Αζεοτροπική Απόσταξη

Η αζεοτροπική απόσταξη χρησιμοποιεί τη διαδικασία διαχωρισμού για τον διαχωρισμό όλων των συστατικών ενός αζεοτροπικού μείγματος. Το αζεοτροπικό μείγμα συνήθως περιλαμβάνει δύο ή και περισσότερα υγρά που δεν μπορούν να διαφοροποιηθούν με απλή απόσταξη. Οι αναθυμιάσεις που δημιουργούνται από τη θέρμανση αυτών των μιγμάτων περιέχουν τα ίδια ποσοστά υγρών με τον ίδιο τον συνδυασμό. Ως αποτέλεσμα, η αζεοτροπική απόσταξη είναι μια εξειδικευμένη απόσταξη που περιλαμβάνει συγκεκριμένες διαδικασίες για τη διάλυση αζεοτρόπων. Η πιο δημοφιλής προσέγγιση για τη διάσπαση ενός αζεοτρόπου περιλαμβάνει τη χρήση ενός αντιδραστηρίου διαχωρισμού υλικών για την αλλαγή των μορίων συνδέσεων μεταξύ πολλών συστατικών αζεοτρόπου. Η συνολική δράση των χημικών ουσιών στον αζεοτροπικό συνδυασμό αλλάζει όταν προστίθεται ο παράγοντας διαχωρισμού υλικού. Ως αποτέλεσμα, η συνολική σχετική μεταβλητότητα ολόκληρου του αζεοτροπικού συνδυασμού ποικίλλει.

Πρακτικό διαχωρισμού υλικού

Όταν ένα αντιδραστήριο διαχωρισμού υλικών, όπως το βενζόλιο, προστίθεται σε έναν συνδυασμό νερού και αιθανόλης, οι μοριακές συνδέσεις αλλάζουν και το αζεότροπο εξαλείφεται. Κάθε φορά που ένα νέο συστατικό εισάγεται σε υγρή κατάσταση, συνήθως αλλάζει τον συντελεστή ενεργοποίησης πολλαπλών χημικών ουσιών μέσω μιας σειράς μεθόδων, τροποποιώντας τη συγκριτική πτητικότητα του μείγματος. Με τη συμπερίληψη άλλων στοιχείων, οι υψηλότερες αποκλίσεις πέρα ​​από τον κανόνα του Raoult τείνουν να εξομαλύνονται, επιτυγχάνοντας σημαντικές διακυμάνσεις στη σχετική μεταβλητότητα.

Η πτητότητα του συστατικού που προστέθηκε πρόσφατα είναι σαν τα μείγματα μέσα σε μια αζεοτροπική απόσταξη. Ένα μοναδικό αζεότροπο δημιουργείται με βάση τις αλλαγές πολικότητας, που περιλαμβάνει ένα ή και περισσότερα συστατικά. Το entrainer είναι ένας παράγοντας χημικού διαχωρισμού που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία αζεοτρόπων με περισσότερα από ένα συστατικά στην είσοδο. Η απόχυση, η απόσταξη ή οι άλλες διαδικασίες διαχωρισμού χρησιμοποιούνται για τη συλλογή του επιπλέον συμπαρασύρματος, το οποίο πρέπει να αποκατασταθεί προς την κορυφή της υπάρχουσας στήλης.

Απόσταξη νερού-αιθανόλης

Απαιτείται ένα συγκεκριμένο παράδειγμα για μια αζεοτροπική απόσταξη για την εξάτμιση μιγμάτων αιθανόλης και νερού. Για να γίνει αυτό, ένα αζεοτροπικό μείγμα παρέχεται στο τελευταίο στάδιο, το οποίο είναι επιρρεπές σε αζεοτροπική απόσταξη. Το βενζόλιο, το κυκλοεξάνιο, το εξάνιο, το πεντάνιο, το ισοοκτάνιο, το ακετυλένιο, ο διαιθυλαιθέρας και το επτάνιο είναι μερικοί από τους συμπληρωματικούς παράγοντες που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μέθοδο. Το βενζόλιο και το κυκλοεξάνιο είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες χημικές ουσίες.

Δυστυχώς, καθώς το βενζόλιο έχει επικίνδυνες ιδιότητες, η χρήση του έχει μειωθεί. Ενώ ήταν η πιο κοινή μέθοδος αφυδάτωσης της αιθανόλης, έχει πέσει σε δυσμένεια λόγω της μεγαλύτερης τοξικότητας και του κόστους κεφαλαίου που συνδέεται με αυτήν. Η χρήση τολουολίου αντί του βενζολίου έχει αποδειχθεί μια λιγότερο επιβλαβής και πλεονεκτική προσέγγιση για τη διάσπαση του αζεοτρόπου αιθανόλης-νερού.

Εκχυλιστική έναντι αζεοτροπικής απόσταξης:Ποια είναι η διαφορά;

Η θεμελιώδης διάκριση μεταξύ εκχυλιστικής και αζεοτροπικής απόσταξης φαίνεται να βρίσκεται στη διαδικασία διαχωρισμού του μείγματος. Κάθε συνδυασμός πρέπει να έχει έναν ειδικό διαχωριστικό διαλύτη που δεν σχηματίζει το αζεότροπο κατά την εκχυλιστική απόσταξη. Υπό το πρίσμα αυτό, η εκχυλιστική απόσταξη είναι μια απλούστερη προσέγγιση από την αζεοτροπική απόσταξη.

Σπάσιμο ενός αζεοτρόπου

Τα αζεότροπα ελάχιστου βρασμού και τα αζεότροπα μέγιστου βρασμού είναι οι δύο κύριες ποικιλίες. Τα αζεότροπα ελάχιστου βρασμού αποκλίνουν θετικά από τον κανόνα του Raoult, ενώ τα αζεότροπα μέγιστου βρασμού αποκλίνουν αρνητικά. Τα αζεότροπα ελάχιστου βρασμού βράζουν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ τα αζεότροπα μέγιστου βρασμού σε ακραίες θερμοκρασίες. Η τεχνική της απόσταξης δεν εξαχνώνει ένα πτητικό συστατικό για αζεότροπα που βράζουν σε χαμηλές θερμοκρασίες. Όταν χωρίζετε το αζεότροπο, συνήθως λαμβάνετε καθαρή ουσία. Αυτή η προσέγγιση παρουσιάζει μια τεχνική διαχωρισμού που δεν εξαρτάται από την απόσταξη. Η χρήση μοριακών κόσκινων περιλαμβάνει μια τυπικά διαφορετική μέθοδο.

Συμπέρασμα

Η αζεοτροπική απόσταξη είναι μια μέθοδος διαχωρισμού όλων των συστατικών σχηματίζοντας ένα αζεοτροπικό μείγμα. Δεδομένου ότι το σημείο βρασμού ενός αζεοτροπικού μείγματος μπορεί να είναι μεγαλύτερο ή χαμηλότερο από αυτό των συστατικών του και η απλή απόσταξη δεν διακρίνει ποτέ τα συστατικά του διαλύματος, γι' αυτό χρησιμοποιείται ένα τρίτο στοιχείο για την τροποποίηση της αβεβαιότητας του αζεοτροπικού και δύο τμήματα απόσταξης με διαφορετικά χρησιμοποιούνται πιέσεις. Ένα κοινό ιστορικό παράδειγμα αζεοτροπικής απόσταξης είναι η χρήση της στην αφυδάτωση μειγμάτων αιθανόλης και νερού. Βενζόλιο, εξάνιο, κυκλοεξάνιο, ισοοκτάνιο, ακετόνη κ.λπ., είναι μερικοί από τους διαλύτες που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη διαδικασία.