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分子蒸馏技术浅释.pdf

分子蒸馏技术浅释

hunterli79
2009-02-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《分子蒸馏技术浅释pdf》,可适用于工程科技领域

首都师范大学学报(自然科学版)第卷 第期年月JournalofCapitalNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Vol,NoJune 分子蒸馏技术浅释张新位 胡德荣(首都师范大学化学系,北京 首都师范大学学报编辑部,北京 )摘要  分子蒸馏技术是近几十年发展起来的一种环境友好的液液分离技术,目前已在生产和科研的许多领域得到了广泛的应用关键词:分子蒸馏,真空技术,平均自由程,分离,天然产物中图分类号:O收稿日期:  分子蒸馏技术又叫短程蒸馏(shortpathdistillation),是一种高效新型液液分离技术,近几十年来得到了迅猛发展,特别是随着世界各国越来越推崇绿色食品和回归大自然浪潮的掀起,这种环境友好的纯物理分离技术更加备受青睐分子蒸馏技术是一种温和的分离技术,特别适合于浓缩、纯化或分离高分子量、高沸点、高粘度的物质及热稳定性差的有机混合物和天然产物的分离它广泛地应用于石油化工、食品工业、医药工业、日用化工工业、香精香料工业、农药工业和塑料工业等 分子蒸馏的基本原理 分子碰撞分子之间存在着相互作用力,当两分子离得较远时,其作用力主要表现为吸引力,但当两分子接近到一定程度后,分子之间的排斥力迅速增加当两分子接近到一定程度时,排斥力使两分子分开这种由接近而至排斥分离的过程就叫分子的碰撞过程 分子的平均自由程一个分子在相邻两次碰撞之间所经过的路程叫分子的自由程任一分子在运动过程中,其自由程都在不断地变化,而在一定的外界条件下,不同物质分子的自由程各不相同在某时间间隔内,自由程的平均值称为平均自由程设vm为任一分子的平均速度f为碰撞频率λm为平均自由程则有λm=vmΠf()所以f=vmΠλm()  由热力学原理可知:f=vm·πdpkT()式中d分子有效直径p分子所处空间压力T分子所处环境温度k波尔兹曼常数对比式()和式()可得λ=kTπdp()  分子运动自由程的分布规律可用概率公式表示为:F=eλΠλm()  F自由程小于或等于平均自由程的概率λ分子运动自由程由()式可看出,在一定条件下,某一分子的平均自由程与该分子所处体系的温度成正比,而与体系的压力和该分子的有效直径成反比 分子蒸馏基本原理依据分子运动理论,液体混合物受热后分子运动会加剧,当某些分子吸收到足够的能量时,就会从液面逸出成为气相分子随着逸出分子的增多,有一部分气相分子又会返回液相,在外界条件保持恒定的情况下,最终达到分子运动的动态平衡根据分子运动平均自由程公式(),不同种类的分子,由于其分子有效直径不同,故其平均自由程也不同从统计学的观点看,不同种类分子逸出液面后不与其它分子碰撞的飞行距离是不同的,分子蒸馏的分离作用就是依据此原理实现的如图所示图 分子蒸馏原理示意图待分离混合液体在加热板上被加热,吸收到足够能量的分子逸出液面轻分子的分子运动平均自由程大,重分子的分子运动平均自由程小在离液面距离小于轻分子运动自由程而大于重分子运动自由程处,设置一冷凝板气体中的轻分子能到达冷凝板上,且不断被冷凝,从而破坏了体系中轻分子的动态平衡,而使混合液中的轻分子不断逸出相反,气体中重分子因不能到达冷凝板,很快与液相中重分子趋于动态平衡,表现上似乎重分子不再从液相逸出,从而达到液体混合物的分离 分子蒸馏的技术特点分子蒸馏是一种在非平衡状态下的蒸馏,从根本上区别于常规蒸馏,因此,它具备许多常规蒸馏无法比拟的优点 操作温度低常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的,而分子蒸馏是靠不同物质的分子运动平均自由程的差别进行分离,只要蒸汽分子由液相逸出就可实现分离,而并非达到沸腾状态因此,分子蒸馏是在远离沸点下进行操作的 蒸馏压强低分子蒸馏方法本身,需要被分离物质的蒸汽分子有足够大的分子运动平均自由程,这必须通过降低蒸馏体系的压强来获得由于分子蒸馏装置的独特结构形式,蒸馏体系中可比较容易得获得很高的真空度(~Pa) 被分离物质受热时间短分子蒸馏是靠不同物质分子运动平均自由程的差别来实现分离的,因而装置中加热面与冷凝面距离要小于轻分子的运动平均自由程,这样,由液面逸出的轻分子在几乎不发生碰撞就可到达冷凝面,所以受热时间很短 产品品质和产品收率高分子蒸馏常被用来分离那些常规蒸馏难以提纯的物质,并通常可以得到高收率、高品质的产品所以,该技术在科学研究和工业生产中受到了普遍的重视, 分子蒸馏技术的应用先进分离技术应能够满足以下几个条件:()最大限度地减少对环境的污染()最大程度地保护好产品的天然品质()产品应保证没有化学污染()生产工艺应具备工业经济价值分子蒸馏技术的应用,较好地解决了这些问题因此,它在食品工业、医药工业、精细化工等领域得到了广泛的应用~(参见表)表 分子蒸馏技术的应用精细化工食品工业有机合成品碳氢化合物芳香油油脂脂肪酸医药工业分子生物学领域乙烯聚合物,聚乙二醇,环氧树脂,聚酰胺,酚醛,聚氨酯等精制石油馏分,石蜡,沥青,色素精制,羊毛衍生物的脱色、脱臭等玫瑰油,桂皮油,香根油等的精制大豆油,棉籽油,橄榄油,菜籽油,甘油,椰子油,棕榈油等的浓缩或分离油酸,亚油酸,硬脂酸,EPA,DHA等的纯化维生素A,维生素D,维生素E,激素,胡萝卜素,谷维索等的提取纯化制备生物制剂或生物样品,以保持原有的生物活性首都师范大学学报(自然科学版)年  例如:在亚油酸生产中,可得到微黄色的液体和的收率(减压蒸馏得到的产品为棕红色,收率只有)在鱼油乙酯生产中,可得淡黄色的鱼油乙酯和的收率(用减压蒸馏提纯得到的是棕红色液体,收率也只有)在天然维生素E的生产中,分子蒸馏技术更有不俗的业绩天然维生素E广泛存在于植物的绿色部分及禾本科种子胚芽里,尤其是在植物油中的含量丰富,一般在~,这样的含量不具备用来提取天然维生素E产品的经济价值但天然维生素E在植物油脱臭馏出物中得到浓缩,一般含有质量分数的~,因此,油脂脱臭馏分是提取天然维生素E的理想资源脱臭馏出物中一般含有~的维生素E、~的植物甾醇、左右的游离脂肪酸、左右的中性油,其它还有烃类、臭味物质及色素对于这种原料,生产工艺可简单地用图表示甲醇酯化的目的是将原料中的脂肪酸及中性油转变为脂肪酸甲酯,酯化后的混合液经物理方法处    理分离出甾醇及过量的甲醇,然后进入分子蒸馏工序图 维生素E精制示意图由于脂肪酸甲酯与天然维生素E的分子运动自由程的差别,分子蒸馏能有效地脱出混合液中的脂肪酸甲酯,并能实现天然维生素E产品与中性油及色素等更大分子的分离,从而得到了保持了纯天然特点的维生素E产品另外分子蒸馏技术还在从鱼油中提取DHA、EPA,生产单甘酯(单脂肪酸甘油酯),提取天然辣椒红素等工业生产中得到非常满意的结果我们有理由相信,随着人们对分子蒸馏进一步的认识和研究,分子蒸馏技术将会得到更广泛的应用参考文献 杨村,于宏奇,冯武文分子蒸馏技术M北京:化学工业出版社, 杨村,于宏奇,冯武文分子蒸馏:一种精细化学品的高效分离技术C国际精细化工原料及中间体市场研讨会, 杨村分子蒸馏技术在维生素提取中的应用C中国维生素发展研讨会, 卓震,许进文,张晶分子蒸馏技术分析J化工装备技术,,(): 王宝刚分子蒸馏提纯天然维生素E工艺实践J中国油脂,,(): 付立海分子蒸馏技术J化学教学,(): 邢红丽分子蒸馏技术的应用与发展J武汉工业学院学报,,(): 闫雪梅分子蒸馏技术应用J农机化研究,(): 祝顺琴,谈锋分子蒸馏技术在天然产物分离中的应用J精细化工,,(): 江和源,段文华,尉蕊仙分子蒸馏技术及其应用J西部粮油科技,(): 张忠义,雷正杰,王鹏,等分子蒸馏及其应用J第一军医大学学报,,(): 陈文伟,陈钢,高荫榆分子蒸馏的应用研究进展J西部粮油科技,(): 喻健良,翟志勇分子蒸馏技术的发展及研究现状J,化学工程,,():(下转第页)第期张新位等:分子蒸馏技术浅释可以实现多路显示、实时监控、实时调整、远距离控制(米)、分组监控(同时给几块干版曝光)等应用激光全息精密微力测量系统,缩短了拍摄大幅面全息图的实验周期,由原来的~天减少到现在的~小时(全息图cm×cm)使大幅面全息图拍摄的成功率提高到以上参考文献 罗民华,曾令可,曾钧,等应用组态王设计陶瓷梭式窑计算机控制系统J工业炉,,() 张志文,王健应用国产组态软件包组态王开发变电站安全警戒系统J电子技术,,() 李耀刚,王天杰,刘学东基于组态王的污水处理监控系统J机电工程技术,,() 刘靖组态王在飞机加油监控系统中的应用J工业控制计算机,,() 北京亚控自动化软件有限公司KingViewVersion使用手册 谢军工控组态软件的功能分析和应用J交通与计算机,年第期第十八卷 上海坤泰自控技术有限公司http:wwwkttautocomproductskingviewasp 北京亚控科技发展有限公司《组态王使用手册》http:wwwkingviewcomkingviewasp 章慧琴对微小振动影响全息照相的分析J物理实验,,()Kingview’sApplicationinLaserHolographyZhangHeling(PhysicsDepartmentofCapitalNormalUniversity) WangYunzhi(BeiJingUnionUniversity)AbstractThispaperpresentsthedevelopmentoftheKingViewsoftware,specifiesthesoftware’snewestfunctions,recitessimplytheindustrialapplications,andfirstlyadvancesthesoftware’snewapplication,namelyintheholography,usingittosupervisetheholographicsystem’sstabilityintherealtimeandlookfortheoptimalstabilizedstate,toraisethesuccessrateoftakinglargehologramstosomeextentKeywords:KingView,laserholography,stability(上接第页)ABriefIntroductionofMoleculeDistillationZhangXinwei HuDerong(DepartmentofChemistry,CapitalNormalUniversity,BeijingEditorialDepartmentofJournalofCapitalNormalUniversity,Beijing)AbstractMoleculedistillationisaenvironmentfriendlynewtechniqueappropriatefortheseparationoftheliquidmixturedevelopedinrecentdecadesIthasbeenappliedinalotoffieldsinresearchandproductionKeywords:moleculedistillation,vacuumtechnique,averagefreedistance,separation,naturalproduts首都师范大学学报(自然科学版)年

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