现代分离技术（第四章结晶分离及升华技术）ppt课件.ppt
第四章 结晶分离及升华技术,4.1 重结晶 4.2 多步结晶4.3 升华,4.1 重结晶目的：纯化固体目标物,4.1.1 基本原理:利用在一定溶剂中各种组分溶解度的不同和有机物在加热、冷却时溶解度大、小不同的性质来除去少量杂质的方法。即：,注意：杂质溶解度越大被提纯物在加热和常温下 溶解度差别越大 则重结晶的回收率越高。,4.1.2 溶剂的选择(重结晶的关键),（1）理想的溶剂应符合下列条件：不与被提纯物质起反应。样品中被提纯的组分在该溶剂中加热时溶解度大而常温下溶解度小，这两者之差越大越好。杂质在溶剂中溶解度大，可以留在母液中，不会结晶出来；或者溶解度极小，很难溶于热溶剂中而过滤除去。溶剂容易挥发，使结晶容易干燥。被重结晶的有机物可以得到好的晶体。,（2）溶剂的选择粗选：经验和“相似相溶”规则 表4-1 重结晶常用溶剂,精选：试管实验筛选法。方法如下页。判断标准：只有当溶剂的量在23mL内，试样能全溶于沸腾的溶剂中，而在冷却后有较多的结晶析出者，方可作为结晶的候选溶剂。通常要做出几种溶剂试验，相互比较，选出结晶速度适当，产率高者，作为最佳溶剂。,没有合适的单一溶剂，可使用混合溶剂。混合溶剂筛选方法：选用两种互溶的溶剂，其中一种必须对样品是易溶的，另一种则是难溶或不溶的。将少量的样品溶于易溶的溶剂中，然后向其中逐渐加入已预热的难溶溶剂，至溶液刚好出现混浊为止。再滴加12滴易溶溶剂，使混浊消失。冷却，结晶析出，则这种溶剂适用。记录两种溶剂的体积比。实际操作时，可按上述程序进行，也可按比例配制好后使用。,4.1.3 操作技术,工作程序：热饱和溶液配制热过滤冷却析晶减压抽滤晶体洗涤干燥目标物,（1）溶解：加入溶剂要适量。(一般所加的溶剂比被结晶物制成饱和溶液多20%左右。),热饱和溶液配制：将待结晶的物质和略少于需要量的溶剂置于烧瓶或锥形瓶中，（装上冷凝器）加热至沸腾。若未完全溶解时，可补加少量溶剂，直至沸腾时能够完全溶解为止。但要注意判断是否有杂质存在，以免加入溶剂过量。注意事项：一般溶剂的量是按饱和溶液的需要量多加20%，这是一个参考值，在实际工作中，主要由实验确定。溶液中的颜色或树脂状悬浮物可通过加入15%的活性碳进行脱色。活性碳的量不宜过多，且必须在样品溶解完全后，等溶液稍冷之后再加入。此后，再加热510min。使用易燃、有毒溶剂时，应注意装上冷凝器和避免使用明火加热。,（2）热过滤：为除去固体杂质或为脱有色杂质的颜色而加入的活性C，一定要趁热过滤。其技术？,热过滤：（要求尽可能在较短时间内和溶液保温下完成）利用折叠滤纸和预热的普通漏斗进行的重力过滤法。漏斗预热方法有两种：沸腾溶剂直接预热，适用于水溶剂，装置如图41；用保温热水漏斗套保温过滤，适用于所有溶剂，装置及加热方法如图。保温漏斗夹层中的水量一般为2/3，过滤前应预先将其加热到所需要的温度，然后熄灭火源即可起到保温过滤作用。滤纸折叠方法：折叠滤纸可提高过滤速度。扇形滤纸是其中常用的一种，其折叠方法如下图。使用前将滤纸内外翻转即可。,图4-1 常压热过滤和减压过滤装置,图4-2 扇形滤纸的折叠方法,（3)结晶：滤液在放置冷却过程中，溶质的溶解度随母液的温度降低而减小，会有结晶逐渐析出。其技术？,析晶：有自然冷却法和强制冷却法两种。自然冷却法/室温冷却法析晶较慢，效果较好。强制冷却法/快速冷却法析晶较快。若搅拌会使结晶颗粒较细，其表面常会吸附杂质；但结晶速度过慢，将导致晶体颗粒过大，结晶中会包藏有溶液和杂质。诱导结晶的方法：玻棒擦壁；晶种法；,(4)减压过滤与干燥：减压过滤-母液与结晶分离。洗涤-晶体表面的母液和杂质，要用重结晶的溶剂洗。干燥-抽滤得到的结晶总附有少量溶剂。其方法？,固液分离和结晶洗涤固液分离：用减压抽滤法完成，瓶中残留结晶的转移可用少量母液反复冲洗完成。将晶体尽量抽干，必要时可用玻璃塞或镍刮刀挤压晶体。洗涤：停止抽气，滴加少量的洗涤液润湿晶体表面，再抽干。依次反复2-3次。如果结晶较多且又紧密时，可在加入洗涤液后，用镍刮刀将结晶轻轻掀起并加以搅动，使全部结晶湿润。最后用刮刀将结晶移至干净的表面皿上进行干燥。,减压抽滤技术：使用的是布氏漏斗（Buchner）。筛板上的滤纸大小应和布氏漏斗底部恰好合适，抽滤前用溶剂润湿滤纸并与漏斗底部贴紧。在过滤过程中漏斗里应一直保持有较多的溶液。在未过滤完以前不要抽干，同时注意调节真空度以防止由于压力过低而导致溶液沸腾。方法是用手稍稍捏住抽气管，使吸滤瓶中仍保持一定的真空度，而能继续迅速抽滤。,4.2 多步结晶,当某个待纯化的样品中含有两个以上的成分，难以用简单的重结晶法得到纯组分时，可以用分步结晶法来完成纯化工作。,4.3 升华技术,目的：分离易挥发且热稳定的固体物质，是一种纯化固体有机物的方法之一。条件：固体物质必须在其熔点之下具有相当高蒸气压。（1）基本原理：物质从固态不经过液态而直接转变为蒸气，然后物质的蒸气不经过液态又直接转变为固态的过程。即：固体气体固体,物质的三相平衡图：当物质处于一定温度和压力时，其固、液、气三相处于平衡状态，该条件称为物质的三相点。一般说来，不同的物质具有不同的三相点。,P,T,Liquid,Solid,Gas,图4-3 物质的三相平衡图,图4-4 常压升华装置 图4-5 减压升华装置,（2）装置及操作：常压升华 减压升华,（3）常用升华法分离的物质,升华法只适用于纯化那些在不太高温度下又足够蒸气压（高于20mmHg）的固体物质。下表列出了一些固体化合物在熔点时的蒸气压。,注意事项：升华操作的关键是加热速度不能太快，否则蒸气压会超过三相点的压力，物质将会由固体直接转变为液体，导致升华失败。冷却面与升华物质的距离尽可能近些。因升华发生在固体物质的表面，所以应将待升华物质预先研细。图（a）中，在蒸发皿和漏斗连接处需盖一张钻有许多小孔的滤纸。漏斗的颈部应提前用玻璃丝或棉花堵塞，减少蒸气外逸。必要时可在漏斗外用湿滤纸或湿布冷却。在常压下虽具有一定蒸气压，但不易升华的化合物，可采用减压升华，如苯甲酸。如果量较多时，可采用（b）装置进行。,
