Care este diferența dintre distilare și distilare moleculară

Distilarea șidistilare molecularăsunt, evident, diferite în principiu, echipamente și aplicații.

Principiu: Distilarea este o tehnologie tradițională de separare a lichidelor, care se bazează pe diferența de puncte de fierbere a diferitelor substanțe. Mai exact, distilarea este o metodă de separare a diferitelor componente prin încălzirea unui amestec lichid și vaporizarea acestuia și apoi condensarea vaporilor în lichid. Distilarea folosește diferența de puncte de fierbere pentru a separa substanțele, astfel încât efectul de distilare este mai bun pentru amestecurile cu puncte de fierbere mari.

Tehnologia de distilare moleculară este o tehnologie mai avansată de separare a lichidelor, care se bazează pe diferența de cale liberă medie a mișcării moleculare a diferitelor substanțe.Distilarea moleculară poate fi operat la presiune foarte scăzută, astfel încât materialul nu este ușor de oxidat și deteriorat. În plus, membrana de distilare a distilarii moleculare este foarte subțire, care are o eficiență ridicată a transferului de căldură și poate finaliza separarea substanțelor într-un timp scurt. Deoarece distilarea moleculară se bazează pe diferența căilor libere ale mișcării moleculare, se poate realiza și o separare eficientă pentru amestecuri cu puncte de fierbere mici.

Componentele echipamentelor: Echipamentul de distilare este relativ simplu ca structură și constă în principal dintr-o cameră de încălzire și o cameră de evaporare. Structura echipamentului sistemului de distilare moleculară este complexă, care constă din placă de încălzire, evaporator, condensator, pompă de vid și așa mai departe.

Aplicație: Distilarea este utilizată în principal pentru a separa amestecuri cu puncte de fierbere mari, cum ar fi fracţionarea petrolului. Mașina de distilare moleculară este potrivită în special pentru separarea substanțelor cu punct de fierbere ridicat, sensibilitate la căldură și oxidare ușoară, cum ar fi unii compuși polimerici, aminoacizi și antibiotice.

Punctul de fierbere al reactanților obișnuiți

• Apa (H2O), punct de fierbere 100 grade: Apa este un reactant esențial în multe reacții chimice. De exemplu, reacția de neutralizare acido-bază, reacția redox și reacția de hidroliză au nevoie de apă pentru a participa.
• Etanol (C2H5OH, punct de fierbere 78,5 grade): Etanolul este un solvent organic utilizat pe scară largă în industriile farmaceutice, cosmetice și alimentare. Este, de asemenea, un reactant al unor reacții importante, cum ar fi esterificarea, eterificarea și cataliza acidă.
• Amoniacul (NH3), punctul de fierbere-33.3 C: amoniacul este un gaz incolor cu miros puternic, care are aplicații importante în fabricarea îngrășămintelor, agenților frigorifici și a detergenților. De asemenea, este o materie primă importantă pentru sintetizarea altor compuși, cum ar fi nitrarea și prepararea sărurilor de amoniu.
• Oxigen (O2), punctul de fierbere-183 C: Oxigenul este un gaz molecular foarte activ, care joacă un rol important în sinteza organică și procesele biologice. De exemplu, atât reacțiile de oxidare, cât și de reducere necesită participarea oxigenului.
• Azida de sodiu (NaN3), punctul de fierbere aproximativ 250 de grade: azida de sodiu este un compus anorganic important, care poate fi folosit pentru a prepara alți compuși, cum ar fi azidă și compuși amino. Este, de asemenea, principalul exploziv chimic din airbag-ul pasiv.
• Dioxid de carbon (CO2), punctul de fierbere-78.5 C: CO2 este un gaz larg existent în natură și joacă un rol important în procesele biologice și în mediu. De exemplu, participă la respirație, fotosinteză și reacția acido-bazică.

Calea liberă medie a mișcării moleculare a materiei se referă la distanța medie pe care moleculele o pot parcurge liber între ciocnirile în gaz sau lichid. Este un parametru important pentru a descrie interacțiunea și transferul de energie dintre molecule.

Factori care afectează calea medie liberă a mișcării moleculare a materiei

1. Diametrul molecular: cu cât diametrul molecular este mai mare, cu atât mai multe șanse de coliziune și cu atât calea liberă este mai mică. Dimpotrivă, diametrul molecular este mic, iar calea liberă este relativ mare.

2. Concentrația moleculară: odată cu creșterea concentrației moleculare, frecvența de coliziune între molecule crește, iar calea liberă este relativ mică.

3. Temperatura: odată cu creșterea temperaturii, energia cinetică medie a moleculelor crește, viteza mișcării moleculare crește, frecvența de coliziune a moleculelor crește, iar calea liberă este relativ mică.

4. Proprietățile mediului: interacțiunea dintre moleculele din mediu are o influență asupra drumului liber mediu al mișcării moleculare. De exemplu, într-un lichid cu interacțiune puternică, atracția intermoleculară este mare și calea liberă este mică.

În procesul dedistilare moleculară, calea medie liberă a mișcării moleculare a unei substanțe va afecta efectul ei de separare de amestec. În general, substanțele cu cale liberă medie mai mică a mișcării moleculare sunt mai ușor de separat, deoarece interacțiunea lor intermoleculară este slabă și calea liberă medie a mișcării moleculare este mare, astfel încât sunt mai ușor să „scape” de pe suprafața lichidului și să intre în fază de vapori și, în același timp, sunt mai ușor de recondensat în condensator. Prin urmare, în distilarea moleculară, în general, substanțele cu greutate moleculară mică și punct de fierbere scăzut sunt mai ușor de separat.

Molecule potrivite pentru separarea eficientă prin metoda de distilare moleculară

• Alcool (etanol): greutatea moleculară a alcoolului este mică, interacțiunea intermoleculară este slabă și este ușor de evaporat din amestec. Prin urmare, în procesul de fabricare a berii și de producere a alcoolului, alcoolul poate fi separat din bulionul sau amestecul de fermentație prin distilare moleculară.
• Apă și solvenți organici: apa și mulți solvenți organici (cum ar fi eterul, toluenul etc.) trebuie deseori separate. Deoarece interacțiunea intermoleculară a apei este mare, calea liberă medie a mișcării moleculare este mică, în timp ce interacțiunea intermoleculară a solvenților organici este slabă, iar calea liberă medie a mișcării moleculare este mare. Prin urmare, în procesul de distilare moleculară, este mai probabil ca solvenții organici să se evapore în partea superioară a condensatorului și astfel să fie separați.
• Hidrocarburi din petrol: petrolul este un amestec complex, care conține mulți compuși de hidrocarburi cu lungimi diferite ale lanțului de carbon, cum ar fi metanul, etanul și propanul. Deoarece greutatea moleculară și forța de interacțiune intermoleculară a diferitelor hidrocarburi sunt destul de diferite, acestea pot fi separate prin distilare moleculară.
• Componente aromatice din uleiul esențial: Uleiul esențial este un amestec complex extras din plante, care conține mulți compuși parfumați, precum mentol și uleiul de eucalipt. Aceste componente de parfum au de obicei greutate moleculară mică și interacțiune intermoleculară slabă, care sunt potrivite pentru separare și purificare prin distilare moleculară.

Tehnologia de distilare moleculară este utilizată pe scară largă pentru a extrage produse naturale din animale, cum ar fi uleiul de pește rafinat. Uleiul de pește este un fel de ulei extras din peștele gras. Uleiul de pește este bogat în acizi grași cis foarte nesaturați, acid eicosapentaenoic (EPA) și acid docosahexaenoic (DHA). Are efecte de inhibare a agregării trombocitelor, de reducere a vâscozității sângelui, de rezistență la inflamație, cancer și de creștere a imunității. Este considerat un potențial medicament natural și aliment funcțional. Metodele tradiționale de separare includ precipitarea și înghețarea cu includere a ureei, iar rata de recuperare este scăzută.

Folosirea metodei de precipitare cu includere a ureei poate elimina eficient acizii grași saturați și slab nesaturați din produs și poate crește conținutul de DHA și EPA din produs, dar este dificil să se separe alți acizi grași foarte nesaturați de DHA și EPA. Poate face 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, distilare molecularăpoate face doar w(EPA+DHA)=72,5%, dar rata de recuperare poate ajunge la peste 70%. Produsul are o culoare bună, un miros pur și o valoare scăzută a peroxidului, iar amestecul poate fi împărțit în produse cu conținut diferit de DHA și EPA. Prin urmare, tehnologia de distilare moleculară este o metodă eficientă de a separa și purifica EPA și DHA.