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        分子蒸餾技術及應用推廣
        發布于:2020-04-15 10:19 人氣:
        分子蒸餾技術是一種特殊的液液分離技術,它產生于20世紀20年代,是伴隨著人們對真空狀態下氣體運動理論的深入研究以及真空蒸餾技術的不斷發展而逐漸興起的一種新的分離技術。目前,分子蒸餾技術已成為分離技術中的一個重要分支。
        分子蒸餾也稱短程蒸餾,是一種在高真空下(殘氣分子的壓力<0.1Pa)進行的連續蒸餾過程。分子蒸餾過程與傳統的蒸餾過程不同,傳統蒸餾是在沸點溫度下進行分離的,蒸發與冷凝過程是可逆的,液相與汽相間會形成平衡狀態。分子蒸餾過程是一個不可逆的,并且在遠離物質常壓沸點溫度下進行的蒸餾過程,更確切地說,它是分子蒸發的過程。
        1 基本原理
        (1)分子運動平均自由程。任一分子在運動過程中都在不斷變化自由程,在某時間間隔內自由程的平均值為平均自由程。設Vm為某一分子的平均速度,f為碰撞頻率,λm為平均自由程。則λm=Vm/f,故f=Vm/λm 。由熱力學原理可知:
        那么,可得:
        式中,d為分子的有效直徑,P為分子所處空間的壓強,T為分子所處環境的溫度,K為波爾茲曼常數。
        (2)分離因數 Langmuir研究了高真空下純物質的蒸發現象,從理論上推導出純物質的分子蒸發速率為:
        式中,P0為物質的飽和蒸汽壓,Rg為氣體常數,Ts為液膜表面溫度,M為物質的摩爾質量。由上式可知,理論分子蒸發速率只是液體表面溫度和分子種類的函數。
        分子蒸餾是一種非平衡分離過程,分子蒸餾理論分離因數為:
        與普通蒸餾相比,分子蒸餾理論分離因數增加了(MB/MA)1/2倍,因此,分子蒸餾技術可以用來分離揮發度相近但分子量不同的混合物系。
        (3)分子蒸餾技術的基本原理。根據分子運動平均自由程公式知,不同種類的分子,由于其分子有效直徑不同,故其平均自由程也不同,即其為不同種類分子。從統計學觀點看,其逸出液面后不與其他分子碰撞的飛行距離是不同的。分子蒸餾的分離就是利用液體分子受熱后從液面逸出,而不同種類分子逸出后其平均自由程不同這一性質來實現的。輕分子的平均自由程大,重分子的平均自由程小,使得輕分子落在冷凝面上,重分子因達不到冷凝面而返回原來液面,這樣混合物就得以分離。
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