nA=mA/MA;nB=mB/MB。其中mA、mB为各物质在一定容积中蒸气的质量,MA、MB为物质A和B的相对分子质量。因此:
可见,这两种物质在馏液中的相对质量(就是它们在蒸气中的相对质量)与它们的蒸气压和相对分子质量成正比。
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水蒸气蒸馏的应用
水蒸气蒸馏有比较悠久的历史,从1907年CA创刊时,就已经有人在这方面发表文章,但那时的探讨还仅限于最基本的物理化学原理。后来,水蒸气蒸馏在工业上得到了广泛的应用,直到现在,每年仍有大量的文章对水蒸气蒸馏进行探讨。下面简要介绍一下它的主要应用领域:
⑴松脂加工:即对采集的松脂进行水蒸气蒸馏,得到液态的松节油和固态的松香;
⑵从植物叶茎中提取香精油;
⑶水蒸气蒸馏与溶剂萃取(或固相吸附)相结合测微量物质;
⑷从沉积物中提取油;
⑸从中药中提取挥发油;
⑹在煤焦油和石油工业中回收苯类化合物;
⑺脂肪酸,食用油,聚酯类(高沸物)的除臭、降酸度;
⑻用减压水蒸气蒸馏精制二甲基硫代磷酰胺;
⑼高压水蒸气蒸馏从含磷残渣中回收和提纯磷。
水蒸气蒸馏法适合分离那些在其沸点附近容易分解的物质,也适用于从不挥发物质或树脂状物质中分离出所需的组分(如天然产物香精油、生物碱等)。使用此法被提纯的物质必须具备以下条件:
⑴不溶于水或微溶于水;
⑵具有一定的挥发性;
⑶在共沸温度下与水不发生反应;
⑷在100℃左右,必须具有一定的蒸气压,至少666.5~1333Pa(5~10mmHg),并且待分离物质与其他杂质在100℃左右时具有明显的蒸气压差。
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水蒸气蒸馏实例
例如苯胺的沸点为184.4℃,且和水不相混溶。当和水一起加热至98.4℃时,水的蒸气压为95.4kPa,苯胺的蒸气压为5.6kPa,它们的总压力接近大气压力,于是液体就开始沸腾,苯胺就随水蒸气一起被蒸馏出来。
利用水蒸气蒸馏来分离提纯物质时,要求此物质在100℃左右时的蒸气压至少在1.33kPa左右。如果蒸气压在0.13~0.67kPa,则其在馏出液中的含量仅占1%,甚至更低。
为了要使馏出液中的含量增高,就要提高此物质的蒸气压,即要提高温度,使蒸气的温度超过100℃,即要用过热水蒸气蒸馏。
例如苯甲醛(沸点178℃),进行水蒸气蒸馏时,在97.9℃沸腾,这时PA=93.8 kPa,PB=7.5 kPa,则:
这时馏出液中苯甲醛占32.1%。
假如导入133℃过热蒸汽,苯甲醛的蒸气压可达29.3 kPa,因而只要有72 kPa的水蒸气压,就可使体系沸腾,则: