Vakuuminių virimo kolonėlių veikimo principas

Vakuuminės virimo kolonėlės yra specializuota įranga, naudojama įvairiuose moksliniuose ir pramoniniuose procesuose, kuriuose reikia atskirti arba išgryninti medžiagas, ypač organinius junginius, esant sumažintam slėgiui. Šis metodas leidžia sumažinti virimo temperatūrą, todėl jis ypač naudingas dirbant su termiškai jautriomis medžiagomis, kurios gali suirti aukštoje temperatūroje.

Įvadas

Vakuuminių virimo kolonėlių veikimo principas paremtas tuo, kad skysčio virimo temperatūra tiesiogiai priklauso nuo slėgio. Sumažinus slėgį sistemoje, skystis gali virti žemesnėje temperatūroje nei įprastai. Tai leidžia atskirti medžiagas, kurių virimo temperatūros yra artimos, arba išvengti medžiagų suirimo aukštoje temperatūroje.

Pagrindiniai komponentai ir veikimo principas

Vakuuminių virimo kolonėlių sistemos paprastai susideda iš kelių pagrindinių komponentų:

  1. Išgarintuvas: Išgarintuvas, pavyzdžiui, Buchi firmos, yra skirtas skystų bandinių distiliavimui arba kietų bandinių sublimacijai. Šis įrenginys leidžia švelniai išgarinti medžiagas, nepažeidžiant jų struktūros.
  2. Vakuuminis siurblys: Vakuuminis siurblys yra būtinas norint sumažinti slėgį sistemoje. Kuo žemesnis slėgis, tuo žemesnėje temperatūroje virs medžiagos.
  3. Kolonėlė: Kolonėlė yra pagrindinė atskyrimo dalis. Ji gali būti įvairių tipų, priklausomai nuo atskyrimo tikslo ir medžiagų savybių.
  4. Kondensatorius: Kondensatorius skirtas atvėsinti ir kondensuoti išgarintas medžiagas. Kondensuotas skystis surenkamas į atskirą indą.
  5. Surinkimo indai: Surinkimo indai naudojami atskirtoms frakcijoms surinkti.

Veikimo principas:

  1. Bandymas patalpinamas į išgarintuvą.
  2. Sistema uždaroma ir vakuuminis siurblys sumažina slėgį iki reikiamo lygio.
  3. Išgarintuvas šildomas, kad medžiagos pradėtų garuoti.
  4. Garai keliauja per kolonėlę, kurioje vyksta atskyrimas.
  5. Atskiros frakcijos kondensuojasi kondensatoriuje ir surenkamos į atskirus indus.

Įranga, naudojama vakuuminių virimo kolonėlių tyrimams ir analizei

Norint užtikrinti efektyvų ir tikslų vakuuminių virimo kolonėlių veikimą, naudojama įvairi papildoma įranga:

  • Elektroninės svarstyklės: Elektroninės svarstyklės (pvz., GR-202) naudojamos tiksliam medžiagų svėrimui. Šios svarstyklės pasižymi dideliu tikslumu (0,1 mg) ir turi pilnai automatinį vidinį kalibravimą.
  • Skaitmeninis oscilografas: Skaitmeninis oscilografas naudojamas elektros signalo formos stebėjimui ir matavimui. Įrangos pagalba galima tirti įvairių signalų formą, dažnį, amplitudę, signalo pokyčius ir išsaugoti matavimų informaciją kompiuteryje arba USB laikmenoje.
  • Termostatas: Termostatas naudojamas įvairaus tipo temperatūros jutiklių (termoporos, platininiai jutikliai ir kt.) kalibravimui. Jis gali dirbti tiek kaip sausas, naudojant karštą orą, tiek kaip skystinis, naudojant specialią alyvą.
  • Dažnio matuoklis: 2 kanalų dažnio matuoklis skirtas tokių signalų parametrų kaip dažnis, periodas, trukmė ir kt. matavimui. Šis matuoklis užtikrina 12 bitų skyrą.
  • Precizinis multimetras: Precizinis 8,5 skaičiaus skyros multimetras leidžia atlikti įvairių elektrinių dydžių matavimus: kintama ir nuolatinė srovė, kintama ir nuolatinė įtampa, varža, dažnis. Taip pat, panaudojant termoporą, galima atlikti temperatūros matavimus.
  • Aplinkos sąlygų matuoklis: Aplinkos sąlygų matuoklis skirtas stebėti aplinką, kurioje atliekami matavimai, dažniausiai metrologinių procedūrų metu. Tai yra aktualu, kadangi gamintojai matavimo priemonėms pagrindines paklaidas garantuoja tik tam tikrose aplinkos sąlygose (temperatūra, santykinė drėgmė, slėgis ir kt.).
  • Smulkiųjų struktūrų tyrimo įranga CytoViva: Skirta nanodarinių tyrimui. Tam naudojami tamsaus lauko mikroskopiniai vaizdai ir išskaidytos šviesos spektrai, gauti smulkiosios spektrinės struktūroms skirtu optinių mikroskopo NICON LV 150 priedu Cytoviva 150.
  • Skysčių chromatografas su masių spektrometru LCMS-2020: Leidžia tiksliai nustatyti organinių junginių molekulines mases, patikrinti junginių grynumą, įsitikinti, ar gaunamas reikalingas junginys.
  • Hibridinis masių spektrometras su skriejimo laiko masių analizatoriumi: Gali registruoti molekulines mases dideliu tikslumu, dėl to įmanoma apskaičiuoti junginių molekulines formules.

Vakuuminių virimo kolonėlių taikymo sritys

Vakuuminių virimo kolonėlių technologija plačiai naudojama įvairiose srityse:

Taip pat skaitykite: Metos kavos virimo aparato naudojimo patarimai

  • Chemijos pramonė: Organinių junginių sintezė ir gryninimas, naftos perdirbimas.
  • Farmacijos pramonė: Vaistų gamyba ir gryninimas.
  • Maisto pramonė: Aliejų, riebalų ir kitų jautrių medžiagų apdorojimas.
  • Moksliniai tyrimai: Medžiagų atskyrimas ir analizė laboratorinėmis sąlygomis.

Privalumai ir trūkumai

Privalumai:

  • Sumažinta virimo temperatūra leidžia dirbti su termiškai jautriomis medžiagomis.
  • Efektyvus atskyrimas net ir esant artimoms virimo temperatūroms.
  • Sumažintas energijos suvartojimas, nes nereikia aukštų temperatūrų.

Trūkumai:

  • Reikalinga speciali įranga ir vakuuminė sistema.
  • Procesas gali būti lėtesnis nei įprastas distiliavimas.
  • Sistemos sandarumo užtikrinimas yra labai svarbus.

Kitos susijusios technologijos ir įrenginiai

Be pagrindinių vakuuminių virimo kolonėlių komponentų, yra ir kitų įrenginių, kurie gali būti naudojami kartu su šia technologija arba atlieka panašias funkcijas:

  • Centrifuga: Skirta medžiagų mišinių atskyrimui esant skirtingo tankio frakcijoms, kurios pasisikirsto dėka išcentrinių jėgų.
  • Trijų pakopų kaskadinis dalelių impaktorius "Dekati® PM10": Skirtas aerozolio dalelių koncentracijai nustatyti.
  • Lazerinis elipsometras: Naudojamas plonų dielektrinių ir puslaidininkinių plėvelių storio ir lūžio rodiklio nustatymui.
  • Radijo dažnio maitinimo šaltinis: Skirtas auginti keraminius plonus sluoksnius vakuume.
  • Halogramų tiražavimo įrenginys: Skirtas gaminti optines dokumentų ir intelektualinės nuosavybės apsaugos priemones su mikrodifrakciniais elementais.
  • Litavimo įranga: Leidžia įvairius elektroninius komponentus įlituoti ir išlituoti, automatiškai išdėlioti ir pozicionuoti spausdintinėje plokštėje.
  • Akustinių triukšmų ir vibracijų įranga APOLLO: Skirta akustinių ar vibrosignalų analizei atlikti realiuoju laiku.
  • Bleino prietaisas: Skirtas cemento ir kitų medžiagų dalelių dydžio nustatymui.
  • Mikrobangų reaktorius: Skirtas reakcijoms vykdyti. Vykdant reakcijas mikrobanginiame reaktoriuje, sutrumpėja reakcijos trukmė.
  • Lazerinė sistema: Skirta fotochrominių junginių tirpalų sugerties bei emisijos dinaminiams spektrams gauti.
  • Įrengimas hidraulinės rišamosios medžiagos (cementas ir gipsas) kietėjimo laikui nustatyti: Popieriuje nubraižo diagramą, parodančią adatos nusileidimo gylį.
  • Ramano sklaidos spektroskopija: Gali būti naudojama plonų sluoksnių, miltelių ir vandeninių tirpalų tyrimui. Galima identifikuoti tiriamas medžiagas naudojantis spektrų biblioteka.
  • Paviršinės elektrinės varžos matavimo prietaisas: Skirtas matuoti feroelektrinių plonų sluoksnių poliarizacijos priklausomybę nuo išorinio elektrinio lauko (dielektrinės histerezės) ir jos priklausomybę nuo dažnio.
  • Spektrofotometrijos tyrimas: Nustatoma medžiagos šviesos absorbcija priklausomai nuo bangos ilgio.
  • Smūginis stendas: Naudojamas smūgio impulsui formuoti, atliekant aplinkos poveikio bandymus.
  • Labai aukštų dažnių generatorius: Paskirtis - testavimui generuoti užduoto dažnio signalą iki 31,8 GHz.
  • Sistema akustiniams ir vibrosignalams matuoti: Sudaro pirminis 8 kanalų stiprintuvas, mikrofonas ir krūvio keitiklis.
  • CHN analizatorius: Analizatoriumi galima nustatyti C, H ir N koncentracijas mėginyje.
  • Realaus laiko aerozolio dalelių dispersinės sudėties nustatymas: Su galimybe surinkti skirtingos frakcijos daleles tolimesnei analizei (14 frakcijų, 0.006 - 10,0 µm).
  • Preparatyvinės chromatografijos sistema: Skirta organinių junginių atskyrimui bei valymui nuo šalutinių produktų.
  • Dinamometrinis stendas: Skirtas jėgos iki 1 kN (tiek bandinį gniuždant, tiek tempant) matavimas.
  • Vamzdinė krosnis: Skirta įvairiems terminio apdirbimo procesams esant temperatūrai nuo 500 C iki 13000 C įvairiuose dujinėse terpėse.
  • Matuoklis skirtas varžų, talpų ir induktyvumų matavimui: Nuo 100 Hz iki 200 kHz naudojant keturlaidę jungimo schemą.
  • Trijų magnetronų sistema: Su kuria vakuuminėje kameroje galima sintezuoti dvikomponenčių arba trikomponenčių medžiagų plonus sluoksnius.
  • Įrangos kompleksas su konfokaline mikro- Raman optine sistema: Skirtas Ramano sklaidos spektrų registravimui.

Taip pat skaitykite: Sveiki neskrudinti grikiai: paruošimo gidas

Taip pat skaitykite: Kaip išsirinkti tinkamą kavos virimo aparatą

tags: #vakuumine #virimo #kolonele #veikimo #principas

Populiarūs įrašai: