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旋转蒸发仪主要是由:马达、蒸馏瓶、加热锅、冷凝管等部分组成的实验室常用设备。今天小道就来给实验室新手一篇扫盲帖包括原理、背景、维护及选购等内容。

基本结构及原理

旋蒸的工作原理简单来说就是通过电机控制使蒸馏烧瓶在最合适的速度下恒速旋转以增大蒸发面积,同时通过真空泵抽气使蒸发烧瓶处于负压状态,减小溶液沸点,加快蒸发速度。真空蒸发器作为一种蒸发方式,因为降低液体上方的压力会降低其中组分液体的沸点,从而一定程度上加快蒸发速度。蒸发瓶置于水浴锅中恒温加热同时自身也在旋转,瓶内溶液在旋转瓶内的负压条件下进行加热扩散蒸发。蒸发系统可以密封减压至 400到600毫米汞柱,用加热浴加热蒸馏瓶中的溶剂加热温度可接近该溶剂的沸点,同时还可进行旋转,速度为50到160转/分使溶剂形成薄膜增大蒸发面积,此外在高效冷凝管作用下可将热蒸气迅速液化加快蒸馏速率。

通常旋转蒸发应用中,人们感兴趣的组分液体是人们希望在提取后从样品中除去的研究溶剂,例如在天然产物分离或有机合成中的步骤之后,可以去除液体溶剂而不会过度加热复杂且敏感的混合溶剂。

旋转蒸发最常用于从室温和常压下为固体的化合物中分离出“低沸点”溶剂,如正己烷或乙酸乙酯。然而,如果存在最小的共蒸发(共沸行为),并且在所选温度和减压下沸点的足够差异,还可以从含有液体化合物的样品中除去溶剂。

旋蒸的主要组成:

1.旋转马达,通过旋转带动蒸发瓶。

2.蒸发管道,蒸发瓶旋转的支撑轴,并从物料中抽出蒸汽的真空密封管道。

3.真空系统,减少蒸发器系统内的压力,降低物料沸点。

4.加热浴锅,常用水或油来加热物料。

5.冷凝器,为加快冷凝效率,通常做成双蛇环绕型,再用低温循环泵通冷凝液体或者加入冷凝剂如干冰来冷凝样品。

6.冷凝器底部的收集瓶,用于再冷凝后捕获蒸馏溶剂,收集样品。

7.升降装置,一种机械或机动机构,可快速将蒸发瓶从加热浴中提起。

一、旋转蒸发仪的发展历程

1、羊毛冷凝器
古希腊船员注意到船帆上的雾气冷凝液滴,水手们将羊毛放到加热的罐子上方获得了淡水,被后世称为羊毛冷凝器。

2、亚里士多德的研究
公元前350年古希腊时代,亚里士多德研究了蒸馏及冷凝原理,发现了自然界重要的水的循环规律,“通过蒸馏,先使水变成蒸汽继而使之变成液体状,可使海水变成可饮用的水”。

3、炼金术士的研究
公元2世纪,炼金术士们研制了最早的铜质蒸馏装置——“蒸馏锅”。

4、真空蒸馏的出现
17世纪,爱尔兰物理学家Robert Boyle首次进行了具有革命意义的真空蒸馏,证明了压力与沸点之间的关系,蒸馏速度得到了极大提升。

5、旋转起来的蒸馏瓶和商品化的旋转蒸发仪
上世纪50年代,科学家C.C.Draig与M.E.Volk分别提出了旋转烧瓶的概念,以使样品实现更好的混合和更大面积的受热。同时期诞生了最早的商品化的旋转蒸发仪。

6.智能化旋蒸的时代
时间推进到21世纪,人工智能的浪潮席卷全球。实验室的自动化进程不断推进,智能化的旋蒸成为现代实验室的标配。

二、旋转蒸发仪的保养知识

1.用前仔细检查仪器,玻璃瓶是否有破损,各接口是否吻合,注意轻拿轻放。  

2.用软布(可用餐巾纸替代)擦拭各接口,然后涂抹少许真空脂。真空脂用后一定要盖好,防止灰砂进入。

3.各接口不可拧得太紧,要定期松动活络,避免长期紧锁导致连接器咬死。

4.先开电源开关,然后让机器由慢到快运转,停机时要使机器处于停止状态,再关开关。

5.各处的聚四氟开关不能过力拧紧,容易损坏玻璃。

6.每次使用完毕须用软布擦净留在机器表面的各种油迹,污渍,溶剂剩留,保持清洁。

7.停机后拧松各聚四氟开关,长期静止在工作状态会使聚四氟活塞变形。

8.定期对密封圈进行清洁,方法是:取下密封圈,检查轴上是否积有污垢,用软布擦干净,然后涂少许真空脂,重新装上即可,保持轴与密封圈滑润。

9.电气部分切不可进水,严禁受潮。

10.保养前请关闭电源开关,将电源线拔掉

11.内部的电控部件和加热部件维修,必须由专业人员或专业电工操作。

12.在清理现场时请勿直接将水泼到产品上或使用研磨粉、稀释剂、石油、煤油、酸性物质及类似物品,不然会造成触电等事故发生。

三、如何选购旋转蒸发仪

选购旋转蒸发仪之前,要明确一些问题,例如一次蒸馏量是多少,每天需要蒸馏的样品个数约多少,蒸馏的溶剂预计会有哪些,溶剂的沸点大约是怎样的范围,这些溶剂是否是易燃易爆或是有毒有害的溶剂。确定实验要求和蒸馏的溶剂类型后,就可以开始选购旋转蒸发仪了。选用旋转蒸发仪时需要考虑6个问题:

1、 旋转蒸发仪的核心技术

在各种溶剂的腐蚀下及运动状态中,系统能否保持高真空度,是衡量旋转蒸发仪最主要的标准,采用特氟龙材料与玻璃密封,能耐各种溶剂,有持久可靠的气密性,可保持-0.098MPa以上高真空度。

2、影响旋转蒸发器效率的因素

同一规格机器而言,主要有:蒸汽温度、真空度和冷却水温。受某些物料不耐热性的制约,工作时不可能无限提高蒸汽温度,故高真空度和低冷却水温是提高效率的二大主要因素。

3、立式冷凝器和斜式冷凝器的区别

立式冷凝器由于占用空间小,渐渐受到欢迎,大容量蒸发器一般采用立式冷凝器,但是在本质上这两种仪器是没有区别的。

4、旋转蒸发型号的选择

2L、3L、5L机器适合于实验室及小样试验;5L、10L、20L适合于中试;20L、50L适合于中试及生产,尤其适用于需避免金属离子污染物料的提取。另外需考虑加热温度范围,电机升降方式,即可初步确定型号。

5、真空泵的选择

推荐耐各种溶剂腐蚀循环水真空泵,可抽真空至-0.098MPa,可满足各种使用要求  

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