低温合成和分离.ppt

第一节低温的获得、测量和控制低温源
◆制冷浴
※冰盐共熔体系:将冰块和盐尽量弄细并充分混合(通常用冰磨将其磨细)可以达到比较低的温度。例如下面一些冰盐混合物可达到不同的温度:
3份冰+1份NaCl-21℃
3份冰+3份CaCl2-40℃
※干冰浴:这也是一种经常使用的低温浴,它的升华温度-78.3℃，用时常加一些惰性溶剂，如丙酮，醇，氯仿等，已使它的导热更好一些。
※液氮:液化温度是-195.8℃，它是在合成反应与物化性能试验中经常用的一种低温浴，当用于冷浴时,使用温度最低可达-205℃。
※液氨:它的正常沸点是-33.4℃，一般说来它可使用的温度远低于它的沸点。需注意的是它必须在一个具有良好通风设备的房间或装置下使用。
◆相变制冷浴（可以恒定温度）二液化气体的贮存和转移液态气体的转移三低温的测量※蒸汽压温度计
液体的蒸汽压随温度的变化而变化，因此，通过测量蒸汽压可以知道其温度。四低温的控制◆低温恒温器图4-5最简单的一种液体浴低温恒温器如图4—5所示，它可以用于保持-70℃以下的温度。它的制冷是通过一根铜棒来进行的，铜棒作为冷源，它的一端同液氮接触，可借铜棒浸入液氮的深度来调节温度，目的是使冷浴温度比我们所要求的温度低5℃左右．另外有一个控制加热器的开关，经冷热调节可使温度保持在恒定温度.(正负0.1℃)第二节真空的获得、测量与实验室常用的真空装置一真空的获得通常用四个量来表征真空泵的工作特性：
※起始压强，真空泵开始工作的压强；
※临界反压强，真空泵排气口一边所能达到的最大反压强；
※极限压强，又称极限真空，指在真空系统不漏气和不放气的情况下，长时间抽真空后，给定真空泵所能达到的最小压强；
※抽气速率，在一定的压强和温度下，单位时间泵从容器中抽出气体的体积。
◆1.旋片式机械泵图4-6
◆2.油扩散泵图4-7
◆3.无油真空泵：
（1）分子泵；
（2）分子筛吸附系；
（3）钛升华泵。
例旋片式机械泵二真空的测量◆麦氏真空规(Mcleodgauge)图4-8
◆热偶真空规图4-9
◆热阴极电离真空规图4-10
◆冷阴极磁控规图4-11◆麦氏真空规(Mcleod标准度量)◆热偶真空规◆热阴极电离真空规◆冷阴极磁控规三实验室中常用的真空装置和操作单元1.阀图4-12
2.阱，阱的主要类型有机械阱，冷凝阱、热电阱、离子阱和吸附阱等。介绍
3.沉淀、纯制和分离不稳定物质的真空装置图4-20
4.真空系统中反应试剂的引入
图4-24◆贮液瓶
◆注射器
◆精细的毛细管
◆低挥发性物质的引入常使用“携带”技术，即使用载气通过液体或固体表面
气体或强挥发性液体若需以均匀的速度加入列体系中时，可通过一支精细的毛细管来实现，用针形阀并配有流体压力计控制可获得均匀的添加速度。气体进入质谱仪的进口系统即是使用可控制的毛细管渗漏方法。调整流速的一种改进方法是通过使用镍铬电阻丝加热毛细管。如果气体的压强保持不变，那么温度升高特使气体的流速减小。通常也可使用金属和硅玻璃、陶瓷或其它多孔物质控制渗漏量将气体加入到流动体系中。
低挥发性物质的引入常使用“携带”技术，即使用载气通过液体或固体的表面。这种技术要求使用的载气在低挥发性物质中不能存在有意义的溶解。可以使用甲苯作载气携带在甲苯溶液中的一种过氧化物的蒸气。随着这种两组分液体的蒸发，将在气相中明显地产生连续可变化的浓度。5.处置对空气和水气敏感物料的真空管路6.处置挥发性氢化物的真空管路第三节低温下气体的分离◆低温下的分级冷凝关于压强在1.3Pa左右的温度-蒸气压数据往往对一些重要的化合物来说是没有的，或者不能很快的被计算出来，而给我们选择冷阱造成困难，但是对要分离的两种化合物来说，我们可以根据它们的沸点或0.1MPa下的升华点来选择一个合适的温度，在某些情况下也可以用图4-29。
注意：
◆混合气体通过冷阱时的速度不能太快，不然分离效率要受影响，这是因为：
(1)低挥发性组分在冷阱里不可能彻底冷凝下来，有可能被高挥发性组分带走。因此，高挥发性组分巾就含有一部分低挥发性组分。
(2)由于系统中的压力相当高，高挥发性组分可能部分地被冷凝到冷阱中。因此，低挥发性组分中可能含有高挥发性组分。
◆当然混合物也不能通过得太慢，如果太慢的话，冷阱中部分低挥发性组分的冷凝物要蒸发(即使在这种低温下低挥发性组分也具有一定的蒸气压)。因此，易挥发性组分中可能含有低挥发性组分。究竟混合气体以什么样的速度通过冷阱才算合适呢？
※一般地说，当混合气体以1mmol／min时分离效果最好。
※再一点就是一个混合物当其组分沸点之差小于40℃时，通过分级冷凝达不到定量的分离。但是可以通过重复的分级冷凝来实现分离。一般说来这样做的回收率较低。
应用实例◆低温下的分级减压蒸发◆低温吸附分离◆低温化学分离第四节液氨中合成第五节低温下稀有气体化