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分子蒸馏
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分子蒸馏的原理是什么(分子蒸馏的原理以及与其他蒸馏的不同之处)

时间:2022-03-19点击:
一、分子蒸馏技术的基本原理 1. 分子运动的平均自由程 任何分子的自由程在运动过程中都是不断变化的,一定时间间隔内的平均自由程就是平均自由程。令 Vm 为分子的平均速度,f 为

  大家好,岐昱分子蒸馏网站小编来为大家解答问题。分子蒸馏的原理是什么(分子蒸馏的原理以及与其他蒸馏的不同之处)这个很多人还不知道,现在让我们一起来了解下吧!

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  一、分子蒸馏技术的基本原理

  1. 分子运动的平均自由程

  任何分子的自由程在运动过程中都是不断变化的,一定时间间隔内的平均自由程就是平均自由程。令 Vm 为分子的平均速度,f 为碰撞频率,λm 为平均自由程。那么,λm=Vm/f,所以 f=Vm/λm。根据热力学原理:

  那么,我们可以得到:

  式中,d为分子的有效直径,P为分子所在空间的压力,T为分子所在环境的温度,K为玻尔兹曼常数。

  2.分离系数

  朗缪尔研究了高真空下纯物质的蒸发现象,理论上推导出纯物质的分子蒸发率为:

  式中,P0为物质的饱和蒸气压,Rg为气体常数,Ts为液膜表面温度,M为物质的摩尔质量。从上式可以看出,理论分子蒸发率只是液面温度和分子种类的函数。

  分子蒸馏是一种非平衡分离过程。分子蒸馏的理论分离系数为:

  与普通蒸馏相比,分子蒸馏的理论分离系数提高了1/2倍(MB/MA)。因此,分子蒸馏技术可用于分离挥发性相似但分子量不同的混合物。

  3、分子蒸馏技术的基本原理

  根据分子运动的平均自由程公式,不同类型的分子由于分子有效直径的不同而具有不同的平均自由程,即它们是不同类型的分子。从统计学的角度来看,它们在脱离液面后不与其他分子发生碰撞的距离是不同的。

  分子蒸馏的分离是利用液体分子受热后从液面逸出的性质实现的,不同类型的分子逸出后具有不同的平均自由程。轻分子的平均自由程大,重分子的平均自由程小,使轻分子落在凝结面上,重分子因达不到凝结面又回到原来的液面,以便可以分离混合物。

  二、与常规蒸馏相比,分子蒸馏具有以下不可比拟的特点:

  (1)工作温度低,可大大节省能源消耗。常规蒸馏是依靠物料混合物中不同物质的沸点差异进行分离,而分子蒸馏则是依靠不同物质分子运动平均自由程的差异进行分离。要求物料必须达到沸腾状态,只要分子从液相中挥发逸出即可实现分离。由于分子蒸馏是在远离沸点的地方操作的,所以产品的能耗很小。

  (2)蒸馏压力低,操作要求高真空。分子运动的平均自由程与系统压力成反比。只有提高真空度,才能获得足够大的平均自由程。研究指出,分子蒸馏的真空度高达0.1-100Pa。

  (3)加热时间短,减少了热敏物质的热损伤。由于分子蒸馏是利用不同物质分子运动平均自由程的差异来实现分离,所以基本要求是受热面与冷凝面的距离必须小于轻分子的平均运动自由程,这通常非常小。液面逸出后,几乎没有碰撞就射向冷凝面,因此加热时间很短。

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