Qual è la differenza tra distillazione e distillazione molecolare

Distillazione edistillazione molecolaresono ovviamente diversi per principio, attrezzatura e applicazione.

Principio: La distillazione è una tecnologia tradizionale di separazione dei liquidi, che si basa sulla differenza dei punti di ebollizione di diverse sostanze. Nello specifico, la distillazione è un metodo per separare diversi componenti riscaldando una miscela liquida e vaporizzandola, quindi condensando il vapore in liquido. La distillazione utilizza la differenza dei punti di ebollizione per separare le sostanze, quindi l'effetto della distillazione è migliore per le miscele con punti di ebollizione elevati.

La tecnologia di distillazione molecolare è una tecnologia di separazione dei liquidi più avanzata, che si basa sulla differenza del percorso libero medio del movimento molecolare di diverse sostanze.Distillazione molecolare può essere utilizzato a pressione molto bassa, quindi il materiale non è facile da ossidare e danneggiare. Inoltre, la membrana di distillazione molecolare è molto sottile, ha un'elevata efficienza di trasferimento del calore e può completare la separazione delle sostanze in breve tempo. Poiché la distillazione molecolare si basa sulla differenza dei percorsi liberi del movimento molecolare, è possibile ottenere una separazione efficace anche per miscele con punti di ebollizione bassi.

Componenti dell'attrezzatura: L'attrezzatura per la distillazione ha una struttura relativamente semplice e consiste principalmente di una camera di riscaldamento e di una camera di evaporazione. La struttura dell'attrezzatura del sistema di distillazione molecolare è complessa e consiste in piastra riscaldante, evaporatore, condensatore, pompa a vuoto e così via.

Applicazione: La distillazione viene utilizzata principalmente per separare miscele con punti di ebollizione elevati, come il frazionamento del petrolio. La macchina per distillazione molecolare è particolarmente adatta per la separazione di sostanze con alto punto di ebollizione, sensibilità al calore e facile ossidazione, come alcuni composti polimerici, amminoacidi e antibiotici.

Punto di ebollizione dei reagenti comuni

• Acqua (H2O), punto di ebollizione 100 gradi: l'acqua è un reagente essenziale in molte reazioni chimiche. Ad esempio, la reazione di neutralizzazione acido-base, la reazione redox e la reazione di idrolisi necessitano tutte dell'acqua per partecipare.
• Etanolo (C2H5OH, punto di ebollizione 78,5 gradi): l'etanolo è un solvente organico ampiamente utilizzato nelle industrie farmaceutiche, cosmetiche e alimentari. È anche un reagente di alcune importanti reazioni, come l'esterificazione, l'eterificazione e la catalisi acida.
• Ammoniaca (NH3), punto di ebollizione-33,3 C: l'ammoniaca è un gas incolore con un forte odore, che ha importanti applicazioni nella produzione di fertilizzanti, refrigeranti e detergenti. È anche un'importante materia prima per la sintesi di altri composti, come la nitrazione e la preparazione dei sali di ammonio.
• Ossigeno (O2), punto di ebollizione-183 C: l'ossigeno è un gas molecolare altamente attivo, che svolge un ruolo importante nella sintesi organica e nei processi biologici. Ad esempio, sia le reazioni di ossidazione che quelle di riduzione richiedono la partecipazione dell'ossigeno.
• Sodio azide (NaN3), punto di ebollizione circa 250 gradi: il sodio azide è un importante composto inorganico, che può essere utilizzato per preparare altri composti, come azidi e composti amminici. È anche il principale esplosivo chimico nell'airbag passivo.
• Anidride carbonica (CO2), punto di ebollizione-78.5 C: la CO2 è un gas ampiamente presente in natura e svolge un ruolo importante nei processi biologici e nell'ambiente. Ad esempio, partecipa alla respirazione, alla fotosintesi e alla reazione acido-base.

Il percorso libero medio del movimento molecolare della materia si riferisce alla distanza media che le molecole possono percorrere liberamente tra collisioni in gas o liquidi. È un parametro importante per descrivere l'interazione e il trasferimento di energia tra le molecole.

Fattori che influenzano il libero cammino medio del moto molecolare della materia

1. Diametro molecolare: maggiore è il diametro molecolare, maggiore è la possibilità di collisione e minore è il percorso libero. Al contrario, il diametro molecolare è piccolo e il cammino libero è relativamente ampio.

2. Concentrazione molecolare: con l'aumento della concentrazione molecolare, aumenta la frequenza di collisione tra le molecole e il percorso libero è relativamente piccolo.

3. Temperatura: con l'aumento della temperatura, aumenta l'energia cinetica media delle molecole, aumenta la velocità del movimento molecolare, aumenta la frequenza di collisione delle molecole e il percorso libero è relativamente piccolo.

4. Proprietà del mezzo: l'interazione tra le molecole nel mezzo ha un'influenza sul percorso libero medio del movimento molecolare. Ad esempio, in un liquido con forte interazione, l'attrazione intermolecolare è grande e il percorso libero è piccolo.

Nel processo didistillazione molecolare, il percorso libero medio del movimento molecolare di una sostanza influenzerà il suo effetto di separazione dalla miscela. In generale, le sostanze con un percorso libero medio di movimento molecolare più piccolo sono più facili da separare, perché la loro interazione intermolecolare è debole e il percorso libero medio di movimento molecolare è ampio, quindi è più facile che "fuggano" dalla superficie del liquido ed entrino nel liquido. fase vapore, e allo stesso tempo sono più facili da ricondensare nel condensatore. Pertanto, nella distillazione molecolare, in generale, le sostanze con basso peso molecolare e basso punto di ebollizione sono più facili da separare.

Molecole adatte per una separazione efficiente mediante il metodo della distillazione molecolare

• Alcool (etanolo): il peso molecolare dell'alcol è piccolo, l'interazione intermolecolare è debole ed è facile evaporare dalla miscela. Pertanto, nel processo di fermentazione e produzione di alcol, l'alcol può essere separato dal brodo di fermentazione o dalla miscela mediante distillazione molecolare.
• Acqua e solventi organici: spesso è necessario separare l'acqua e molti solventi organici (come etere, toluene, ecc.). Poiché l'interazione intermolecolare dell'acqua è ampia, il percorso libero medio del movimento molecolare è piccolo, mentre l'interazione intermolecolare dei solventi organici è debole e il percorso libero medio del movimento molecolare è ampio. Pertanto, nel processo di distillazione molecolare, è più probabile che i solventi organici evaporino nella parte superiore del condensatore e quindi vengano separati.
• Idrocarburi nel petrolio: il petrolio è una miscela complessa, che contiene molti composti di idrocarburi con catene di carbonio di diversa lunghezza, come metano, etano e propano. Poiché il peso molecolare e la forza di interazione intermolecolare dei diversi idrocarburi sono piuttosto diversi, possono essere separati mediante distillazione molecolare.
• Componenti aromatici nell'olio essenziale: l'olio essenziale è una miscela complessa estratta dalle piante, che contiene molti composti profumati, come il mentolo e l'olio di eucalipto. Questi componenti del profumo hanno solitamente un peso molecolare ridotto e una debole interazione intermolecolare, che sono adatti alla separazione e purificazione mediante distillazione molecolare.

La tecnologia di distillazione molecolare è ampiamente utilizzata per estrarre prodotti naturali dagli animali, come l’olio di pesce raffinato. L'olio di pesce è un tipo di olio estratto dal pesce grasso. L'olio di pesce è ricco di acidi grassi cis altamente insaturi, acido eicosapentaenoico (EPA) e acido docosaesaenoico (DHA). Ha l'effetto di inibire l'aggregazione piastrinica, ridurre la viscosità del sangue, resistere all'infiammazione, al cancro e migliorare l'immunità. È considerato una potenziale medicina naturale e un alimento funzionale. I metodi di separazione tradizionali comprendono la precipitazione e il congelamento delle inclusioni di urea e il tasso di recupero è basso.

L'uso del metodo di precipitazione con inclusione di urea può rimuovere efficacemente gli acidi grassi saturi e a basso contenuto di insaturi dal prodotto e aumentare il contenuto di DHA ed EPA nel prodotto, ma è difficile separare altri acidi grassi altamente insaturi da DHA ed EPA. Può produrre 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, distillazione molecolarepuò produrre solo w(EPA+DHA)=72,5%, ma il tasso di recupero può superare il 70%. Il prodotto ha un buon colore, un odore puro e un basso valore di perossidi e la miscela può essere suddivisa in prodotti con diversi contenuti di DHA ed EPA. Pertanto, la tecnologia della distillazione molecolare è un metodo efficace per separare e purificare EPA e DHA.