Διαχωρισμός Αζεοτρόπων

• Τα αζεότροπα ορίζονται ως ένα μείγμα δύο ξεχωριστών υγρών, τα οποία έχουν είτε υψηλό είτε χαμηλό σημείο βρασμού.
• Τα αζεότροπα εμφανίζονται όταν μέρος του υγρού δεν μπορεί να αλλοιωθεί με απόσταξη. Γενικά, όταν πρόκειται για συντήξεις, οι παράγοντες μπορούν να εξαλειφθούν από τα αποτελέσματα χρησιμοποιώντας κλασματική απόσταξη ή επαναλαμβανόμενη απόσταξη σε στάδια.
• Ο διαχωρισμός αζεοτρόπων είναι ένα σύστημα διαχωρισμού συντήξεων που βασίζεται στις διαφορές στις πτητικότητες τους σε ένα μείγμα βραστό υγρού.
• Το πιο πτητικό στοιχείο εξέρχεται από τη φιάλη μέσω της εξάτμισης και συλλέγεται ανεξάρτητα, ενώ το λιγότερο πτητικό στοιχείο παραμένει στο δοχείο απόσταξης, καταλήγοντας τελικά σε δύο καθαρά, ξεχωριστά στοιχεία.

Τι είναι τα αζεότροπα;

• Ένα αζεότροπο ή ένα μείγμα στοιχείων με σταθερά σημεία βρασμού αποτελείται από δύο ή περισσότερα υγρά των οποίων οι αναλογίες δεν μπορούν να μεταβληθούν με απλή απόσταξη. Όταν ένα αζεότροπο βράζεται, ο ατμός έχει την ίδια αναλογία συστατικών με το άβραστο μείγμα. Δεδομένου ότι η σύνθεσή τους παραμένει αμετάβλητη από την απόσταξη, τα αζεότροπα ονομάζονται επίσης συντήξεις σταθερού σημείου βρασμού.
•  Ο όρος χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε μια δημοσίευση από τους Άγγλους χημικούς John Wade (1864 – 1912) και Richard William Merriman το 1911. 

Τύποι αζεοτρόπων με βάση το σημείο βρασμού, Τα αζεότροπα είναι κυρίως δύο τύπων:

•  Ελάχιστος βρασμός – 

Αζεότροπα που βράζουν σε χαμηλότερη θερμοκρασία από το σημείο βρασμού οποιουδήποτε στοιχείου του μείγματος.

•  Μέγιστος βρασμός –

Αζεότροπα που βράζουν σε προχωρημένη θερμοκρασία από το σημείο βρασμού κάθε στοιχείου σε καθαρή κατάσταση.

Τύποι αζεοτρόπων ανάλογα με τον αριθμό των συστατικών τους, την ορατότητα ή το σημείο βρασμού 

• Αριθμός συστατικών –

Ένα αζεότροπο που αποτελείται από δύο υγρά, ονομάζεται διπλό αζεότροπο. Ενώ ένα αζεότροπο με τρία υγρά είναι ένα τριαδικό αζεότροπο. Υπάρχουν επίσης αζεότροπα φτιαγμένα από περισσότερα από τρία συστατικά.

•  Διάφορα ή ομοιογενή αζεότροπα αντιστοιχούν σε αναμίξιμα υγρά. Διάφορα αζεότροπα είναι εν μέρει αναμίξιμα και σχηματίζουν δύο υγρές φάσεις.

• Θετικό ή αρνητικό –

Ένα θετικό αζεότροπο ή ένα με ελάχιστο σημείο βρασμού σχηματίζεται όταν το σημείο βρασμού του μείγματος είναι χαμηλότερο από αυτό των συστατικών του. Επιπλέον, ένα αρνητικό αζεότροπο σχηματίζεται όταν το σημείο βρασμού του μείγματος είναι υψηλότερο από αυτό των συστατικών του.

Έννοια του Αζεοτροπικού διαχωρισμού 

Ο αζεοτροπικός διαχωρισμός αναφέρεται στη διαδικασία διαχωρισμού μιας σύντηξης υγρών στοιχείων που έχουν διαφορετική πτητικότητα όταν βράζονται. Πολλές φορές ένα αζεότροπο δεν μπορεί να διαχωριστεί με κανονική απόσταξη. Έτσι, ένα νέο τρίτο στοιχείο, γνωστό ως συμπαρασυρόμενο, προστίθεται στο μείγμα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μεταβολή της πτητικότητας ενός από τα υγρά στο αζεότροπο σε μικρότερο βαθμό από το άλλο, επιτρέποντας τον διαχωρισμό.

Διαφορετικά στυλ απόσταξης που χρησιμοποιούνται στον διαχωρισμό αζεοτρόπων

Η κλασματική απόσταξη δεν χρησιμοποιείται πάντα για τη μόνωση ενός αζεοτροπικού στοιχείου. Αντίθετα, παρατίθενται παρακάτω μερικές άλλες μέθοδοι που ακολουθούνται:

•  Εισαγωγή απόσταξης –

Ένας συμπαρασυρτής είναι ένα υλικό που αλλάζει τη σταθερότητα ενός από τους αζεοτροπικούς παράγοντες. Ως αποτέλεσμα σχηματίζεται ένα διάφορο στοιχείο. Η απόσταξη ορίζεται επίσης ως αζεοτροπικός παράγοντας απόσταξης με χρήση προσομοιωτή.

• Απόσταξη με πίεση –

Σε αυτή τη διαδικασία, η πίεση αλλάζει για να τροποποιηθεί η σύνθεση πρόσμιξης του αποστάγματος με το ζητούμενο μέρος.

• Ατμοποίηση –

Αυτή η διαδικασία διαχωρίζει τα εξαρτήματα με τη βοήθεια μιας μεμβράνης που επιτρέπει τη διέλευση μόνο ενός στοιχείου.

Συμπέρασμα  

Σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να θυμάστε :

• Τα αζεότροπα αφαιρούνται επιπλέον ως απόσταγμα ή στον πυθμένα.
• Ο διαχωρισμός/απόσταξη αζεοτρόπων βοηθά στο διαχωρισμό δύο ή περισσότερων αζεοτρόπων που αναμειγνύονται.
• Το σημείο βρασμού ενός αζεοτροπικού μείγματος μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό.
•  Οι παράγοντες του αποτελέσματος δεν μπορούν να διαχωριστούν με απλή απόσταξη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιείται ένα τρίτο στοιχείο για την αλλαγή της πτητικότητας του αζεοτρόπου ή τη χρήση δύο στηλών απόσταξης που λειτουργούν σε διαφορετικές πιέσεις.
•  Μια κοινή απεικόνιση της αζεοτροπικής απόσταξης χρησιμοποιεί αφυδατική αιθανόλη και συγχωνεύσεις νερού.
• Μπορεί να χρησιμοποιηθούν αρκετοί μιμητές σε αυτήν την προσέγγιση, όπως βενζόλιο, πεντάνιο, εξάνιο, κυκλοεξάνιο, επτάνιο, ισοοκτάνιο, ακετόνη, e, d και διαιθυλαιθέρας.