12.2.1挥发分离法

挥发分离法是指利用物质的挥发性来分离共存组分的常用分离方法主要包括蒸馏法、挥发法、升华法。

在通常条件下，有机化合物是分子晶体，在不高的温度下也能变成气相，因此常用此法。无机物靠离子键、配位键、共价键形成化合物，难变成气相。其中，非金属化合物很容易变成气相，具有非金属性的元素如As、Sb、Ge、Sn等比较容易变为气体。

挥发分离法可用于除去干扰组分。使被研究组分定量地被分离出来，再进行测定。此法主要用于非金属元素的少量金属元素的分离，但它是有机化学中的一种主要方法。

12.2.1.1无机待测物的分离

易挥发的无机物不多，通常要经过一定的反应，使待测物转变为易挥发的物质，再进行分离。因此，挥发分离法的选择性较高。

例如，测定水或食品等试样中的微量砷，在制成一定的试液后，先用还原剂(Zn+ZnSO₄或NaBH₄)将试样中的砷还原为AsH₃，经挥发和收集后再进行分析，于扰物有H₂S、SbH₃。

水中的测定，A1³⁺、Fe³⁺将干扰测定，可在水中加入浓硫酸，加热到180℃，使氟化物以氟化氢的形式挥发出来，然后用水吸收，进行测定。

NH₄⁺的测定，为了消除干扰，可加入NaOH，加热使NH₃挥发出来，然后用酸吸收测定。一些硅酸盐的存在影响测定，可用HF-H₂SO₄加热，使形成SiF₄挥发除去。挥发过程可以通过加热，加HF, HCN, NH₃；也可以用惰性气体作为载气带出，如AsH₃(H₂作为载气)。

12.2.1.2有机待测物的分离

在有机物的分析中，也常用挥发和蒸馏分离的方法。如各种有机化合物的分离提纯、有机化合物中C、H的测定、有机化合物中N的测定—克氏定氮法。

12.2.2蒸馏的特点、分类及方式

蒸馏有很多种类，一般分为间歇蒸馏和连续蒸馏。精馏是溶组分分离程度较高的一种蒸馏方式，通常连续蒸馏用于大规模工业生产。一般情况下，所得的生物产品呈溶液状态，而产品的储存和运输通常为固态。因此要求将产品进行干燥处理。

12.2.2.1蒸馏的特点

(1)无须外加组分

蒸馏则无须外加组分，可直接从混合液中获得产品。例如，吸收分离过程需用溶剂，萃取分离过程需用萃取剂等，且因溶剂和萃取剂的介入需增加脱溶剂或萃取剂回收系统。因而，蒸馏操作流程相对简单，操作成本低廉。

(2)适用范围广

蒸馏分离对象包括常温、常压下呈液态或通过改变操作条件可液化的气态或固态的混合物。例如，将空气加压液化后用蒸馏方法可获得液态氧、氮等产品，固态的脂肪酸混合物可在加热熔化后用蒸馏方法分离等。

(3)过程涉及能量传递

在蒸馏操作中，通过对混合液的加热建立气、液两相体系，并要对生成的气相再冷凝液化，这就需要消耗大量的能量。此外，当蒸馏在加压或减压条件下进行时，还需额外消耗为维持系统压力的能量。因此，蒸馏过程的节能将直接影响到操作的成本。

12.2.2.2蒸馏的分类

工业蒸馏过程有多种分类方法，常根据操作方式、操作压力、被分离物的组分数及操作连续程度的不同进行分类。

按蒸馏方式，可以分为平衡蒸馏、精馏和特殊蒸馏。平衡蒸馏，也称为简单蒸馏，为一般闪蒸过程，混合液体加热后，使部分液体气化，达到初步分离的目的，这种过程称为单级平衡过程，多用于待分离混合物中各组分挥发度相差较大而对分离要求不高的场合，是最简单的蒸馏；精馏适合于待分离的混合物中各组分挥发度相差不大且对分离要求较高的场合，应用最广泛；特殊蒸馏适合于待分离混合物中各组分的挥发度相差很小甚至形成共沸物，普通蒸馏无法达到分离要求的场合，主要有萃取精馏、恒沸精馏、盐熔精馏、反应精馏及水蒸气蒸馏。

按操作流程可以分为间歇蒸馏和连续蒸馏。间歇蒸馏又称为分批蒸馏，用于批量生产某种产品。在一个操作过程中，塔的操作参数不断改变，以达到取得所需馏分的目的，属于非稳态操作，主要适用于小规模及某些有特殊要求的场合。连续蒸馏属于稳态操作，是工业生产中最常用的蒸馏方式，在塔中某一板上连续进料，在塔顶或塔釜得到合格产品，适用于大规模生产的场合。

按操作压力可以分为加压蒸馏、常压蒸馏和减压蒸馏。加压蒸馏适用于常压下为气态或常压下沸点接近室温的混合物；常压蒸馏适用于常压下沸点在150℃左右的混合物；减压蒸馏也称为真空蒸馏，适用于常压下沸点较高或热敏性物质，可降低其沸点。

按待分离混合物的组分数可以分为两组分精馏和多组分精馏。两组分精馏是指被分离物系包含两种组元，该种物系分离计算简单，常以此精馏原理为计算基础，然后引申到多组分精馏计算中。多组分精馏是指被分离物系包含多组分混合物，是在工业上最为常见的精馏操作。

文章来源：《分析化学分析方法的原理及应用研究》

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