蒸餾
distillation
蒸餾是一種熱力學的分離工藝,它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同,使低沸點組分蒸發,再冷凝以分離整個組分的單元操作過程,是蒸發和冷凝兩種單元操作的聯合。與其它的分離手段,如萃取等相比,它的優點在於不需使用系統組分以外的其它溶劑,從而保證不會引入新的雜質。
利用液體混合物中各組分揮發性的不同,而將它們分離的方法和過程。將該液體部分地變成蒸氣。在所生成的蒸氣中的易揮發組分含量比原液中高;而在剩餘的液體中則難揮發組分的含量較高。將蒸氣冷凝後,則易揮發組分富集在冷凝液中。這樣,可將液體混合物中各組分部分地或全部分離。
用簡單的蒸餾技術,一般只能做到部分分離。為了達到完全分離,就要進行多次的重複蒸餾,在每一次重複中各組分都可得到進一步的純化。如果將這種多次蒸餾在一個裝置(如分餾柱)中進行時,就叫做分餾,可以分離沸點相近的組分。
蒸餾法是古老卻也是有效的水處理法,它可以清除任何不可揮發性的雜質,但是無法排除可揮發性的污染物,它需要很大的儲水槽來存放,這個儲水槽與輸送管卻是造成污染的重要原因,目前血液透析用水不用這種方式來處理。
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不同組分液體具有不同的沸點,是蒸餾最基本的理論依據。在相同溫度下,液體上方各個組分蒸氣的分壓也有所不同。
參考二元單相液體的相圖,當由液體A和B按一定比例配成的混合液(設A的濃度為c1)經過加熱後到達沸點線,然後通過無差異的氣液平衡(從1到2),在生成的氣相中得到A的含量為c2的混合氣;該氣體經過降溫冷凝後收集便得到具有新組成(A濃度為c2)的液體。按圖例來講,就是左側的A組分被提純了(因為C2大於c1)。
如製造蒸餾水以去處其中溶解的固體雜質;製造蒸餾酒以濃縮酒精,去除部分水分。
也叫分餾,在一個設備中進行多次部分汽化和部分冷凝,以分離液態混合物,如將石油經過分餾可以分離出汽油、柴油、煤油和重油等多種組分。
在近代分析化學中,蒸餾法除了用於提純試劑之外,還是微量和痕量分析中的分離和預富集的重要手段。許多金屬鹵化物,如氟化硅、四氯化鍺、四氯化錫、三氯化銻等都可用蒸餾法分離富集。生物材料中的微量氟可用類似等溫蒸餾的方法,使生成氟化氫後被氫氧化鈉溶液吸收而富集;低沸點的硼酸三甲酯或三乙酯用於分離和富集納克量的硼。大氣中的氯化氫可用生成揮發的CrOCl測定,不易揮發的金屬也可轉變成揮發性化合物,如鉑與鈀及一些難揮發金屬,可與1,1,1,5,5,5-六氟-4-硫戊-2-酮生成揮發性的配位化合物而用於這些元素的分析、分離。
因此,今後蒸餾方法除了改進裝置提高分離效率外,尋找新型的揮發性化合物,以提高分離的選擇性和使之適合於微量物質之定量分離,將是微量和痕量分析化學的研究課題之一。