对于浓缩来说,在实验中有太多的场景需要用到干燥或者浓缩,但市面上常见的依然是传统的旋转蒸发仪和氮吹等。
所以对于还未使用过真空离心浓缩仪的客户来说,我们依然是要不厌其烦的介绍它应用及原理:真空离心浓缩仪是一种用于浓缩溶液或悬浮液的技术,它结合了离心力和真空原理。该过程在低真空下对浓缩的样品施加离心力,以控制暴沸;利用真空泵降低腔体压力,从而使溶剂快速并安全蒸发。对比传统的浓缩方式旋蒸和氮吹来说,它有着多种优点:高通量、防暴沸、低温下浓缩等,在生命科学、食品、环境检测、分子生物学等有着广泛用途。
——Genevac产品团队
真空离心浓缩问题探讨
今天和大家探讨的问题是,在真空离心浓缩中,为什么说并不是真空度越低蒸发速率越快?
我们都知道,溶液的沸点,它随着压力的降低而降低。
当腔体内加热温度大于溶液沸点时,蒸发即开始。以DMF溶剂为例,当在8mbar的条件下时沸点为25℃(如上图紫色线条所示),那么只要加热温度高于25℃,压力能降低到8mbar以下,冷凝器可以冷凝25℃的有机溶剂,那么整个系统就能处理DMF这种溶剂。如果在把压力降到足够低呢,这样产生的温度差越大,是不是蒸发速率越快?在蒸发方面我们可以去这样理解,但要考虑“最佳蒸发方法”:除了要保证所蒸发样品的安全性之外,还能达到最快的蒸发速度。
对于蒸发速度主要有两个起决定性因素的条件:
● 蒸发时的压力;
● 冷凝器的冷凝能力。
蒸发时的压力和冷凝器的冷凝能力在达到平衡时才能保证蒸发速度,否则最好的真空度和差的冷凝能力也不能保证蒸发的效果。
举例说明
例如:蒸发200ml的甲醇(Methanol)溶剂(如上图1mbar压力条件下甲醇的沸点/冷凝点为-50℃),200ml甲醇为4.9mol,根据1mol物质在标准状态下的体积为22.4L,那么200ml甲醇在标准状态下的体积为109.7升,根据PV=nRT公式,我们可以得到在1mbar的压力条件下,甲醇蒸气的体积为111154L,甲醇蒸气的温度为-50℃。
常压下200ml甲醇=1mbar压力条件下111154L -50℃的甲醇蒸气
此时需要一个冷凝器的温度在满负荷工作的条件下也能低于-50℃,才能将-50℃的甲醇蒸气冷凝变为液体的甲醇。否则,即使使用抽速为83L/min的泵,也需要约22个小时,才能将这200ml甲醇蒸干。
结论
由于很多蒸发系统的冷凝器都不能达到这么低的温度,因此,在蒸发甲醇的时候,选择非常低的压力条件1mbar,并不是最佳的蒸发条件。如果选择蒸发压力为8mbar,此时甲醇的沸点/冷凝点为-20℃,-20℃是一个比较容易达到的条件,所以很快就能将甲醇蒸气冷凝为液体,大大加快了蒸发速度。
所以说并不是压力越低,蒸发速度越快,蒸发速度与冷凝器的能力有非常大的关系。
有什么办法同时兼顾蒸发条件和效率?
Genevac溶剂蒸发产品
英国Genevac EZ-2、Rocket、HT系统内置了不同沸点范围下的溶剂的不同的蒸发压力条件,保证每一种溶剂都在最佳的蒸发条件下进行蒸发,而不需要用户对这些条件进行摸索。欢迎来询
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Genevac
ATS集团是德祥集团资深合作伙伴之一。英国Genevac公司成立于1990年,隶属ATS SP Scientific旗下,一直专注于研究和生产各种离心蒸发浓缩设备,其产品广泛应用于生命科学、制药、化学、分析等领域。
德祥科技
德祥科技有限公司成立于1992年,总部位于中国香港特别行政区,分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点,5个维修中心和2个样机实验室。
30多年来,德祥一直深耕于科学仪器行业,主营产品有实验室分析仪器、工业检测仪器及过程控制设备,致力于为新老客户提供更完善的解决方案。公司业务包含仪器代理,维修售后,实验室咨询与规划,CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。与高校、科研院所、政府机构、检验机构及知名企业保持密切合作,服务客户覆盖制药、医疗、商业实验室、工业、环保、石化、食品饮料和电子等各个行业及领域。
2009至2021年间,德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念,致力于成为优秀的科学仪器供应商,为此我们从未停止前进的脚步。
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