，轉子在圓柱型簡體和冷凝器之間旋轉。
短程蒸餾器由外加熱的垂直圓簡體、位于它的中心冷凝器及在蒸餾器和冷凝器之間旋轉的刮膜器組成。蒸餾過程是:物料從蒸發(fā)器的部加入，經轉子上的料液分布器將其連續(xù)均勻地分布在加熱面上,隨即刮膜器將料液刮成一層薄、呈湍流狀的液膜，并以螺旋狀向下推進。
在此過程中,從加熱面上逸出的輕分子，經過短的路線和幾乎未經碰撞就到內置冷凝器上冷凝成液，并沿冷凝器管流下，通過位于蒸發(fā)器底部的出料管排出;殘液即重分子在加熱區(qū)下的圓形通道中收集，再通過側面的出料管中流出。
其基本原理為分子在運動過程中都在變化自由程(一個分子相鄰兩次分子碰撞之間走的路程)，而在的外界條件下，不同物質的分子自由程各不相同。就某一種分子來說，在某時間間隔內自由程的平均值稱為平均自由程。
根據(jù)分子運動理論,液體混合物的分子接受到足夠能量時,就會從液面逸出而成為氣相分子，隨著液面上方氣相分子的增加，有一.部分氣體就會返回液體。在6.1. 1分子蒸餾的基本原理一個分子在運動過程中都在變化自由程(一個分子相鄰兩次分子碰撞之間走的路程)，而在的外界條件下，不同物質的分子自由程各不相同。就某一-種分子來說，在某時間間隔內自由程的平均值稱為平均自由程。由熱力學原理可推導出: k燾●毒(田)，，式中，A。為平均自由程; d為分子有效直徑;夕為分子所處環(huán)境壓強; T為分子所處環(huán)境溫度; k為玻爾茲曼常數(shù)。根據(jù)分子運動理論，液體混合物的分子接受到足夠能量時，就會從液面逸出而成為氣相分子，隨著液面上方氣相分子的增加，有一部分氣體就會返回液體。在外界條件保持恒定情況下，終會達到分子運動的動態(tài)平衡。根據(jù)分子平均自由程式知，不同種類的分子，其平均自由程不同,即不同種類分子，其逸出液面后不與其它分子碰撞的飛行距離是不同的，輕分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在離液面小于輕分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程處設置一捕集器，使得輕分子不斷被捕集，從而破壞了輕分子的動態(tài)平衡而使混合液中的輕分子不斷逸出，而重分子因到達不了捕集器而很趨于動態(tài)平衡，不再從混合液中逸出，這樣液體混合物便達到了分離的目的。分子蒸餾原理如圖6.1所示。
兩組分混合物進行分離時，以相對揮發(fā)度表示其分離能力:
分子蒸餾技術正是利用了不同種類分子逸出液面后直線飛行的距離不同這一性質來實現(xiàn)物質分離的。圖14- -7為分子蒸餾原理圖。由圖14- -7可以看出，液體混合物為了達到分離的目的，首行加熱，能量足夠的分子逸出液面。輕分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在離液面小于輕分子的平均自由程而大于重分子平均自由程處設置一-冷凝面，使得輕分子落在捕集器冷凝面.上被冷凝，而重分子則因達不到冷凝面而返回原來液面，這樣就將混合物分離了。蒸余物餾出物圖14-7分子蒸餾原理示意圖分子蒸餾其過程可分為5個步驟:①物料在加熱面的液膜形成;②分子在液膜表面上的自由蒸發(fā);③分子從加熱面向冷凝
面運動:④分子在冷凝面上的捕獲:⑤餾分和殘留物的收集。
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詞條
詞條說明
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