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為什么旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)比標(biāo)準(zhǔn)蒸餾更有效?

發(fā)布時(shí)間:2022-03-17人氣:47

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)通常比標(biāo)準(zhǔn)蒸餾更受青睞,主要原因之一是您可以通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)儀設(shè)置獲得更快的蒸發(fā)速率。您可能想知道為什么會(huì)這樣。


乍一看,有助于加快蒸發(fā)速度的因素有:

系統(tǒng)內(nèi)壓力降低

溶劑溫度升高

燒瓶旋轉(zhuǎn)

雖然旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)蒸餾均可更改前兩個(gè)因素,但只有旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)具有旋轉(zhuǎn)樣品的額外好處。在本文中,我們將仔細(xì)研究這兩種方法之間的異同以及為什么旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)更有效。


系統(tǒng)內(nèi)壓力降低

真空的存在降低了系統(tǒng)內(nèi)的壓力。這降低了沸騰發(fā)生所需的蒸氣壓,從而降低了溶劑的沸點(diǎn)。這意味著蒸發(fā)所需的熱能較少。

除了降低沸點(diǎn)外,較低的壓力還可以加快蒸發(fā)速度。即,當(dāng)溶劑接近其沸點(diǎn)時(shí),它會(huì)更快地蒸發(fā)。向下壓在溶劑上的壓力使分子難以作為蒸氣逸出。較低的壓力意味著這些分子可以更快的速度進(jìn)入大氣。

許多標(biāo)準(zhǔn)的蒸餾裝置包括使用真空,因此可以在這些系統(tǒng)中控制壓力。這樣,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)蒸餾可以認(rèn)為以這種方式是可比較的。


溶劑溫度升高

溫度升高將增加蒸氣壓,從而導(dǎo)致蒸發(fā)。但是,無論是在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)儀中還是在標(biāo)準(zhǔn)蒸餾裝置中使用更高的溫度,加熱浴液都需要時(shí)間和精力。這降低了使用升高的溫度蒸發(fā)溶劑的效率。

水需要大量的能量來加熱,因此將浴液從室溫(通常為20-25°C)加熱至例如80°C所需的時(shí)間要比將其從室溫加熱至30°C(旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)的共同目標(biāo)蒸氣溫度)。油浴可能需要更長的時(shí)間才能加熱,因?yàn)樗鼈兛赡芨哌_(dá)180°C。

而且,隨著浴液和內(nèi)部加熱元件之間的溫差減小,在較高的溫度下,更多的熱量損失到周圍環(huán)境中,并且向浴中添加的熱量更少。這使在較高溫度下的運(yùn)行速度變慢,能源效率降低。

標(biāo)準(zhǔn)蒸餾和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)裝置均使用升高的溫度,因此該因素并不一定使旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)比標(biāo)準(zhǔn)蒸餾更有效。關(guān)鍵在旋轉(zhuǎn)中。


燒瓶旋轉(zhuǎn)

燒瓶的旋轉(zhuǎn)在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)裝置中起著重要的作用,主要有兩個(gè)原因:增加溶劑的表面積和攪拌水浴液。

在靜態(tài)設(shè)置中,如在標(biāo)準(zhǔn)蒸餾中所見,溶劑的表面積受到限制。在旋轉(zhuǎn)燒瓶中,溶劑在燒瓶側(cè)面形成一層薄膜,大大增加了表面積并加快了蒸發(fā)速度。

此外,隨著燒瓶旋轉(zhuǎn),它會(huì)在水浴中攪動(dòng)燒瓶周圍的液體。這有助于將熱量傳遞至燒瓶和溶劑。

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