ساختار دستگاه تقطیر
جنس دستگاه تقطیر معمولا از شیشه است. این دستگاه از کنار هم قرار گرفتن سه قسمت اصلی ساخته شده است:
۱. بالن تقطیر
۲. کندانسور
۳. بالن جمعآوری
تقطیر چیست؟ وقتی محلول در دمای مشخص خود جوش میآید، قسمتی از مایع بخار شده و به طرف چگالنده (کندانسور) حرکت میکند. جریان آب سرد متحرک در این قسمت باعث سرد شدن بخار شده و قطرات حاصل به طرف بالن جمعآوری روانه میشوند.
هنگامی که ناخالصی غیرفراری به یک مایع اضافه میشود فشار بخار مایع کاهش پیدا میکند. علت این است که وجود جزء غیرفرار بر تبخیر مولکولهای فراری که در سطح مایع هستند، تاثیر میگذارد و قابلیت تبخیر مایع (فشار بخار مایع) کم میشود. بنابراین باید درجه حرارت را بالا برد تا فشار بخار محلول، در سطح محلول به فشار اتمسفر برسد. پس نتیجه میگیریم، نقطه جوش یک محلول حاوی جسم غیرفرار همواره از نقطه جوش حلال خالص بالاتر بوده و این صعود نقطه جوش با غلظت ماده حل شده متناسب است.
دستگاه تقطیر با استفاده از دماهای جوش مختلف مایعهای گوناگون عمل میکند. برای تفکیک دو مایع یا بیشتر از طریق دستگاه تقطیر باید نخست آنها را در یک بالن آزمایشگاهی حرارت دهید. هرچه مایع سبکتر (یعنی نقطه جوش آن پایینتر) باشد، زودتر تبخیر شده و بخار وارد ستون تراکم میشود. سپس بخار در ظرف خنک سازی مجدداً به مایع تبدیل شده و به داخل بالن جمع آوری، ریخته میشود. به علاوه، حرارت دهی موجب میشود تا مایعهای سبکتر تبخیر شده و در دماهای بیشتر تقطیر شوند.
کاربرد دستگاه تقطیر ساده
دستگاه تقطیر ساده متشکل ازبالن جوش متصل به دماسنج(جهت تشخیص دمای جوش مایع) است. لولههای رابط نیز با چگالنده (کندانسور) که آب سرد همیشه در آن جریان دارد، مرتبط است. چگالنده سپس به بالن جمع آوری مایع تصفیه شده متصل میشود.
چنانچه مخلوطی از دو یا چند مایع داشته باشیم و دمای جوش آنها به حد کافی با هم تفاوت داشته باشد، جدا کردن آنها از طریق تقطیر ساده امکانپذیر است. ابتدا مایعی که نقطه جوش کمتری دارد تقطیر میشود و سپس اجزاء دیگر مخلوط، به تناسب افزایش دمای جوش یکدیگر تقطیر میشوند و بدین ترتیب میتوان آنها را از یک دیگر جدا کرد. اختلاف نقطه جوش باید بیش از ۷۰درجه سانتی گراد باشد.
کاربرد دستگاه تقطیر جزء به جزء
دستگاه تقطیر جزء به جزء دقیقاً مشابه دستگاه تقطیر ساده است، با این تفاوت که ستون تقطیر در بین بالن جوش و چگالنده قرار میگیرد.
معمولاً ستون تقطیر را با مهرههای شیشهای یا پلاستیکی پر میکنند. مهرهها تفکیک میان مایعهای درحال تقطیر را بهبود میبخشند. دلیل اینکه دستگاه تقطیر جزء به جزء مایعها را بهتر تفکیک میکند، این است که مهرههای شیشهای موجود در ستون تقطیر “صفحات تئوری” را فراهم میآورند. مایع فروکشنده میتواند در این صفحات متراکم، بازتبخیر و دوباره متراکم شود. به این ترتیب، فرآیند تقطیر بارها و بارها روی ترکیب انجام میپذیرد.
مایعهای سبکتر مایل هستند در قسمت فوقانی ستون تقطیر قرار گیرند، در حالی که مایعهای سنگینتر در نواحی پایینی باقی میمانند، و به این ترتیب تقسیم بندی بهتری در میان مایعها صورت میگیرد. البته هرچه صفحات بیشتری به ستون اضافه کنید (سطوح یا مهرههای بیشتر)، فرآیند تقطیر مدت زمان بیشتری طول خواهد کشید و انرژی بیشتری نیز برای تبخیر مجدد مایع در ستون تقسیم بندی، مورد نیاز خواهد بود .