分子蒸餾是一種在高真空下操作的特殊液-液分離技術(shù)，其工作原理主要基于不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差別。以下是具體的工作過程：
1. 物料準(zhǔn)備與加熱：
- 物料加入：待分離的液體混合物被加入到分子蒸餾設(shè)備的蒸發(fā)器中。通常，物料從蒸發(fā)器的頂部加入。
- 均勻分布：通過轉(zhuǎn)子上的料液分布器，物料被連續(xù)均勻地分布在蒸發(fā)器的加熱面上。這樣可以確保物料能夠在加熱面上均勻受熱，提高蒸餾的效率和效果。
- 加熱：蒸發(fā)器帶有加熱夾套，通過外部加熱源對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行加熱，使物料溫度升高。隨著溫度的上升，液體混合物中的分子獲得足夠的能量，開始從液相主體向蒸發(fā)表面擴(kuò)散。液相中的擴(kuò)散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素，所以應(yīng)盡量減薄液層厚度及強(qiáng)化液層的流動(dòng)，以加快分子的擴(kuò)散。
2. 分子蒸發(fā)：
- 自由蒸發(fā)：當(dāng)物料被加熱到一定溫度時(shí)，分子會(huì)從液層表面逸出而進(jìn)入氣相。這是因?yàn)榉肿泳哂袩徇\(yùn)動(dòng)的特性，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，動(dòng)能增加，部分分子就能夠克服液體的表面張力和分子間的作用力，從液面逸出。蒸發(fā)速度隨著溫度的升高而上升，但分離因素有時(shí)卻隨著溫度的升高而降低，所以，應(yīng)以被加工物質(zhì)的熱穩(wěn)定性為前提，選擇經(jīng)濟(jì)合理的蒸餾溫度。
3. 分子飛射：
- 飛向冷凝面：從蒸發(fā)表面逸出的蒸氣分子會(huì)向冷凝面飛射。在這個(gè)過程中，蒸氣分子可能彼此相互碰撞，也可能和殘存于兩面之間的空氣分子發(fā)生碰撞。由于蒸發(fā)分子遠(yuǎn)重于空氣分子，且大都具有相同的運(yùn)動(dòng)方向，所以它們自身碰撞對(duì)飛射方向和蒸發(fā)速度影響不大。而殘氣分子在兩面間呈雜亂無章的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故殘氣分子數(shù)目的多少是影響飛射方向和蒸發(fā)速度的主要因素。
4. 分子冷凝與分離：
- 冷凝：當(dāng)蒸氣分子到達(dá)冷凝面時(shí)，如果冷熱兩面間有足夠的溫度差(一般為70~100℃)，且冷凝表面的形式合理且光滑，則蒸氣分子會(huì)在瞬間冷凝成液體。冷凝后的液體分子會(huì)沿著冷凝器管流下。
- 分離：由于不同物質(zhì)的分子平均自由程不同，輕分子的平均自由程較大，能夠順利地從蒸發(fā)表面到達(dá)冷凝面并被冷凝排出；而重分子的平均自由程較小，達(dá)不到冷凝面，會(huì)沿著混合液的排出路徑排出。這樣，就實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的分離。
總的來說，分子蒸餾利用了高真空環(huán)境下分子運(yùn)動(dòng)的特性，通過精確控制溫度、壓力等條件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液體混合物中不同組分的高效分離。這種技術(shù)具有蒸餾溫度低、真空度高、物料受熱時(shí)間短、分離程度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于高沸點(diǎn)、熱敏性及易氧化物料的分離。
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