Роторное (ротационное) выпаривание

Что такое роторный испаритель

Принцип роторного выпаривания заключается в отгонке летучих растворов путем нагревания и увеличения поверхности для перегонки. Чтобы сделать процедуру более эффективной, роторный испаритель обычно подключают к вакуумному насосу для создания вакуума и, таким образом, снижения температуры кипения раствора. Из-за потенциально опасного газа дистиллированного раствора также рекомендуется добавить конденсатор для сбора газов и предотвращения выбросов.

Принцип работы роторного испарителя заключается в том, что по мере увеличения вакуума в испарительной колбе температура кипения жидкости внутри снижается. При достаточной степени вакуума можно также перегонять высококипящие растворители, такие как вода (стандартная температура кипения при атмосферном давлении 100°C), диметилформамид (153°C), диметилсульфит (153°C, температура кипения 189°C). Например, если уменьшить вакуум с 760 до 5 торр, то и диметилформамид, и диметилсульфоксид могут кипеть при 50°С.

В большинстве случаев объектами исследования являются вещества, перегоняемые из растворителя, например, природное вещество из органических синтетических образцов. Ротационные испарители обычно используются для разделения низкокипящих веществ, таких как гексан и этилацетат, которые находятся в жидкой форме при комнатной температуре и давлении. Также возможно удалить определенные вещества из образцов.

Преимущества и недостатки роторного выпаривания

Преимущества

Будучи методом концентрирования с использованием пониженного давления воздуха, по сравнению с концентрированием с использованием невращающихся емкостей, роторный испаритель имеет следующие преимущества:

1. Быстрее: из-за инерции и трения между жидкостью и вращающейся колбой жидкость растекается по внутренней поверхности колбы и создает жидкую пленку. Таким образом, поверхность увеличивается и дистилляция становится более эффективной.
2. Меньше ударов: упомянутая выше жидкая пленка также позволяет избежать формирования ударов во время процедуры.

Недостатки

Основным недостатком роторного испарителя является возможность столкновения для некоторых веществ, таких как этанол и вода, что в дальнейшем может привести к потере образца. Таким образом, обычно требуется чувствительный контроль вакуума и температуры на ранней стадии процедуры, чтобы избежать кипения.

Оба вакуумных регулятора ROCKER оснащены автоматическим определением точки кипения. 

– Автоматическая система вакуумной фильтрации DC Chem 610 Pro 

– Вакуумный контроллер Pilot 100 

Общие методы выпаривания

Общие методы концентрирования, используемые в лабораториях, включают роторное испарение, испарение в токе азота, центробежное испарение и вакуумно-вихревое испарение.

Ротационное испарение

Методы ротационного испарения способствуют выпариванию растворителя за счет вращения круглодонной колбы при повышенной температуре и пониженном давлении. Для выполнения роторного испарения необходимы пять компонентов: нагревательная ванна, ротор, конденсатор, ловушка для растворителя и вакуумный насос. Его основным недостатком является отсутствие возможности обработки более одного образца за раз.

Испарение в токе азотом

В испарителях в токе азота используются тонкие трубки (иглы) для подачи непрерывного потока газообразного азота на поверхность растворителя для снижения давления пара и увеличения площади поверхности. Для ускорения испарения растворителя можно использовать нагревательный блок или сухую ванну. Испарители с током азота часто используются для небольшого объема проб (менее 50 мл). Однако, поскольку в нем используются открытые емкости, следует тщательно контролировать риск перекрестного загрязнения. Это также не самый идеальный метод удаления менее летучих растворителей.

Центробежное испарение

Принцип центробежного испарения заключается в снижении давления с помощью вакуума, чтобы вызвать кипение растворителя. Тепловая энергия также применяется с помощью инфракрасного излучения или пара для ускорения испарения. Центрифугирование обеспечивает кипение растворителя от поверхности образца вниз, поэтому сводит к минимуму выкипание и выброс растворителя, а также предотвращает потерю образца и перекрестное загрязнение. Центробежное испарение является идеальным методом для обработки нескольких образцов в меньшем объеме. Тем не менее, нет возможности наблюдения за процессом.

Параллельное испарение / Вакуумно-вихревое испарение

Параллельное испарение предназначено для создания вихря путем вращения пробирок с образцами. Созданный вихрь создает большую поверхность образца, что способствует испарению и ускоряет процесс. Однако сила g, создаваемая для предотвращения столкновения с вихрем, недостаточна по сравнению с центробежным испарением. В результате типичный вихревой испаритель подвержен потере пробы и перекрестному загрязнению. В более продвинутом вихревом испарителе добавлены вакуумные насосы для снижения давления и нагреватели для повышения температуры для дальнейшего ускорения испарения. Холодная ловушка также необходима в такой системе для сбора растворяющих газов.

Выбор подходящего устройства для роторного испарения

Поскольку вещества, перерабатываемые в роторных испарителях, в основном представляют собой химикаты и растворители, рекомендуется использовать химически стойкие вакуумные насосы из политетрафторэтилена (PTFE). Вакуумная мощность насосов должна определяться исходя из требований к растворителю, а размеры – в зависимости от размера пробы/колбы. Использование насосов с регулятором вакуума также может сделать ваш выбор более гибким, а процедуру вакуумирования — более точной и интеллектуальной.

Основные моменты, которые следует учитывать при принятии решения:

1. Насос: используйте безводный и безмасляный мембранный вакуумный насос с низким предельным вакуумом, который подходит для перегонки растворителей с высокой температурой кипения.
2. Контроллер вакуума: помогает поддерживать уровень вакуума или строить кривую вакуума по требованию.
3. Уплотнительное кольцо: материал PTFE обычно используется из-за его высокой коррозионной стойкости.
4. Циркуляционная система охлаждения: поддерживайте температуру в системе охлаждения не менее чем на 40°C ниже температуры нагревательной ванны. Как правило, циркуляционная система охлаждения требуется для обеспечения хорошей регенерации растворителя и безопасной лабораторной среды без запаха.

Области применения роторного испарителя

• Фармацевтическая промышленность, например, разработка компонентов
• Анализ окружающей среды, такой как TPHd, пестициды и т. д.
• Концентрирование и удаление растворителя в лабораторных исследованиях

Группа товаров