به گزارش بازار، در کلاس علوم احتمالاً دستگاهی دیده‌اید که از یک بالن، یک لوله خنک‌کننده و یک ظرف جمع‌آوری ساخته شده بود و آب شور را به آب شیرین تبدیل می‌کرد. همین اصل ساده، در ابعاد بزرگ‌تر، در پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های داروسازی، صنایع غذایی و کارگاه‌های گلاب‌گیری هم کار میکند. در این مقاله توضیح می‌دهیم دستگاه تقطیر چگونه کار میکند، از چه اجزایی ساخته شده، چه مخلوط‌هایی را جدا میکند و برای هر کاربرد چه نوعی مناسب است.
دستگاه تقطیر وسیله‌ای است که اجزای یک مخلوط مایع را با استفاده از تفاوت نقطه جوش آن‌ها از هم جدا میکند. مایع داخل دستگاه گرم می‌شود، جزئی که نقطه جوش پایین‌تری دارد زودتر به بخار تبدیل می‌شود، بخار در مسیر خنک‌کننده دوباره به مایع برمی‌گردد و در ظرفی جداگانه جمع می‌شود. مایعی که در ظرف جمع‌آوری قرار می‌گیرد «مقطر» نام دارد.
پاسخ کوتاه برای دانش‌آموزان: اساس کار دستگاه تقطیر، تفاوت نقطه جوش مواد و تبدیل‌های تبخیر و میعان است. برای نمونه، اگر آب و الکل را با هم مخلوط کنیم و گرما بدهیم، الکل با نقطه جوش حدود ۷۸ درجه سانتی‌گراد زودتر از آب (۱۰۰ درجه) بخار می‌شود. بخار الکل در کندانسور سرد می‌شود و به‌صورت مایع در ظرف جمع‌آوری می‌چکد. این کار همان جداسازی دو مایع از هم است.
اساس کار دستگاه تقطیر چیست؟
هر ماده خالص در فشار مشخص، نقطه جوش ثابتی دارد. وقتی چند مایع در هم حل شده باشند و محلول همگن بسازند، نمی‌شود آن‌ها را با صافی یا ته‌نشینی جدا کرد. تقطیر این مشکل را با سه تغییر حالت حل میکند:
در واقعیت، در هر دمایی مقدار کمی از همه اجزا تبخیر می‌شود. در دمای پایین‌تر سهم جزء فرارتر در بخار بیشتر است. به همین دلیل مقطر اولیه غنی از ماده فرارتر است، ولی همیشه خالص مطلق نیست.
دستگاه تقطیر ساده آزمایشگاهی معمولاً از شیشه ساخته می‌شود و این بخش‌ها را دارد:
در دستگاه‌های صنعتی و نیمه‌صنعتی اجزای دیگری هم دیده می‌شود، مانند دیگ استیل، ویگرو (ستون جداکننده)، ترمومانومتر برای اندازه‌گیری دما و فشار، الکل‌سنج و مزور.
دستگاه تقطیر ساده چگونه کار میکند؟
مراحل کار در تقطیر ساده به این ترتیب است:
ثابت ماندن عدد ترمومتر نشانه خوبی است. اگر دما ناگهان بالا برود، یعنی جزء دوم مخلوط شروع به تبخیر کرده و باید ظرف جمع‌آوری را عوض کنید.
مثال دستگاه تقطیر برای علوم هشتم و نهم
این مثال‌ها در کتاب‌ها و امتحان‌های علوم بیشتر از بقیه تکرار می‌شوند:
دستگاه تقطیر برای جداسازی چه مخلوط‌هایی استفاده می‌شود؟
پرسش «دستگاه تقطیر برای جداسازی چه مخلوط‌هایی است» در امتحان علوم هشتم و نهم زیاد پرسیده می‌شود. پاسخ آن:
دستگاه تقطیر برای جدا کردن مخلوط ناهمگن مانند آب و شن یا آب و روغن کاربرد ندارد. آن‌ها را با صافی یا دکانتور جدا می‌کنند.
انواع تقطیر و تفاوت آن‌ها
مناسب مایع‌هایی که نقطه جوش آن‌ها دست‌کم حدود ۲۵ درجه اختلاف دارد
ستون تقطیر چند مرحله میعان و تبخیر ایجاد میکند
پالایش نفت، جداسازی مایع‌های با نقطه جوش نزدیک
با کم کردن فشار، نقطه جوش پایین می‌آید
مواد حساس به گرما، داروسازی
بخار آب ترکیب‌های فرار را از ماده اولیه می‌گیرد
باید بدانید مخلوط آب و اتانول به ترکیب ثابتی حدود ۹۶ درصد الکل می‌رسد و با تقطیر ساده از این حد خالص‌تر نمی‌شود. این پدیده «آزئوتروپ» نام دارد.
دستگاه تقطیر خانگی و صنعتی
دستگاه تقطیر خانگی که با نام‌های عرق‌گیر و گلاب‌گیر هم شناخته می‌شود، معمولاً ظرفیتی بین ۱۰ تا ۵۰ لیتر دارد. برای عرقیات گیاهی، گلاب و آب مقطر استفاده می‌شود. دستگاه‌های صنعتی حجم بالاتر، کندانسور بزرگ‌تر و کنترل دقیق‌تر دما و فشار دارند و برای تولید انبوه در صنایع غذایی و دارویی طراحی می‌شوند.
کندانسور این دستگاه‌ها دو نوع دارد. نوع آبی با جریان آب سرد کار میکند و خنک‌کاری پایداری دارد. نوع برقی از فن استفاده میکند، به آب نیاز ندارد و در جاهایی که آب کم است کاربرد دارد.
نکات ایمنی هنگام کار با دستگاه تقطیر
هنگام خرید دستگاه تقطیر به چه نکاتی توجه کنیم؟
سوالات متداول درباره دستگاه تقطیر
دستگاه تقطیر مایع‌های مخلوط را بر پایه تفاوت نقطه جوش از هم جدا میکند. مایع گرم می‌شود، بخار می‌شود، در کندانسور سرد می‌شود و دوباره به مایع تبدیل می‌شود.
تفاوت تقطیر ساده و تقطیر جزء به جزء چیست؟
در تقطیر ساده، مایع یک‌بار تبخیر و میعان می‌شود. در تقطیر جزء به جزء، بخار از ستون تقطیر عبور میکند و چندین مرحله میعان و تبخیر انجام می‌شود. به همین دلیل جداسازی مایع‌های با نقطه جوش نزدیک ممکن می‌شود.
چرا در بالن تقطیر سنگ جوش می‌ریزند؟
سنگ جوش حباب‌های کوچک و یکنواخت ایجاد میکند. بدون آن ممکن است مایع ناگهان بجوشد و از بالن بیرون بپاشد.
آیا با دستگاه تقطیر می‌توان آب شور را شیرین کرد؟
بله. آب تبخیر می‌شود و نمک در بالن می‌ماند. آب حاصل از میعان بخار، شیرین و مقطر است.
ترمومتر دستگاه تقطیر را کجا قرار می‌دهند؟
مخزن ترمومتر باید هم‌سطح خروجی بخار قرار بگیرد، نه داخل مایع. به این ترتیب دمای بخار را نشان می‌دهد و نقطه جوش ماده جداشده مشخص می‌شود.
دستگاه تقطیر با سه مرحله ساده تبخیر، انتقال بخار و میعان کار میکند و پایه کارش تفاوت نقطه جوش اجزای مخلوط است. اگر اجزای دستگاه را بشناسید و مراحل کار را رعایت کنید، از مسئله علوم هشتم و نهم تا تولید گلاب و پالایش نفت، منطق یکسانی را می‌بینید. انتخاب نوع مناسب، جنس درست بدنه و رعایت نکات ایمنی، کیفیت مقطر و طول عمر دستگاه را تعیین میکند.
نظرات کاربران