تقطیر چیست؟
تقطیر روشی برای جداسازی دو یا چند ترکیب مایع با استفاده از اختلاف نقطه جوش آنهاست. برخلاف تکنیک‌های جداسازی دیگر مثل استخراج مایع-مایع و جامد-مایع و تبلور مجدد، تقطیر جداسازی مایع-گاز است که در آن از اختلاف فشار بخار برای جداسازی ترکیبات مختلف استفاده می‌شود.
مفاهیم کلیدی در تقطیر:
فشار بخار: در هر دمایی، تعدادی از مولکول‌های مایع انرژی جنبشی کافی دارند تا سطح مایع را ترک کرده و به حالت گازی تبدیل شوند. به این فرایند تبخیر گفته می‌شود. این مولکول‌های تبخیر شده، به محیط اطراف خود فشار اعمال می‌کنند. به این فشار، فشار بخار مایع گفته می‌شود. در واقع این فشار بخار ناشی از خروج مولکول‌ها از سطح مایع و تبدیل شدن آنها به بخار است. با حرارت دادن مایع، انرژی جنبشی مولکول‌ها افزایش پیدا کرده، بنابراین مولکول‌های زیادی بخار می‌شوند و فشار بخار مایع افزایش پیدا می‌کند.
نقطه جوش: نقطه جوش یا دمای جوش یک مایع خالص به عنوان دمایی تعریف می‌شود که در آن فشار بخار مایع دقیقاً برابر با فشاری است که توسط اتمسفر بر آن وارد می‌شود. یعنی در فشارهای مختلف، نقطه جوش مایع متفاوت خواهد بود. هر ترکیب آلی خالص و پایدار از نظر حرارتی دارای نقطه جوش مشخصی در فشار اتمسفر است.
فرایند تقطیر:
در فرایند تقطیر، یک مایع در “بالن تقطیر” می‌جوشد، سپس بخارات به بخش دیگری از دستگاه که مبرد یا خنک‌کننده گفته می‌شود، منتقل شده و در آنجا با سطح خنک تماس پیدا می‌کنند. بخارات روی این سطح خنک متراکم شده و دوباره به مایع تبدیل می‌شوند. مایع متراکم شده (مقطر) به مخزنی جدا از مایع اصلی می‌چکد. به عبارت ساده‌تر، تقطیر شامل جوشاندن یک مایع، سپس متراکم کردن گاز و جمع آوری مایع در ظرف دیگر است.
انواع تقطیر:
روش‌های مختلف تقطیر وجود دارد. بسته به خواص مخلوطی که قرار است خالص شود، یکی از این روش‌های تقطیر در آزمایشگاه آلی استفاده می‌شود.
تقطیر ساده:
از تقطیر ساده در مواردی استفاده می‌شود که اختلاف نقطه جوش اجزا زیاد است و یا ناخالصی، یک ماده غیرفرار می‌باشد. شکل زیر سیستم تقطیر ساده را نشان می‌دهد.
تقطیر جزء به جزء:
با روش تقطیر ساده قادر به جداسازی اجزای مخلوطی که نقاط جوش نزدیک به هم دارند نخواهیم بود. در چنین مواردی، می‌توان از تقطیر جزء به جزء برای بالا بردن شانس جداسازی و خالص‌سازی استفاده کرد. تقطیر جزء به جزء برای جداسازی مخلوطی از دو یا چند ترکیب مایع که اختلاف نقطه جوش آنها کمتر از تقریباً 60-75 درجه سانتیگراد است استفاده می‌شود. از این تکنیک در پالایشگاه برای جداسازی اجزای نفت براساس اختلاف نقطه جوش آنها استفاده می‌شود.
تقطیر در خلاء (تقطیر در فشار کاهش یافته):
هنگامی که نقطه جوش یک ترکیب مایع بیش از 200 درجه سانتیگراد باشد، ممکن است ترکیب قبل از رسیدن به نقطه جوش، در اثر حرارت تجزیه شود. علاوه بر این پروسه تقطیر هم زمانبر خواهد بود. جوشیدن زمانی آغاز می‌شود که فشار بخار مایع با فشار خارجی برابر باشد. لذا، با کاهش فشار در روش تقطیر در خلاء، ماده در دماهای پایین‌تر می‌جوشد و تخریب نمی‌شود. بنابراین، زمانی که نقطه جوش اجزای مخلوط بسیار بالا باشد (>150 درجه سانتیگراد) می‌توان از روش تقطیر در خلاء استفاده کرد.
تقطیر با بخار آب:
تقطیر با بخار آب برای جداسازی ترکیبات فرار از یک مخلوط پیچیده استفاده می‌شود. همچنین می‌توان از آن برای جدا کردن یک محصول آلی از مخلوط واکنش آبی حاوی نمک‌های معدنی استفاده کرد. در کل، اگر اجزاء مخلوط، نامحلول در آب باشند، می‌توان برای جداسازی از تقطیر با بخار آب استفاده می‌شود.
کاربردهای تقطیر:
- جداسازی اجزای تشکیل‌دهنده نفت
- خالص‌سازی حلال‌ها
- ورک-آپ واکنش‌های شیمیایی و جداسازی و خالص‌سازی محصول یک واکنش
- شیرین کردن آب
- تهیه آب مقطر
- تهیه اسانس از گیاهان و میوه‌ها
- تغلیظ
جمع‌بندی: تقطیر فرایندی است که در آن با استفاده از حرارت، مایع ناخالص یا مخلوطی از مایعات بخار می‌شود و سپس دوباره در اثر عبور از خنک‌کننده به حالت مایع باز می‌گردد. این فرآیند از دوران باستان شناخته شده است و امروزه در آزمایشگاه شیمی آلی و صنایع مختلفی از جمله پالایشگاه، صنعت الکل‌سازی، عطرسازی و پزشکی استفاده می‌شود.
لطفاً نظر ارزشمند خود را درباره این مقاله در بخش دیدگاه بنویسید.
