分子蒸馏原理及其实际应用概要

  轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差 异越大越好；  蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自 由程。

  分子蒸馏过程（四步曲） （1）物料分子从液相主体向蒸发表面扩散（注意：液相中的扩散速度是控 制分子蒸馏速度的重要的因素）; （2）物料分子在液层上自由蒸发速度随温度上升而增大 ,但是,分离因素却 随温度上升而降低; （3）分子从蒸发面向冷凝面飞射。在飞射过程中可能与残存的空气分子碰 撞,也可能相互碰撞,但只要真空度合适,使蒸发分子的平均自由程大于或 等于蒸发面与冷凝面之间的距离即可。 （4）轻分子在冷凝面上冷凝。如果冷凝面的形状合理且光滑并迅速转移,则 可以认为冷凝是瞬间完成的

  分子蒸馏技术的特点 没有沸腾鼓泡现象 普通蒸馏有鼓泡、沸腾现象,分子蒸馏是液层表面上的自由蒸发,在低压力下进 行,液体中无溶解的空气,因此在蒸馏过程中不能使整个液体沸腾,没有鼓泡现象。

  分离程度及产品收率高 分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏难以分离的物质，而且就两种方法均能分的 物质而言，分子蒸馏的分离程度更高。从两种方法相同条件下的挥发度不同可以 看出这一点。

  （1）操作温度低（远低于沸点）、真空度高、受热时间短（以 秒 计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质 的分离； （2）可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱 除混合物中杂质； （3）其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污 染，特别是可保持天然提取物的原来品质； （4）分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。

  根据分子运动理论，液体分子受热从液面逸出，不同种类的分子， 其平均自由程不同； 液体混合物为达到分离的目的，首先进行加热，能量足够的分子逸 出液面。 轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在离液面 小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面，使得 轻分子落在冷凝面上被冷凝，从而破坏了轻分子的动态平衡，使得轻分 子继续不断逸出。而重分子因达不到冷凝面，很快趋于动态平衡。这样 就将混合物分离了。 由于轻分子只走很短的距离即被冷凝，所以分子蒸馏亦叫短程蒸馏。 （Short—Path Distillation）

  分子蒸馏基本概念 分子碰撞 分子与分子之间存在着相互作用力，当两分子离 得较远时，分子之间的作用力表现为吸引力，但当两 分子接近到一定程度后，分子之间的作用力会改变为 排斥力，并随其接近距离的减小，排斥力迅速增加。 当两分子接近到一定程度时，排斥力的作用使两分子 分开。这种由接近而至排斥分离的过程．就是分子的 碰撞过程。

  由分子运动平均自由程公式可知，要想获得足够大的平均自由程必 须通过降低蒸馏压强来获得。

  鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动平均自由程的差别而实现分离， 因而装置中加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动平均自由程（即 间距很小），这样，由液面逸出的轻分子几乎未发生碰撞即达到冷凝 面．所以受热时间很短。

  分子蒸馏基本概念 根据麦克斯韦速度分布， 对单一气体的平均自由程 影响分子自由程的因素 λ 可由下述公式进行计算： 及分离因素 平均自由程与操作 λ =2.33×10-2*T*p-1*δ -2 温度成正比；与操作时 式中： 真空压力成反比；与成 T——温度 分的分子直径平方成反 p----真空压力 比。 δ ---分子的直径

  普通蒸馏是蒸发与冷凝的可逆过程,液相和气相间可以形成 互相平衡状态。而分子蒸馏过程中,从蒸发表面逸出的分子直 接飞射到冷凝面上,中间不与其它分子发生碰撞,理论上没有返 回蒸发面的可能性,所以,分子蒸馏是不可逆的。

  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的，也就是说 后者在分离过程中，蒸气分子一旦由液相中逸出（挥发）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。

  分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离（即发生斥离的质心距离） 称为分子有效直径。

  任一分子在运动过程中都在不断变化自由程，而在 一定的外界条件下， 不同物质的分子其自由程各不 相同。在某时间间隔内自由程的平均值称 为平均自由程 。

  分子蒸馏的压力（如为×10-3托级）系指残 余空气的压力，绝非被蒸馏空间的压力。 因蒸馏物质的蒸汽压是根据液面温度而定 的，它完全可能比残余压力大很多，直到约１ 托（即两者相差近千倍）

  可得到纯净安全的产物,且操作工艺简单,设备少。 由以上特点能够准确的看出,分子蒸馏技术能分离常规蒸馏不易分离 的物质,特别适宜于高沸点、高粘度、热敏性物质的分离。因此, 它为工业生产的所有的领域中高纯物质的提取开辟了广阔的前景。