معرفی دستگاه تقطیر در خلاء (روتاری اواپراتور)
آشنایی با دستگاه تبخیر روتاری
دستگاه تبخیر روتاری که اصطلاح انگلیسی آن rotary evaporator می باشد، دستگاهی است که در آزمایشگاه های شیمی، داروسازی، صنایع غذایی، صنایع نفت و پتروشیمی برای برداشتن و تبخیر موثر حلال از نمونه به کار برده می شود.
اولین دستگاه روتاری توسط Lyman C. Craig اختراعشده و در سال ۱۹۴۶ توسط کمپانی بوچی (Buchi) تجاری شده و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه معمولاً به جای استفاده از نام کامل دستگاه از اصطلاح rotavap استفاده می کنند.
روتاری ها بر اساس کاربردشان انواع مختلفی دارند. روتاری تخلیه از پایین با دمیدن گاز نیتروژنبه داخل نمونه باعث سرعت بخشیدن به تبخیر فاز مایع می شود. روتاری های چرخشی با ایجاد نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت تبخیر می شوند و در روتاری های ترکیبی از حرکت دورانی و یک سیستم تقطیرمورد استفاده قرار می گیرد.
بخش های عمده یک روتاری تبخیر کننده از اجزای زیر تشکیل شده است:
۱- یک موتور که بالنتبخیر یا شیشه کوچک حاوی نمونه را می چرخاند.
۲- یک مجرای بخار که هم به عنوان محور چرخش نمونه عمل می کند و هم رابطی است که باعث خارج شدن بخارها از نمونه می شود.
۳- یک سیستم خلاکه باعث می شود فشار در داخل محفظه نمونه کم شده و عمل تبخیر سریع تر انجام بگیرد.
۴- یک حمام مایع گرم که معمولاً از آب برای حرارت دادن به نمونه ای که می خواهد تبخیر شود استفاده می شود.
۵- یک کندانسوریا مبرد با یک مارپیچ که با عبور از میان آن بخارها خنک شده و تبدیل به مایع می شوند
۶- یک فلاسک جمع آوری حلال دوباره مایع شده (condensate collecting flask) در پایین کندانسور برای گرفتن حلال دوبار تقطیر
۷- مکانیسم مکانیکی یا موتوری برای برداشتن سریع فلاسک تبخیر از داخل حمام آب گرم.
ظروف شیشه ای استفاده شده در مسیر جریان بخار و کندانسور، می توانند ساده یا پیچیده باشند که به هدف استفاده از دستگاه بستگی دارد. امروزه تجهیزات تجاری گوناگونی در دسترس وجود دارد که دارای قابلیت های اولیه هستند. تجهیزات مدرن جدید، دارای ویژگی هایی از قبیل کنترل دیجیتال خلا، نمایشگر دیجیتال دما و سرعت چرخش هستند. حتی در برخی از آن ها، حسگر دمای بخار نیز وجود دارد.
حال از لحاظ تئوری علت انجام سریع تر تبخیر را در این دستگاه توضیح می دهیم: همانگونه که می دانیم تبخیر زمانی اتفاق می افتد که فشار سطحی مایع با فشار محیط برابر باشد، بنابراین با کاهش فشار درون مخزن نمونه توسط خلا نقطه جوش مایعات نیز کاهش می یابد.
دستگاه روتاری اغلب و به راحتی برای جداسازی حلال های با نقطه جوش پایین مانند هگزان یا اتیل استات از ترکیباتی که در دما و فشار اتاق به حالت جامد هستند، به کار می رود. حلال های با نقاط جوش بالاتر مانند آب، دی متیل فرمامید(DMF) یا دی متیل سولفوکسید (DMSO) همچنین می‌توانند در صورتی که سیستم خلاء دستگاه قادر باشد فشار پایین مناسبی ایجاد کند، تبخیر شوند.
ایمنی
خطراتی وجود دارد که با عملیات ساده ای نظیر تبخیر ارتباط دارند. این خطرات عبارتند از :
۱_ Implosion هایی که در نتیجه استفاده از glass wave هایی که حاویflaws هستند، نظیر star-crak ها. انفجار ها ممکن است از تمرکز ناخالصی های ناپایدار در طی تبخیر رخ دهد. برای مثال هنگامی که یک محلول رقیق شامل پراکسیدها rotavapping می شوند.
۲_ همچنین زمانی که مصرف برخی ترکیبات ناپایدار، از قبیل ارگانیک اسیدها و استیلیدها، ترکیبات حاوی نیترو، مولکول های با انرژی کرنشی و غیره به خشکی گرایش پیدا کند، می تواند این اتفاق رخ دهد.
طراحی روتاری اواپراتور:
بخش های اصلی یک rotary evaporator مدرن شامل:
۱_ یک موتور که فلاسک تبخیر یا شیشه کوچک حاوی نمونه را می چرخاند.
۲_ یک مجرای بخار که هم به عنوان محور چرخش نمونه عمل می کند و هم به عنوان رابط وکیوم برای بخار شدن نمونه.
۳_ یک سیستم وکیوم که در واقع فشار را در سیستم evaporator کم می کند.
۴_ یک حمام مایع گرم که عموما از آب استفاده می شود. برای حرارت دادن به نمونه ای که می خواهد تبخیر شود.
۵_ یک کندانسور با یک مارپیچ که از میان آن مایع خنک کننده عبور می‌کند. یا یک cold finger که مخلوط مایع خنک کننده مانند یخ خشک و استون در آن قرار داده شده است.
۶_ یک فلاسک جمع آوری کندانس (condensate collecting flask) در پایین کندانسور برای گرفتن حلال دوبار تقطیر
۷_ مکانیزم مکانیکی یا موتوری برای برداشتن سریع فلاسک تبخیر از داخل حمام آب گرم.
سیستم خلاء مورد استفاده در rotary evaporator ها می تواند به سادگی یک water aspirator یا به پیچیدگی یک پمپ خلاء مکانیکی تنظیم شده باtrap خنک کننده باشد. ظروف شیشه ای استفاده شده در مسیر جریان بخار و کندانسور، می توانند ساده یا پیچیده باشند که به هدف استفاده از دستگاه بستگی دارد.
امروزه تجهیزات تجاری گوناگونی در دسترس وجود دارد که دارای قابلیت های اولیه هستند. تجهیزات مدرن جدید، دارای ویژگی هایی از قبیل کنترل دیجیتال وکیوم، نمایشگر دیجیتال دما و سرعت چرخش هستند. حتی در برخی از آن ها، حسگر دمای بخار نیز وجود دارد
پاسخ دهید