Яка різниця між дистиляцією та молекулярною дистиляцією

Дистиляція імолекулярна дистиляціяочевидно відрізняються за принципом, обладнанням і застосуванням.

Принцип: Дистиляція - це традиційна технологія поділу рідини, яка базується на різниці температур кипіння різних речовин. Зокрема, дистиляція - це метод розділення різних компонентів шляхом нагрівання рідкої суміші та її випаровування, а потім конденсації пари в рідину. Дистиляція використовує різницю температур кипіння для розділення речовин, тому ефект дистиляції кращий для сумішей з високими температурами кипіння.

Технологія молекулярної дистиляції - це більш досконала технологія поділу рідини, яка заснована на різниці середнього вільного пробігу руху молекул різних речовин.Молекулярна дистиляція може працювати при дуже низькому тиску, тому матеріал важко окислити та пошкодити. Крім того, дистиляційна мембрана молекулярної дистиляції дуже тонка, що має високу ефективність теплопередачі та може завершити розділення речовин за короткий час. Оскільки молекулярна дистиляція заснована на різниці вільних пробігів молекулярного руху, вона також може досягти ефективного розділення для сумішей з малими температурами кипіння.

Компоненти обладнання: Дистиляційне обладнання є відносно простим за структурою і в основному складається з камери нагріву та камери випарювання. Структура обладнання системи молекулярної дистиляції є складною, яка складається з нагрівальної пластини, випарника, конденсатора, вакуумного насоса тощо.

застосування: дистиляція в основному використовується для розділення сумішей з високими температурами кипіння, наприклад фракціонування нафти. Машина для молекулярної дистиляції особливо підходить для поділу речовин з високою температурою кипіння, чутливістю до тепла та легким окисленням, таких як деякі полімерні сполуки, амінокислоти та антибіотики.

Температура кипіння звичайних реагентів

• Вода (H2O), температура кипіння 100 градусів: вода є важливим реагентом у багатьох хімічних реакціях. Наприклад, кислотно-лужна реакція нейтралізації, окисно-відновна реакція та реакція гідролізу потребують участі води.
• Етанол (C2H5OH, температура кипіння 78,5 градусів): Етанол є органічним розчинником, який широко використовується у фармацевтичній, косметичній та харчовій промисловості. Він також є реагентом деяких важливих реакцій, таких як етерифікація, етерифікація та кислотний каталіз.
• Аміак (NH3), температура кипіння-33.3 C: Аміак – це безбарвний газ із різким запахом, який має важливе застосування у виробництві добрив, холодоагентів і миючих засобів. Він також є важливою сировиною для синтезу інших сполук, таких як нітрування та отримання солей амонію.
• Кисень (O2), температура кипіння-183 C: Кисень — це високоактивний молекулярний газ, який відіграє важливу роль в органічному синтезі та біологічних процесах. Наприклад, і реакції окислення, і реакції відновлення потребують участі кисню.
• Азид натрію (NaN3), температура кипіння близько 250 градусів: азид натрію є важливою неорганічною сполукою, яку можна використовувати для отримання інших сполук, таких як азид і аміносполуки. Це також основна хімічна вибухова речовина в повітряній пасивній подушці безпеки.
• Вуглекислий газ (CO2), температура кипіння -78.5 C: CO2 – це газ, який широко поширений у природі та відіграє важливу роль у біологічних процесах і навколишньому середовищі. Наприклад, він бере участь у диханні, фотосинтезі та кислотно-основній реакції.

Середній вільний пробіг молекулярного руху речовини відноситься до середньої відстані, яку молекули можуть вільно пройти між зіткненнями в газі або рідині. Це важливий параметр для опису взаємодії та передачі енергії між молекулами.

Фактори, що впливають на середню довжину вільного пробігу молекулярного руху речовини

1. Діаметр молекули: чим більший діаметр молекули, тим більше шансів на зіткнення та менший вільний пробіг. Навпаки, діаметр молекули малий, а довжина вільного пробігу відносно велика.

2. Молекулярна концентрація: зі збільшенням молекулярної концентрації частота зіткнень між молекулами збільшується, а довжина вільного пробігу відносно мала.

3. Температура: зі збільшенням температури середня кінетична енергія молекул зростає, швидкість руху молекул збільшується, частота зіткнень молекул збільшується, а довжина вільного пробігу відносно мала.

4. Властивості середовища: взаємодія між молекулами в середовищі впливає на середню довжину вільного пробігу руху молекул. Наприклад, у рідині з сильною взаємодією міжмолекулярне притягання велике, а довжина вільного пробігу мала.

В процесімолекулярна дистиляція, середній вільний пробіг молекулярного руху речовини впливатиме на її ефект відокремлення від суміші. Взагалі кажучи, речовини з меншим середнім вільним пробігом молекулярного руху легше розділити, оскільки їхня міжмолекулярна взаємодія слабка, а середня довжина вільного пробігу молекулярного руху велика, тому їм легше «втекти» з поверхні рідини та потрапити в парової фази, і в той же час їх легше повторно конденсувати в конденсаторі. Тому при молекулярній дистиляції, взагалі кажучи, речовини з низькою молекулярною масою та низькою температурою кипіння легше розділити.

Молекули, придатні для ефективного розділення методом молекулярної дистиляції

• Спирт (етанол): Молекулярна маса спирту невелика, міжмолекулярна взаємодія слабка, і він легко випаровується із суміші. Тому в процесі пивоваріння та виробництва алкоголю спирт можна відокремити від ферментаційного бульйону або суміші шляхом молекулярної дистиляції.
• Вода та органічні розчинники: воду та багато органічних розчинників (таких як ефір, толуол тощо) часто потрібно відокремлювати. Оскільки міжмолекулярна взаємодія води велика, середня довжина вільного пробігу руху молекул мала, тоді як міжмолекулярна взаємодія органічних розчинників слабка, а середня довжина вільного пробігу руху молекул велика. Тому в процесі молекулярної дистиляції органічні розчинники, швидше за все, випаровуються у верхню частину конденсатора і таким чином відокремлюються.
• Вуглеводні в нафті: нафта — це складна суміш, яка містить багато вуглеводневих сполук з різною довжиною вуглецевого ланцюга, наприклад метан, етан і пропан. Оскільки молекулярна маса та сила міжмолекулярної взаємодії різних вуглеводнів досить різні, їх можна розділити молекулярною дистиляцією.
• Смакові компоненти в ефірній олії: Ефірна олія - ​​це складна суміш, отримана з рослин, яка містить багато запашних сполук, таких як ментол і евкаліптова олія. Ці парфумерні компоненти зазвичай мають малу молекулярну масу і слабку міжмолекулярну взаємодію, які придатні для розділення та очищення шляхом молекулярної дистиляції.

Технологія молекулярної дистиляції широко використовується для отримання натуральних продуктів з тварин, наприклад очищеного риб’ячого жиру. Риб'ячий жир - це різновид жиру, отриманого з жирної риби. Риб'ячий жир багатий цис високоненасиченими жирними кислотами ейкозапентаєновою кислотою (EPA) і докозагексаєновою кислотою (DHA). Він пригнічує агрегацію тромбоцитів, знижує в’язкість крові, протистоїть запаленням, раку та зміцнює імунітет. Його вважають потенційним природним ліками та функціональним харчуванням. Традиційні методи поділу включають осадження та заморожування включень сечовини, а швидкість відновлення є низькою.

Використання методу осадження включенням сечовини може ефективно видалити насичені та низькі ненасичені жирні кислоти з продукту та збільшити вміст DHA та EPA у продукті, але важко відокремити інші високоненасичені жирні кислоти від DHA та EPA. Може виробляти w (DHA + EPA)<80%. In addition, the product has heavy color, strong fishy smell and high peroxide value. The product needs further decoloration and deodorization, and the recovery rate is only 16%. Because the average free path of impurity fatty acids in the material is similar to EPA and DHA ethyl ester, молекулярна дистиляціяможе становити лише w(EPA+DHA)=72.5%, але швидкість відновлення може досягати понад 70%. Продукт має гарний колір, чистий запах і низьке перекисне число, і суміш можна розділити на продукти з різним вмістом DHA та EPA. Тому технологія молекулярної дистиляції є ефективним методом розділення та очищення EPA та DHA.