Qual è il meccanismo dell'evaporazione rotatoria

Evaporazione rotativaè una tecnologia di separazione e concentrazione comunemente utilizzata. Mettendo la soluzione in una bottiglia rotativa e riducendo la pressione durante il riscaldamento, il solvente evapora rapidamente, realizzando così la separazione e la concentrazione del campione. Il suo meccanismo comprende principalmente i seguenti aspetti:

1. Evaporazione sotto vuoto

Nel processo dell'evaporatore rotante, le condizioni di vuoto vengono solitamente create all'interno della bottiglia di evaporazione.

In condizioni di vuoto, la pressione all'interno dell'evaporatore rotante chimico viene ridotta, il che porterà alla diminuzione del punto di ebollizione del solvente. Perché il punto di ebollizione si riferisce alla temperatura alla quale un liquido si trasforma in un gas sotto una certa pressione, e abbassare la pressione equivale ad abbassare la soglia energetica affinché il liquido si trasformi in un gas, il che rende il solvente più incline all'evaporazione. In questo modo, anche a bassa temperatura, il solvente può evaporare rapidamente, realizzando così la concentrazione e la separazione del campione.

In condizioni di vuoto, il processo di evaporazione del solvente è più limitato dalla collisione intermolecolare e dallo spazio in fase gassosa che dalla pressione atmosferica ambientale. Ciò può ridurre la formazione dell'interfaccia gas-liquido e rendere più difficile la fuga nell'aria delle sostanze volatili, evitando così la perdita di volatilizzazione del campione. Ciò è particolarmente importante per i campioni con forte volatilità, poiché può garantire che i campioni non vadano persi a causa della volatilizzazione durante la concentrazione.

2. Il ruolo della forza centrifuga

Nell'evaporatore rotante da laboratorio, la forza centrifuga è una forza inerziale generata dalla rotazione della bottiglia. Quando la soluzione viene riscaldata ed evaporata in una bottiglia rotante, a causa della rotazione ad alta velocità della bottiglia, i componenti nella soluzione sono soggetti alla forza centrifuga verso l'esterno, che farà sì che i componenti relativamente leggeri vengano spinti verso la parete del contenitore , mentre i componenti relativamente pesanti sono più vicini al centro del contenitore. Questo effetto di separazione è vantaggioso per la separazione e la raccolta delle sostanze target durante l'evaporazione.

Il ruolo della forza centrifuga nellaevaporazione rotativapuò essere inteso come segue:

A. Effetto di separazione: A causa della forza centrifuga, i componenti nella soluzione mostreranno distribuzioni diverse e i componenti relativamente leggeri verranno spinti più facilmente verso la parete del contenitore, mentre i componenti relativamente pesanti saranno più vicini al centro del contenitore. Questo effetto di separazione è vantaggioso per la separazione e la concentrazione dei diversi componenti nel processo di evaporazione, in modo che la sostanza target possa essere raccolta più facilmente.

B. Evaporazione accelerata: Sotto l'azione della forza centrifuga, i componenti della soluzione sono costretti a disperdersi sulla parete del contenitore, in modo che una maggiore superficie sia esposta al vuoto in condizione di riscaldamento, accelerando così la velocità di evaporazione del solvente e migliorando la efficienza di evaporazione.

C. Migliora la resa: La forza centrifuga può aiutare a concentrare le sostanze target sulla parete del contenitore, facilitandone la raccolta e l'estrazione, migliorando così la resa delle sostanze target.

3. Azione riscaldante

Nel processo di evaporazione, la soluzione viene riscaldata da una fonte di calore esterna, in modo che il solvente evapori rapidamente, realizzando così la concentrazione e la separazione del campione.

A. Evaporazione a bassa temperatura: Per alcuni campioni sensibili alle alte temperature, l'evaporazione a bassa temperatura è una scelta comune. L'evaporazione viene solitamente effettuata tra la temperatura ambiente e 60 gradi, come l'estrazione di alcuni composti olefinici, ed è possibile utilizzare il riscaldamento a bagnomaria o un sistema di circolazione del riscaldamento esterno.

B. Evaporazione a media temperatura: Per la maggior parte dei campioni convenzionali, l'evaporazione a temperatura media viene effettuata tra 40 gradi e 80 gradi. L'evaporazione di solventi organici generali, come acetato di etile, dimetilformammide, ecc., può scegliere il riscaldamento a bagnomaria o un sistema di circolazione del riscaldamento esterno.

C. Evaporazione ad alta temperatura: Alcuni solventi organici difficili da volatilizzare potrebbero dover essere evaporati a una temperatura più elevata, come solventi altobollenti o campioni viscosi, solitamente tra 80 gradi e 120 gradi, e riscaldati mediante bagno d'olio o riscaldamento elettrete.

Processo operativo normale dievaporazione rotativa

1. Preparazione: inserire innanzitutto la soluzione o la miscela da trattare nella bottiglia di evaporazione dell'evaporatore rotante ed eseguire il pretrattamento secondo necessità, come filtraggio o agitazione.

2. Avviare la rotazione: accendere l'evaporatore rotante e avviare la rotazione del piatto rotante. La velocità di rotazione del disco rotante può essere regolata in base alla domanda effettiva.

3. Riscaldamento: la soluzione nell'evaporatore rotante viene riscaldata alla temperatura di evaporazione mediante un riscaldatore o un bagnomaria riscaldato. La temperatura di riscaldamento dipende dalla natura e dalle esigenze della soluzione da trattare.

4. Evaporazione: quando la soluzione viene riscaldata, il solvente in essa contenuto inizia ad evaporare per formare vapore. Il vapore entra nel condensatore attraverso l'uscita nella parte superiore della bottiglia di evaporazione.

5. Condensazione: nel condensatore il vapore viene raffreddato e convertito in liquido, cioè condensato in solvente recuperato. Di solito, il condensatore utilizza un mezzo di raffreddamento esterno (come l'acqua di raffreddamento) per ridurre la temperatura della parete del tubo e favorire la condensazione del vapore.

6. Recupero: il liquido solvente condensato viene raccolto sul fondo del condensatore e può essere recuperato e separato attraverso la corrispondente uscita. Il liquido recuperato può essere ulteriormente utilizzato in altri processi o esperimenti.

7. Fine del funzionamento: quando ilevaporazione rotativail processo è completato, interrompere il riscaldamento e la rotazione e pulire e sottoporre a manutenzione l'apparecchiatura dopo che il sistema si è raffreddato.

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