化学系 3 班 何萍

物质的分离原理 世世界上任何物质，其存在形式几乎均以混合 物状态存在。分离过程就是将混合物分成两 种或多种性质不同的纯物质的过程。 分分子蒸馏技术是一种特殊的液－液分离技术。

分子碰撞 分子与分子之间存在着相互作用力， 当两分子离得较远时，分子之间的作 用力表现为吸引力，但当两分子接近 到一定程度后，分子之间的作用力会 改变为排斥力，并随其接近距离的减 小，排斥力迅速增加。当两分子接近 到一定程度时，排斥力的作用使两分 子分开。这种由接近而至排斥分离的 过程．就是分子的碰撞过程。

分子有效直径 分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离（即 发生斥离的质心距离）称为分子有效直径。 分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离（即 发生斥离的质心距离）称为分子有效直径。分子运动自由程一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经过的路程分子运动平均自由程 任一分子在运动过程中都在不断变化自由程，而在 一定的外界条件下，不同物质的分子其自由程各不 相同。在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自 由程

设 V m 为某一分子的平均速度； f 为碰撞频率； λ m 为平均自由程 则 λ m =V m /f ∴ f=V m /λ m 由热力学原理可知： 则

温度、压力及分子有效直径是影响分子 运动平均自由程的主要因素。当压力一 定时，一定物质的分子运动平均自由程 随温度增加而增加。当温度一定时，平 均自由程 λ m 与压力 p 成反比，压力越小 （真空度越高）， λ m 越大，即分子间碰 撞机会越少、不同物质因其有效直径不 同，因而分子平均自由程不同。

分子蒸馏基本原理 根据分子运动理论，液体混合物受热后分子 运动会加剧，当接受到足够能量时，就会从液 面逸出成为气相分子。随着液面上方气相分子 的增加，有一部分气相分子就会返回液相。在 外界条件保持恒定的情况下。最终会达到分子 运动的动态平衡，从宏观上看即达到了平衡。

 根据分子运动平均自由程公式，不同种类 的分子，由于其分子有效直径不同，故其 平均自由程也不同，即从统计学观点看， 不同种类分子逸出液面后不与其他分子碰 撞的飞行距离是不同的  分子蒸馏的分离作用就是依据液体分子受 热会从液面逸出，而不同种类分子逸出后， 在气相中其运动平均自由程不同这一性质 来实现的

分子蒸馏技术的特点 由分子蒸馏的基本原理可知，分子蒸馏应满足 两个条件 ： ①轻、重分子的平均自由程必须要 有差异，且差异越大越好； ②蒸发面与冷凝面间距必须小于轻 分子的平均自由程。

分子蒸馏较于常规蒸馏的优势 操作温度低 蒸气压强低 受热时间短 分离程度及产品收率高

（１）操作温度低 常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的，而 分子蒸馏是靠不同物质的分子运动平均自由程的 差别进行分离的，也就是说后者在分离过程中， 蒸气分子一旦由液相中逸出（挥发）就可实现分 离，而并非达到沸腾状态。因此，分子蒸馏是在 远离沸点下进行操作的。

（２）蒸气压强低 由分子运动平均自由程公式可知，要 想获得足够大的平均自由程．必须通 过降低蒸馏压强来获得。

（３）受热时间短 鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动平均 自由程的差别而实现分离，因而装置中加热 面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动平均 自由程（即间距很小），这样，由液面逸出 的轻分子几乎未发生碰撞即达到冷凝面．所 以受热时间很短。

（４）分离程度及产品收率高 分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏难以分离的物质， 而且就两种方法均能分离的物质而言，分子蒸馏 的分离程度更高。从两种方法相同条件下的挥发 度不同可以看出这一点．

分子蒸馏的挥发度一般用下式表示： M 1 —— 轻组分相对分子质量 M 2 —— 重组分相对分子质量； p 1 —— 轻组分饱和蒸气压， Pa ； p 2 —— 重组分饱和蒸气压， Pa ； —— 相对挥发度。 而常规蒸馏的相对挥发度为： 由于 项中 ，因此 即

分子蒸馏的适用范围  1. 分子蒸馏适用于不同物质分子量差别较大 的液体混合物系的分离，特别是同系物的分 离，分子量必须要有一定差别。  2. 分子蒸馏也可用于分子量接近但性质差别 较大的物质的分离，如沸点差较大、分子量 接近的物系的分离。  3. 分子蒸馏特别适用于高沸点、热敏性、易 氧化（或易聚合）物质的分离。

 4. 分子蒸馏适宜于附加值较高或社会效益较 大的物质的分离。  5. 分子蒸馏不适宜于同分异构体的分离。