
【化】 molecular distillation
element; member; molecule; numerator
【计】 molecusar
【化】 molecule
【医】 molecule
distill; distillation; still
【化】 distillation
分子蒸馏(Molecular Distillation)是一种在高真空条件下进行的特殊分离技术,利用混合物中不同组分分子平均自由程的差异实现分离。其核心原理是在极高真空度(通常低于 0.001 mbar)下,蒸发面与冷凝面的距离小于被分离物质分子的平均自由程,使分子无需经历液相到气相的平衡过程即可直接逸出并冷凝,特别适用于高沸点、热敏性或易氧化物质的分离纯化。
核心特征与技术要点:
高真空环境
操作压力极低(通常 10⁻³ 至 10⁻⁵ mbar),显著降低物质沸点,避免高温导致的热分解。
技术公式:
$$
lambda = frac{kT}{sqrt{2} pi d P}
$$
其中 $lambda$ 为分子平均自由程,$P$ 为系统压力,$d$ 为分子直径,$T$ 为温度,$k$ 为玻尔兹曼常数。
非平衡分离机制
蒸发分子在未达到热力学平衡时即被冷凝捕获,分离效率取决于分子运动速度与冷凝面位置的匹配度,而非传统蒸馏的挥发度差异。
核心设备设计
采用短程蒸发器(如刮膜式蒸发器),蒸发面与冷凝面间距通常控制在 2–5 cm,确保轻分子优先到达冷凝面,重分子返回液膜。
典型应用领域:
权威学术定义参考:
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)术语定义,分子蒸馏属于"短程蒸馏"(Short-path Distillation) 范畴,强调其依赖分子自由程的物理分离本质(IUPAC Compendium of Chemical Terminology, "Gold Book")。中国国家标准《GB/T 14666-2003 分析化学术语》将其归类为"分子蒸馏法" ,指出其适用于沸点差小或热不稳定体系的分离。
参考文献来源:
分子蒸馏是一种在高真空条件下(通常为10⁻²–10⁻⁴ mmHg)利用分子运动自由程差异实现分离的液-液分离技术。其核心原理与传统蒸馏不同,不依赖沸点差,而是通过控制蒸发面与冷凝面的距离小于分子平均自由程来实现高效分离。
分子自由程差异
不同物质的分子因有效直径和挥发性不同,在相同真空环境下具有不同的平均自由程(公式:$lambda_m = frac{K T}{d p}$,其中$lambda_m$为平均自由程,$T$为温度,$p$为压强,$d$为分子直径)。轻分子自由程较长,可到达冷凝面;重分子则无法到达,从而实现分离。
操作步骤
主要用于香精香料提纯、天然产物(如维生素E)精制、石油化工等领域。例如,在迷迭香提取中可精准保留活性成分。
(注:如需完整技术参数或设备设计细节,可参考搜狗百科、实验与分析等来源。)
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