分子蒸馏的设计目的是分离和提纯热不稳定分子以及挥发性低、沸点高的化合物。
该系统可最大限度地缩短分子在加热区的停留时间,并在真空环境下低温运行。
分子蒸馏的 4 个关键组成部分
1.加热表面和到冷凝器的短距离
蒸馏装置放置在一个热表面上,蒸馏物在冷凝前的移动距离很短。
这种短程蒸馏可防止非挥发性物质的积聚,确保高效蒸馏。
2.分子平均自由路径
分离原理基于不同分子平均自由路径的差异。
轻分子的平均自由路径较短,会凝结在距离小于其平均自由路径但大于重分子平均自由路径的表面上,重分子则会返回原液面。
3.旋转吹膜和离心系统
蒸馏装置通常包括一个带有可变层夹套、冷凝器和旋转刮刀的旋转薄膜系统。
物料在离心力的作用下不断分布到加热壁上,形成一层向下流动的薄膜。
4.带外部加热的垂直圆柱形设计
该设备通常采用外部加热的垂直圆柱形设计。
它包括一个冷凝器和一个位于蒸馏器和冷凝器之间的旋转刮板。
材料从顶部加入,均匀地分布在加热表面上,使光分子逸出并在内置冷凝器上冷凝。
详细说明
加热表面和短距离冷凝器
在分子蒸馏过程中,需要蒸馏的物质与加热表面直接接触。
该表面被战略性地放置在靠近冷凝器的位置,以确保蒸气在冷凝前只需走过最短的距离。
这种设置对于处理粘性较低的物质至关重要,可以让它们从冷凝表面滴落,并高效地流向接收点。
分子平均自由路径
分子蒸馏之所以有效,关键在于其对分子平均自由路径的利用。
不同的分子具有不同的有效直径,这会影响它们的平均自由路径--分子在与另一个分子碰撞之前的平均移动距离。
通过在特定距离设置冷凝表面,可以捕获并冷凝平均自由路径较短的轻分子,而平均自由路径较长的重分子则返回到液体中,从而实现分离。
旋转吹膜和离心系统
旋转薄膜系统可提高分子蒸馏的效率。
离心力有助于使物料在加热壁上形成一层薄膜,这对快速均匀加热至关重要。
旋转刮板系统可防止物料在加热面上堆积,确保连续运行而不会堵塞。
外部加热的垂直圆柱形设计
这种设计可以实现可控、高效的蒸馏过程,尤其适用于高分子量化合物。
外部加热确保材料受热均匀,旋转刮板确保有效收集冷凝的轻分子,而较重的分子则返回蒸馏容器。
总之,分子蒸馏的结构经过精心设计,可处理热敏性和高沸点材料,通过结合短程、冷凝表面的战略位置以及离心和旋转薄膜技术的使用,确保高效分离和提纯。
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