第一篇 精细化工实验基本知识

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1 广 东 食 品 药 品 职 业 学 院 教 材 精 细 化 学 品 生 产 工 艺 实 验 实 训 指 导 书 主 编 邰 晓 曦 孙 婧 傅 中 2010 年 5 月

2 学 使 用 编 写 说 明 本 实 训 教 材 供 我 院 高 职 安 全 技 术 管 理 专 业 ( 精 细 化 学 品 生 产 与 安 全 控 制 方 向 ) 和 应 用 化 工 技 术 专 业 教 高 等 职 业 教 育 旨 在 培 养 实 用 性, 应 用 性, 技 术 性 高 级 人 才, 因 此 在 理 论 教 学 内 容 体 系 应 体 现 实 用 性 和 应 用 性, 注 重 基 础 知 识 的 掌 握 ; 在 实 验 实 训 操 作 中 应 学 会 将 所 学 的 专 业 理 论 知 识 应 用 到 实 践 中 去, 培 养 学 生 解 决 实 际 问 题 的 能 力 精 细 化 学 品 生 产 工 艺 是 我 院 安 全 技 术 管 理 专 业 必 修 的 专 业 核 心 课 程, 也 是 应 用 化 工 技 术 专 业 的 一 门 重 要 专 业 课 程, 对 学 生 们 日 后 从 事 精 细 化 学 品 的 生 产, 配 方 研 究 和 化 学 品 管 理 工 作 有 着 重 要 的 理 论 指 导 意 义 精 细 化 学 品 种 类 繁 多, 本 课 程 以 模 块 教 学 的 形 式 重 点 对 日 用 化 学 品, 香 精 香 料, 胶 粘 剂, 涂 料, 油 墨 等 产 品 进 行 讲 述, 同 时 兼 顾 介 绍 了 其 它 类 型 的 精 细 化 学 品 鉴 于 此, 本 指 导 书 安 排 了 相 应 的 实 验 实 训 项 目 供 学 生 选 做 同 时 在 本 指 导 书 中 对 油 墨 一 章 做 了 比 较 详 细 的 阐 述, 以 弥 补 教 学 教 材 上 的 不 足 本 书 力 求 体 现 学 做 结 合 的 当 代 职 业 教 育 理 念, 更 有 利 于 培 养 技 术 应 用 能 力 ; 强 调 精 细 化 学 品 实 验 开 发 的 基 本 程 序 及 基 本 能 力 培 养, 有 利 于 达 到 举 一 反 三 的 效 果 ; 坚 持 规 范 化, 标 准 化, 经 济 性, 安 全 性 等 意 识 的 培 养, 有 利 于 工 程 规 范 的 养 成 由 于 编 者 水 平 有 限, 时 间 仓 促, 缺 点 和 错 误 在 所 难 免, 恳 请 师 生 批 评 指 正

3 目 录 第 一 篇 精 细 化 工 实 验 基 本 知 识 1 一 实 验 室 守 则 1 二 实 验 室 的 安 全 与 环 保 1 三 实 验 室 事 故 处 理 办 法 3 四 实 验 室 常 用 玻 璃 仪 器 4 五 常 见 实 验 装 置 示 意 图 7 六 精 细 化 工 实 验 中 常 见 的 操 作 技 术 11 七 精 细 化 工 实 验 方 案 的 确 定 30 八 撰 写 实 验 报 告 38 第 二 篇 精 细 化 学 品 实 验 实 训 项 目 选 编 39 单 元 模 块 一 日 用 化 学 品 39 单 元 模 块 二 香 料 与 香 精 53 单 元 模 块 三 胶 粘 剂 61 单 元 模 块 四 涂 料 71 单 元 模 块 五 油 墨 78 单 元 模 块 六 其 它 精 细 化 学 品 95

4 第 一 篇 精 细 化 工 实 验 基 本 知 识 学 习 目 标 了 解 精 细 化 工 实 验 室 的 基 本 配 置, 实 验 室 的 基 本 规 范, 初 步 认 识 精 细 化 工 实 验 常 用 的 仪 器 和 设 备, 了 解 它 们 的 用 途 与 用 法, 明 确 实 验 室 常 见 单 元 操 作 的 用 途, 了 解 实 验 的 程 序 实 验 数 据 的 记 录 实 验 中 误 差 的 表 达, 实 验 结 果 的 评 价, 报 告 的 编 写 等 方 面 的 知 识 一 实 验 室 守 则 为 了 保 证 实 验 的 顺 利 进 行, 培 养 严 谨 的 科 学 态 度 和 良 好 的 实 验 习 惯, 创 造 一 个 高 效 能 和 清 洁 的 工 作 环 境, 在 精 细 化 工 实 验 室 进 行 实 验, 必 须 遵 守 下 列 实 验 室 规 则 1. 实 验 前, 必 须 做 好 预 习 报 告, 明 确 实 验 目 的, 熟 悉 实 验 原 理 和 实 验 步 骤 ; 2. 实 验 操 作 开 始 前, 首 先 检 查 仪 器 种 类 与 数 量 是 否 与 需 要 相 符, 仪 器 是 否 有 缺 口 裂 缝 或 破 损 等, 再 检 查 仪 器 是 否 干 净 ( 或 干 燥 ), 确 定 仪 器 完 好 干 净 再 使 用, 仪 器 装 置 安 装 完 毕, 要 请 教 师 检 查 合 格 后, 方 能 开 始 实 验 ; 3. 实 验 操 作 中, 要 仔 细 观 察 现 象, 积 极 思 考 问 题, 严 格 遵 守 操 作 规 程, 实 事 求 是 地 做 好 实 验 记 录, 要 严 格 遵 守 安 全 守 则 与 每 个 实 验 的 安 全 注 意 事 项, 一 旦 发 生 意 外 事 故, 应 立 即 报 告 教 师, 采 取 有 效 措 施, 迅 速 排 除 事 故 ; 4. 实 验 室 内 应 保 持 安 静, 不 得 谈 笑 打 闹 和 擅 自 离 开 岗 位, 不 得 将 书 报 体 育 用 品 等 与 实 验 无 关 的 物 品 带 入 实 验 室, 严 禁 在 实 验 室 吸 烟 饮 食 ; 5. 服 从 指 导, 有 事 要 先 请 假, 不 经 教 师 同 意, 不 得 离 开 实 验 室 ; 6. 要 始 终 做 到 台 面 地 面 水 槽 仪 器 的 四 净, 火 柴 梗 滤 纸 等 废 物 应 放 入 废 物 缸 中, 不 得 丢 入 水 槽 或 扔 在 地 上 废 酸 酸 性 反 应 残 液 应 倒 入 室 外 的 废 酸 缸 中, 严 禁 倒 入 水 槽 实 验 完 毕, 应 及 时 将 仪 器 洗 净, 并 放 回 指 定 位 置 7. 要 爱 护 公 物, 节 约 药 品, 养 成 良 好 的 实 验 习 惯 要 节 约 使 用 水 电 煤 气 及 消 耗 性 药 品 要 严 格 按 照 规 定 称 量 或 量 取 药 品, 使 用 药 品 不 得 乱 拿 乱 放, 药 品 用 完 后, 应 盖 好 瓶 盖 放 回 原 处 公 用 设 备 和 材 料 使 用 后, 应 及 时 放 回 原 处, 对 于 特 殊 设 备, 应 在 指 导 教 师 示 范 后 方 可 使 用 8. 学 生 轮 流 值 日, 打 扫 整 理 实 验 室 值 日 生 应 负 责 打 扫 卫 生, 整 理 公 共 器 材, 倒 净 废 物 缸 并 检 查 水 电 煤 气 窗 是 否 关 闭 ; 9. 实 验 完 毕, 及 时 整 理 实 验 记 录, 写 出 完 整 的 实 验 报 告, 按 时 交 教 师 审 阅 ; 二 实 验 室 的 安 全 与 环 保 安 全 第 一 预 防 为 主, 这 是 安 全 工 作 的 一 贯 方 针 精 细 化 工 实 验 的 主 要 特 点 之 一 在 于 实 验 的 安 全 与 环 保 问 题 必 须 得 到 足 够 的 重 视, 以 确 保 实 验 是 安 全 的 是 符 合 环 保 要 求 的 为 此, 精 细 化 工 实 验 必 须 遵 守 实 验 室 安 全 守 则 及 实 验 室 环 保 守 则 1. 安 全 守 则 (1) 进 入 实 验 室 应 穿 实 验 服 或 工 作, 严 禁 赤 脚 或 穿 漏 空 的 鞋 子 ( 如 凉 鞋 或 拖 鞋 ) 进 入 实 验 室 在 进 行 有 毒 有 刺 激 性 有 腐 蚀 性 的 实 验 时, 必 须 戴 上 防 护 眼 镜 口 罩 耐 酸 手 套 或 面 罩 (2) 绝 对 禁 止 在 实 验 室 内 吸 烟, 严 禁 把 明 火 带 入 实 验 室 (3) 进 入 实 验 室 首 先 要 熟 悉 实 验 室 的 水 阀 门 电 源 总 开 关 灭 火 器 沙 箱 或 其 他 消 防 器 材 的 位 置 1

5 (4) 当 有 化 学 药 品 溅 入 眼 睛 时, 立 即 用 自 来 水 冲 洗 ; 当 被 酸 碱 或 化 学 药 品 灼 伤, 立 即 用 大 量 的 冷 水 冲 洗 受 伤 部 位 ( 如 是 浓 H2S04, 最 好 先 用 干 布 轻 轻 擦 去 ); 如 果 是 强 酸 灼 伤, 那 么 先 用 大 量 冷 水 冲 洗, 再 用 5% 碳 酸 氢 钠 溶 液 淋 洗 灼 伤 处 ; 若 是 强 碱 灼 伤, 则 先 用 大 量 冷 水 冲 洗, 然 后 用 5% 的 醋 酸 溶 液 洗 涤, 并 及 时 去 医 院 治 疗 (5) 如 果 被 烫 伤, 但 并 不 严 重, 那 么 立 即 用 冷 水 或 冰 水 浸 皮 肤, 减 小 对 皮 肤 表 皮 的 危 害 不 要 在 烧 伤 处 涂 药 膏 或 油 类 对 于 烧 烫 伤 严 重 者, 立 即 就 医 (6) 开 启 装 有 腐 蚀 性 物 质 ( 如 硫 酸 硝 酸 等 ) 的 瓶 塞 时, 不 能 面 对 瓶 口, 以 免 液 体 溅 出 或 腐 蚀 性 烟 雾 造 成 伤 害, 也 不 能 用 力 过 猛 或 敲 打, 以 免 瓶 子 破 裂 ; 在 搬 运 盛 有 浓 酸 的 容 器 时, 严 禁 用 一 只 手 握 住 细 瓶 颈 搬 动, 防 止 瓶 底 裂 开 脱 落 ; 在 取 用 有 毒 和 易 挥 发 药 品 时 ( 如 硝 酸 盐 酸 二 氯 甲 烷 苯 等 ), 应 在 有 良 好 通 风 的 通 风 橱 内 进 行, 以 免 中 毒 有 中 毒 症 状 者, 应 立 即 到 室 外 通 风 处 (7) 取 用 易 燃 易 爆 物 品 时 ( 如 汽 油 乙 醚 丙 酮 等 ), 周 围 绝 不 能 有 明 火, 并 应 在 通 风 橱 内 进 行, 避 免 易 燃 物 蒸 汽 浓 度 增 大 时, 发 生 爆 炸 燃 烧 事 故 (8) 使 用 电 器 时, 应 防 止 人 体 与 电 器 导 电 部 分 直 接 接 触, 不 能 用 湿 的 手 或 手 握 湿 物 接 触 电 插 头 为 了 防 止 触 电, 装 置 和 设 备 的 金 属 外 壳 等 都 应 接 地 线 实 验 后 应 切 断 电 源, 拔 下 插 头 (9) 实 验 中 所 用 药 品 不 得 随 意 散 失 遗 弃, 以 免 污 染 环 境, 影 响 身 体 健 康 实 验 结 束 后 要 细 心 洗 手, 严 禁 在 实 验 室 内 饮 食 等 (10) 了 解 灭 火 器 种 类 用 途 及 位 置, 学 会 正 确 使 用 一 旦 发 生 火 灾, 不 要 惊 慌 失 措, 应 立 即 采 取 相 应 措 施 首 先 要 立 即 熄 灭 附 近 所 有 的 火 源, 切 断 电 源, 并 移 开 附 近 的 易 燃 物 少 量 溶 剂 ( 几 毫 升 ) 着 火, 可 任 其 烧 完 反 应 容 器 内 着 火, 小 火 时 可 用 湿 布 或 黄 沙 盖 住 瓶 口 灭 火, 火 大 时 根 据 具 体 情 况 选 用 适 当 的 灭 火 器 材 四 氯 化 碳 灭 火 器, 用 以 扑 灭 电 器 内 或 电 器 附 近 火 灾, 但 不 能 在 狭 小 和 不 通 风 的 实 验 室 中 应 用, 因 四 氯 化 碳 在 高 温 时 生 成 剧 毒 的 光 气 ; 此 外 四 氯 化 碳 和 金 属 钠 接 触 也 会 发 生 爆 炸 二 氧 化 碳 灭 火 器, 是 实 验 室 中 最 常 用 的 一 种 灭 火 器, 其 钢 筒 内 装 有 压 缩 的 液 态 二 氧 化 碳, 使 用 时 打 开 开 关, 二 氧 化 碳 气 体 即 会 喷 出, 用 以 扑 灭 有 机 物 及 电 器 设 备 的 着 火 使 用 时 一 手 提 灭 火 器, 一 手 应 握 在 喷 二 氧 化 碳 喇 叭 筒 的 把 手 上, 因 喷 出 的 二 氧 化 碳 压 力 骤 然 降 低 ; 温 度 也 骤 降, 手 若 握 在 喇 叭 筒 上 易 被 冻 伤 泡 沫 灭 火 器, 内 部 分 别 装 有 含 发 泡 剂 的 碳 酸 氢 钠 溶 液 和 硫 酸 铝 溶 液, 使 用 时 将 筒 身 颠 倒, 两 种 溶 液 即 反 应 生 成 硫 酸 氢 钠 氢 氧 化 铝 及 大 量 二 氧 化 碳 泡 沫 喷 出 除 非 大 火, 否 则 通 常 不 用 泡 沫 灭 火 器, 因 后 处 理 比 较 麻 烦 无 论 使 用 何 种 灭 火 器, 皆 应 从 火 的 四 周 开 始 向 中 心 扑 灭 油 浴 和 有 机 溶 剂 着 火 时 绝 对 不 能 用 水 浇, 否 则 会 使 火 焰 蔓 延 开 来 若 衣 服 着 火, 切 勿 奔 跑, 用 厚 的 外 衣 包 裹 使 熄 灭 较 严 重 者 应 躺 在 地 上 ( 以 免 火 焰 烧 向 头 部 ) 用 防 火 毯 紧 紧 包 住, 直 至 熄 灭, 或 打 开 附 近 的 自 来 水 开 关 用 水 冲 淋 熄 灭 烧 伤 严 重 者 应 立 即 送 医 院 治 疗 2. 环 保 守 则 按 照 国 家 环 保 总 局 关 于 加 强 实 验 室 类 污 染 环 境 监 管 的 通 知 的 规 定 2005 年 1 月 1 日 起, 科 研 监 测 ( 检 测 ) 试 验 等 单 位 实 验 室 化 验 室 试 验 场 将 按 照 污 染 源 进 行 管 理, 实 验 室 化 验 室 试 验 场 的 污 染 将 纳 入 环 境 监 管 范 围 实 验 室 排 放 的 废 液 废 气 废 渣 等 虽 然 数 量 不 大, 但 不 经 过 必 要 的 处 理 直 接 排 放, 会 对 环 境 和 人 身 造 成 危 害, 也 不 利 于 养 成 良 好 的 习 惯 因 此 在 实 验 室 必 须 遵 守 实 验 室 环 保 守 则 2

6 (1) 爱 护 环 境 保 护 环 境 节 约 资 源 减 少 废 物 产 生, 努 力 创 造 良 好 的 实 验 环 境, 并 不 对 实 验 室 外 的 环 境 造 成 污 染 (2) 实 验 室 所 有 药 品 中 间 产 品 集 中 收 集 的 废 物 等, 必 须 贴 上 标 签, 注 明 名 称, 防 止 误 用 和 因 情 况 不 明 而 处 理 不 当 造 成 环 境 事 故 (3) 废 液 必 须 集 中 处 理, 应 根 据 废 液 种 类 及 性 质 的 不 同 分 别 收 集 在 废 液 桶 内, 并 贴 上 标 签, 以 便 处 理 严 格 控 制 向 下 水 道 排 放 各 类 污 染 物, 向 下 水 道 排 放 废 水 必 须 符 合 排 放 标 准, 严 禁 把 易 燃 易 爆 和 容 易 产 生 有 毒 气 体 的 物 质 倒 入 下 水 道 (4) 严 格 控 制 废 气 的 排 放, 必 要 时 要 对 废 气 吸 收 处 理 处 理 有 毒 性 挥 发 性 或 带 刺 激 性 物 质 时, 必 须 在 通 风 橱 内 进 行, 防 止 散 逸 到 室 内, 但 排 到 室 外 的 气 体 必 须 符 合 排 放 标 准 (5) 严 禁 乱 扔 固 体 废 弃 物, 要 将 其 分 类 收 集, 分 别 处 理 (6) 接 触 过 有 毒 物 质 的 器 皿 滤 纸 容 器 等 要 分 类 收 集 后 集 中 处 理 (7) 控 制 噪 声, 积 极 采 取 隔 声 减 声 和 消 声 措 施, 使 其 环 境 噪 声 符 合 国 家 规 定 的 城 市 区 域 环 境 噪 声 标 准, 噪 音 应 小 于 70 分 贝 (8) 一 旦 发 生 环 境 污 染 事 件, 应 及 时 处 理 及 上 报 三 实 验 室 事 故 处 理 办 法 在 实 验 中, 一 旦 发 生 了 意 外, 不 要 着 急, 要 沉 着 冷 静 处 理, 发 挥 实 验 室 的 医 药 柜 或 医 药 箱 在 紧 急 情 况 下 的 作 用 为 此, 实 验 室 医 药 箱 应 备 有 下 列 急 救 药 品 和 器 具 : 医 用 酒 精 碘 酒 红 药 水 创 可 贴 止 血 粉 烫 伤 油 膏 ( 或 万 花 油 ) 1% 硼 酸 或 2% 醋 酸 溶 液 1% 碳 酸 氢 钠 溶 液 20% 硫 代 硫 酸 钠 溶 液 70% 酒 精 3% 双 氧 水 等 医 用 镊 子 剪 刀 纱 布 药 棉 棉 签 和 绷 带 等 下 面 介 绍 几 种 实 验 室 内 事 故 发 生 时 的 急 救 处 理 方 法 1. 眼 睛 的 急 救 实 验 室 中 一 般 应 配 有 喷 水 洗 眼 器, 如 果 没 有 洗 眼 器, 那 么 至 少 应 设 一 只 配 有 一 段 软 管 的 洗 涤 槽 学 生 应 该 记 住 最 近 洗 眼 器 或 洗 涤 槽 的 位 置 一 旦 化 学 试 剂 溅 入 眼 内, 立 即 用 缓 慢 的 流 水 彻 底 冲 洗 洗 涤 后 把 病 人 送 往 眼 科 医 院 治 疗 玻 璃 屑 进 入 眼 睛, 绝 不 要 用 手 揉 擦, 尽 量 不 要 转 动 眼 球, 可 任 其 流 泪 也 不 要 试 图 让 别 人 取 出 碎 屑, 用 纱 布 轻 轻 包 住 眼 睛 后, 把 伤 者 送 往 医 院 处 理 2. 烧 伤 的 急 救 烧 伤 的 急 救 方 法 因 原 因 不 同 而 不 同 如 系 化 学 烧 伤, 则 必 须 用 大 量 的 水 充 分 冲 洗 患 处 如 系 有 机 化 合 物 灼 伤, 则 用 乙 醇 擦 去 有 机 物 是 特 别 有 效 的 溴 的 灼 伤 要 用 乙 醇 擦 至 患 处 不 再 有 黄 色 为 止, 然 后 再 涂 上 甘 油 以 保 持 皮 肤 滋 润 酸 灼 伤, 先 用 大 量 水 冲 洗, 以 免 深 部 受 伤, 再 用 稀 NaHCO3 溶 液 或 稀 氨 水 浸 洗, 最 后 用 水 洗 碱 灼 伤, 先 用 大 量 水 冲 洗, 再 用 1% 硼 酸 或 2% 醋 酸 溶 液 浸 洗, 最 后 用 水 洗 明 火 烧 伤, 要 立 即 离 开 着 火 处, 迅 速 用 冷 水 冷 却 轻 度 的 火 烧 伤, 用 冰 水 冲 洗 是 一 种 极 有 效 的 急 救 方 法 如 果 皮 肤 并 未 破 裂, 那 么 可 再 涂 擦 治 疗 烧 伤 用 药 物, 使 患 处 及 早 恢 复 当 大 面 积 的 皮 肤 表 面 受 到 伤 害 时, 可 以 用 湿 毛 巾 冷 却, 然 后 用 洁 净 纱 布 覆 盖 伤 处 防 止 感 染 然 后 立 即 送 医 院 请 医 生 处 理 如 果 着 火, 那 么 要 及 时 灭 火, 万 一 衣 服 着 火, 切 勿 奔 跑, 要 有 目 的 地 走 向 最 近 的 灭 火 毯 或 灭 火 喷 淋 器 用 灭 火 毯 把 身 体 包 住, 火 会 很 快 熄 灭 3. 割 伤 的 急 救 3

7 不 正 确 地 处 理 玻 璃 管 玻 璃 棒 则 可 能 引 起 割 伤 若 小 规 模 割 伤, 则 先 将 伤 口 处 的 碎 玻 璃 片 取 出, 用 水 洗 净 伤 口, 挤 出 一 点 血 后, 再 消 毒 包 扎 ; 也 可 在 洗 净 的 伤 口, 贴 上 创 可 贴, 立 即 止 血 且 易 愈 合 若 严 重 割 伤, 出 血 多 时, 则 必 须 立 即 用 手 指 压 住 或 把 相 应 动 脉 扎 住, 使 血 尽 快 止 住, 包 上 压 定 布, 而 不 能 用 脱 脂 棉 若 绷 带 被 血 浸 透, 不 要 换 掉 在 盖 上 一 块 施 压, 立 即 送 医 院 治 疗 4. 烫 伤 的 急 救 被 火 焰 蒸 汽 红 热 的 玻 璃 或 铁 器 等 烫 伤, 立 即 将 伤 处 用 大 量 的 水 冲 淋 或 浸 泡, 以 迅 速 降 温 避 免 深 部 烧 伤 若 起 水 泡, 不 宜 挑 破 对 轻 微 烫 伤, 可 在 伤 处 涂 烫 伤 油 膏 或 万 花 油 严 重 烫 伤 宜 送 医 院 治 疗 5. 中 毒 的 急 救 若 在 实 验 中 感 到 咽 喉 灼 痛 嘴 唇 脱 色 或 发 绀 胃 部 痉 挛 或 恶 心 呕 吐 心 悸 头 晕 等 症 状 时, 则 可 能 是 中 毒 所 致 因 口 服 引 起 的 中 毒 时, 可 饮 温 热 的 食 盐 水 (1 杯 水 中 放 3-4 小 勺 食 盐 ), 把 手 指 放 在 嘴 中 触 及 咽 后 部, 引 发 呕 吐 当 中 毒 者 失 去 知 觉 或 因 溶 剂 酸 碱 及 重 金 属 盐 溶 液 引 起 中 毒 时, 不 要 使 其 呕 吐 ; 误 食 碱 者, 先 饮 大 量 水 再 喝 些 牛 奶 ; 误 食 酸 者, 先 喝 水, 再 服 Mg(OH)2 乳 剂, 再 饮 些 牛 奶, 不 要 用 催 吐 剂, 也 不 要 服 用 碳 酸 盐 或 碳 酸 氢 盐 重 金 属 盐 中 毒 者, 喝 一 杯 含 有 几 克 MgSO4 的 水 溶 液, 立 即 就 医, 也 不 得 用 催 吐 剂 因 吸 入 引 起 中 毒 时, 要 把 病 人 立 即 抬 到 空 气 新 鲜 的 地 方, 让 其 安 静 地 躺 着 休 息 6. 腐 蚀 的 急 救 身 体 的 一 部 分 被 腐 蚀 时, 应 立 即 用 大 量 的 水 冲 洗 被 碱 腐 蚀 时, 再 用 1% 的 醋 酸 水 溶 液 洗 被 酸 腐 蚀 时, 再 用 1% 的 碳 酸 氢 钠 水 溶 液 洗 另 外, 应 及 时 脱 下 被 化 学 药 品 玷 污 的 衣 服 四. 实 验 室 常 用 玻 璃 仪 器 1. 概 述 精 细 化 工 实 验 中 最 常 用 的 就 是 玻 璃 仪 器 由 于 实 验 中 经 常 需 要 加 热 冷 却 承 受 一 定 的 压 力 接 触 各 种 化 学 试 剂 ( 其 中 有 许 多 腐 蚀 性 的 试 剂 ), 因 此 对 玻 璃 仪 器 的 质 量 及 玻 璃 材 质 均 有 较 高 的 要 求 精 细 化 工 实 验 的 玻 璃 仪 器 一 般 采 用 95 料 或 GG-17 料 耐 高 温 玻 璃 制 造 95 料 是 一 种 低 碱 含 量 的 硼 硅 酸 盐 玻 璃, 不 含 有 钙 镁 锌 及 铅 等 元 素, 具 有 高 度 良 好 的 化 学 稳 定 性 热 稳 定 性 与 机 械 性 能, 常 用 于 制 造 加 热 器 皿 和 技 术 要 求 较 高 的 灯 工 仪 器 ;GG-17 料 其 硅 含 量 在 80% 以 上, 内 部 结 构 稳 定 性 好, 具 有 很 高 的 物 理 性 能 和 化 学 性 能, 由 于 膨 胀 系 数 低, 对 温 度 变 化 的 耐 受 性 好, 用 于 制 造 加 热 器 皿 和 各 种 灯 工 精 密 玻 璃 仪 器 玻 璃 仪 器, 按 其 口 塞 是 否 标 准 磨 口 分 为 普 通 仪 器 及 标 准 磨 口 仪 器 两 类 由 于 标 准 磨 口 仪 器 方 便 互 相 连 接, 严 密 安 全, 我 国 已 普 遍 生 产 和 使 用, 尤 其 在 精 细 有 机 合 成 实 验 中 已 逐 渐 取 代 了 普 通 玻 璃 仪 器 根 据 标 准 磨 口 的 大 小, 玻 璃 仪 器 具 有 不 同 的 型 号, 比 如 10 号 14 号 19 号 24 号 29 号 和 34 号 等 这 些 型 号 是 指 磨 口 最 大 端 的 直 径 ( 单 位 为 mm, 取 最 接 近 的 整 数 ) 有 时 也 用 两 个 数 字 表 示 标 准 磨 口 的 规 格, 如 14/ 30 表 示 磨 口 最 大 端 直 径 D 为 14 mm, 磨 口 锥 体 长 度 H 为 30mm 使 用 标 准 磨 口 仪 器 时 必 须 注 意 以 下 几 点 1 型 号 相 同 的 内 外 磨 口 仪 器 可 以 配 合 联 接, 不 同 型 号 的 磨 口 仪 器 不 能 直 接 联 接, 但 可 以 使 用 两 头 型 号 不 同 的 磨 口 转 接 头 使 它 们 联 接 2 磨 口 部 分 必 须 洁 净, 用 毕 立 即 洗 净, 若 粘 有 固 体 杂 物, 会 使 磨 口 对 接 不 严 密, 导 致 漏 气 若 有 硬 质 杂 物, 更 会 损 坏 磨 口 洗 涤 前 应 先 将 涂 过 的 真 空 润 滑 脂 擦 尽, 然 后 才 能 用 洗 涤 剂 清 洗 否 则, 长 久 放 置, 4

8 会 使 连 接 处 粘 牢, 难 以 拆 开 洗 涤 磨 口 时 不 得 用 粗 糙 的 去 污 粉, 以 免 造 成 磨 口 擦 伤 而 漏 气 3 进 行 真 空 减 压 操 作 时, 磨 口 处 应 涂 以 真 空 润 滑 脂, 以 免 漏 气 其 他 场 合 可 不 涂 润 滑 脂, 以 免 玷 污 反 应 物 或 产 物 若 反 应 中 有 强 碱, 则 应 涂 润 滑 剂, 以 免 磨 口 连 接 处 因 碱 腐 蚀 粘 牢 而 无 法 拆 开 4 安 装 标 准 磨 口 仪 器 时, 应 注 意 安 装 整 齐 和 稳 妥, 使 磨 口 联 接 处 不 受 歪 斜 的 应 力, 避 免 仪 器 折 断 2. 常 见 玻 璃 仪 器 介 绍 按 用 途 分, 常 见 的 玻 璃 仪 器 有 如 下 类 型, 见 表 1 常 见 玻 璃 仪 器 分 类 表 使 用 时, 可 根 据 实 验 需 要, 参 照 有 关 手 册, 合 理 选 择, 图 1 及 图 1( 续 ) 是 常 用 玻 璃 仪 器 的 结 构 简 图, 仅 供 参 考 表 1 常 见 玻 璃 仪 器 分 类 表 类 别 仪 器 名 用 途 玻 璃 量 器 类 量 杯 量 筒 容 量 瓶 大 肚 吸 管 量 瓶 酸 滴 定 管 碱 滴 定 管 自 动 滴 定 管 比 重 瓶 等 用 于 量 取 液 体 定 量 操 作 液 体 玻 璃 烧 器 类 烧 杯 高 型 烧 杯 锥 型 烧 杯 三 角 烧 瓶 圆 底 烧 瓶 平 底 烧 瓶 平 底 蒸 发 皿 圆 底 蒸 发 皿 表 面 皿 等 用 于 实 现 加 热 蒸 发 等 操 作 广 口 瓶 细 口 瓶 集 气 瓶 下 口 瓶 龙 头 瓶 水 准 瓶 污 水 用 于 盛 装 实 验 药 品 试 玻 璃 容 瓶 过 滤 瓶 刻 度 立 瓶 抽 滤 瓶 种 子 瓶 干 燥 器 水 槽 标 剂 中 间 产 物 产 物 和 废 器 类 本 缸 标 本 瓶 染 色 缸 棉 纱 缸 色 层 槽 克 氏 瓶 玻 璃 比 物 等 色 皿 玻 璃 乳 钵 等 玻 璃 蒸 馏 类 蒸 馏 烧 瓶 分 馏 烧 瓶 蒸 馏 水 器 三 口 烧 瓶 四 口 烧 瓶 标 准 组 合 蒸 馏 仪 器 浓 缩 器 旋 转 蒸 发 器 等 用 于 反 应 回 流 蒸 馏 蒸 发 等 玻 璃 冷 球 型 冷 凝 器 直 型 冷 凝 器 蛇 型 冷 凝 器 刺 型 冷 凝 器 螺 旋 凝 类 型 冷 凝 管 等 与 蒸 馏 类 配 合 使 用 玻 璃 漏 分 液 漏 斗 波 纹 漏 斗 过 滤 漏 斗 安 全 漏 斗 锥 形 漏 斗 等 用 于 分 液 加 料 过 滤 斗 类 稳 压 等 玻 璃 管 件 类 试 管 比 色 管 离 心 试 管 调 剂 棒 毛 细 管 等 玻 璃 测 密 度 计 压 力 计 温 度 计 酒 精 计 干 湿 温 度 计 等 用 于 测 量 温 度 密 度 及 量 类 湿 度 等 5

9 图 1 玻 璃 仪 器 的 结 构 简 图 ⑴ B 型 接 头 ⑵ A 型 接 头 ⑶ 空 心 塞 ⑷ 螺 口 管 ⑸ 抽 气 管 ⑹ 蒸 馏 弯 头 ⑺ 牛 角 管 ⑻ 燕 尾 管 ⑼ 真 空 接 液 管 ⑽ 圆 底 烧 瓶 ⑾ 三 口 烧 瓶 ⑿ 锥 形 瓶 ⒀ 搅 拌 器 套 管 ⒁ 梨 形 烧 瓶 ⒂ 三 口 梨 形 瓶 ⒃ 二 口 烧 瓶 ⒄ 三 口 烧 瓶 ⒅ 吸 滤 漏 斗 ⒆ 吸 滤 瓶 ⒇ 二 口 管 (U 形 管 ) 6

10 3. 玻 璃 仪 器 的 清 洗 和 干 燥 实 验 中, 使 用 的 玻 璃 仪 器 必 须 清 洁 干 燥, 因 此 实 验 前 应 对 玻 璃 仪 器 清 洗 和 干 燥 常 用 的 清 洗 方 法 是 用 试 管 刷 和 自 来 水 清 洗, 必 要 时 可 使 用 洗 涤 粉 和 去 污 剂 两 者 均 含 有 表 面 活 性 剂, 去 垢 剂 中 还 含 有 细 小 的 研 磨 料 微 粒, 它 们 对 清 洗 过 程 均 有 帮 助 但 微 粒 会 黏 附 在 玻 璃 器 皿 壁 上, 不 易 被 水 冲 走, 此 时 可 用 2% 的 盐 酸 洗 涤 一 次, 再 用 自 来 水 清 洗 如 果 器 皿 壁 上 存 在 有 机 杂 物, 可 用 有 机 溶 剂 洗 涤 用 有 机 溶 剂 洗 涤 后 的 玻 璃 仪 器, 需 用 洗 涤 剂 溶 液 和 水 洗 涤 以 除 去 残 留 的 溶 剂 尤 其 是 用 过 诸 如 四 氯 化 碳 或 氯 仿 之 类 的 含 氯 有 机 溶 剂 后, 特 别 需 要 再 用 水 冲 洗 干 净 使 用 有 机 溶 剂 清 洗 仪 器 时, 所 用 的 溶 剂 用 量 要 尽 量 少, 最 好 能 使 用 回 收 的 有 机 溶 剂 如 回 收 丙 酮 或 含 水 丙 酮 对 玻 璃 仪 器 进 行 清 洗, 因 为 有 机 溶 剂 多 数 都 是 易 挥 发 和 有 毒 害 的, 而 且 比 较 贵 丙 酮 是 洗 涤 玻 璃 仪 器 时 常 用 的 溶 剂, 切 勿 以 试 剂 级 丙 酮 作 清 洗 之 用 有 时, 通 过 上 述 清 洗 工 作, 仍 不 能 把 顽 固 的 黏 附 在 玻 璃 仪 器 上 的 残 渣 或 斑 迹 洗 净, 这 样 可 使 用 洗 涤 液 清 洗 最 常 用 的 洗 涤 液 由 35g 重 铬 酸 钾 ( 钠 ) 的 饱 和 水 溶 液 溶 于 1L 浓 硫 酸 制 备 而 成 配 制 时 应 把 浓 硫 酸 加 到 重 铬 酸 盐 溶 液 中 当 使 用 洗 涤 液 时, 应 将 少 量 洗 涤 液 加 入 玻 璃 仪 器 中, 并 轻 轻 旋 摇 几 分 钟, 使 仪 器 的 内 壁 均 能 黏 附 有 洗 液, 然 后 将 洗 涤 液 倒 入 废 液 瓶 中, 再 用 大 量 水 冲 洗 玻 璃 仪 器 实 践 表 明, 经 这 样 处 理 的 玻 璃 仪 器, 对 多 数 精 细 合 成 反 应 来 说, 能 满 足 要 求 必 须 指 出, 实 验 中 绝 不 能 盲 目 使 用 化 学 试 剂 或 有 机 溶 剂 来 清 洗 仪 器, 这 样 不 仅 造 成 浪 费, 而 且 还 可 能 带 来 危 险 应 该 根 据 实 验 要 求 及 仪 器 的 实 际 洁 净 程 度 来 确 定 经 过 洗 涤 后 的 仪 器, 再 用 蒸 馏 水 冲 净 后, 进 行 干 燥 处 理 玻 璃 仪 器 干 燥 最 简 便 的 方 法 是 使 其 放 置 过 夜 一 般 洗 净 的 仪 器 倒 置 一 段 时 间 后, 若 没 有 水 迹, 即 可 使 用 若 要 求 严 格 无 水, 可 将 仪 器 放 在 烘 箱 中 烘 干 若 需 快 速 干 燥, 可 用 乙 醇 或 丙 酮 淋 洗 玻 璃 仪 器, 最 后 可 用 少 量 乙 醚 淋 洗, 然 后 用 电 吹 风 吹 干, 吹 干 后 用 冷 风 使 仪 器 逐 渐 冷 却 五 常 见 实 验 装 置 示 意 图 1. 搅 拌 装 置 示 意 图 ( 图 2) 7

11 2. 回 流 装 置 示 意 图 ( 图 3) 图 2 搅 拌 装 置 示 意 图 (a) 不 带 温 度 计 的 搅 拌 装 置 (b) 带 温 度 计 的 搅 拌 装 置 图 3 回 流 装 置 示 意 图 (a) 可 隔 绝 潮 气 的 回 流 装 置 (b) 带 有 吸 收 反 应 中 生 成 气 体 的 回 流 装 置 (c) 可 滴 加 液 体 的 回 流 装 置 3. 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 4) (a) (b) (c) 图 4 普 通 蒸 馏 装 置 示 意 图 (a) 普 通 水 冷 凝 蒸 馏 装 置 (b) 空 气 冷 凝 蒸 馏 装 置 (c) 可 滴 加 料 液 的 蒸 馏 装 置 8

12 4. 精 馏 装 置 示 意 图 ( 图 5) 精 馏 装 置 与 普 通 蒸 馏 装 置 的 主 要 区 别 在 于 有 没 有 使 用 精 馏 柱, 图 5 中, 以 刺 形 精 馏 柱 为 例, 实 验 中 可 据 实 际 情 况 选 中 不 同 类 型 的 精 馏 柱 图 5 精 馏 装 置 1- 温 度 计 2- 蒸 馏 头 3- 冷 凝 器 4- 应 接 管 5- 填 料 式 精 馏 柱 6- 旋 纹 精 馏 柱 7- 接 受 器 8- 刺 形 精 馏 柱 9- 蒸 馏 烧 瓶 5. 水 蒸 气 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 6) 图 6 水 蒸 气 蒸 馏 装 置 1- 玻 璃 管 2- 水 蒸 气 发 生 器 3- 分 液 漏 斗 4- 联 接 玻 璃 管 5- 蒸 馏 头 6- 冷 凝 器 7- 应 接 管 8- 接 受 器 9- 蒸 馏 烧 瓶 10- 加 热 浴 在 实 验 室 中, 也 经 常 使 用 图 7 所 示 的 装 置 进 行 水 蒸 气 蒸 馏, 其 特 点 是 结 构 简 单, 仪 器 少, 但 供 热 集 中 在 水 蒸 气 发 生 上, 比 较 适 合 在 天 热 时 使 用 图 7 水 蒸 气 蒸 馏 简 易 装 置 图 1- 水 蒸 气 发 生 器 2- 安 全 管 3- 连 接 管 4- 冷 凝 管 5- 应 接 管 6- 接 受 器 7- 蒸 馏 烧 瓶 8- 螺 旋 夹 9

13 6. 减 压 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 8) 图 8 减 压 蒸 馏 装 置 示 意 图 1- 温 度 计 2- 蒸 馏 头 3- 冷 凝 管 4- 应 接 管 5- 真 空 表 6- 放 空 阀 7- 阱 8- 组 合 接 受 器 9- 加 热 浴 10- 蒸 馏 烧 瓶 11- 毛 细 管 起 泡 器 7. 气 体 保 护 反 应 蒸 馏 装 置 示 意 图 ( 图 9) 图 9 气 体 保 护 反 应 蒸 馏 装 置 示 意 图 8. 无 水 无 氧 反 应 装 置 示 意 图 ( 图 10) 无 水 无 氧 反 应 主 要 用 于 一 些 敏 感 介 质, 在 没 有 专 用 设 备 的 情 况 下, 可 以 用 干 燥 的 普 通 仪 器 按 图 2-20 组 合 成 图 2-20(1) 是 反 应 装 置 的 辅 件, 反 应 前, 借 助 橡 皮 隔 膜 6 冲 洗 注 射 器, 然 后 将 针 头 1 插 入 橡 胶 隔 膜 2 中, 用 氮 气 冲 洗 仪 器 然 后 拔 出 针 头 插 入 橡 胶 隔 膜 3, 通 入 氮 气 维 持 氮 气 气 氛 反 应 试 剂 从 2 用 注 射 器 加 入, 进 料 速 度 能 通 过 旋 塞 控 制 图 10 无 水 无 氧 反 应 装 置 示 意 图 1- 针 头 2,3,6- 橡 皮 隔 膜 4- 鼓 泡 器 5- 旋 塞 7- 橡 皮 管 10

14 六 精 细 化 工 实 验 中 常 见 的 操 作 技 术 精 细 化 工 实 验 类 型 很 多, 内 容 目 标 各 不 相 同, 但 实 验 中 达 到 同 一 目 的 所 采 用 的 实 验 技 术 却 是 相 似 的 比 如, 两 个 实 验, 尽 管 它 们 的 实 验 内 容 不 一 样, 控 制 的 温 度 也 不 一 样, 但 可 能 均 需 要 加 热 在 实 验 室 中, 实 现 这 两 个 实 验 的 加 热 方 法 是 相 同 或 相 似 的 把 这 些 相 同 或 相 似 的 操 作 技 术 集 中 起 来 学 习, 可 以 对 很 多 实 验 有 指 导 作 用, 因 此, 介 绍 一 些 实 验 中 常 用 的 实 验 操 作 技 术 是 十 分 必 要 的 精 细 化 工 实 验 中 常 见 操 作 技 术 主 要 包 括 加 热 与 冷 却 搅 拌 加 压 与 减 压 过 滤 回 流 与 分 水 蒸 馏 干 燥 结 晶 与 重 结 晶 萃 取 升 华 离 子 交 换 色 谱 离 心 分 离 吸 收 等 下 面 分 别 介 绍 这 些 实 验 操 作 技 术 1. 加 热 与 冷 却 精 细 化 工 的 各 种 实 验 操 作 都 是 在 一 定 的 温 度 条 件 下 进 行 如 果 实 验 温 度 不 是 常 温, 就 必 须 通 过 加 热 或 冷 却 操 作 来 维 持 温 度 1.1 加 热 加 热 可 分 为 直 接 加 热 和 间 接 加 热 直 接 加 热 指 热 源 直 接 将 热 量 传 给 被 加 热 的 实 验 仪 器 的 加 热, 具 有 升 温 速 度 快 的 优 点, 但 容 易 导 致 加 热 不 匀 和 局 部 过 热 ; 间 接 加 热 则 是 通 过 某 种 传 热 介 质 将 热 量 传 给 实 验 仪 器 的 加 热, 具 有 加 热 温 和 稳 定 温 度 易 于 控 制 的 特 点 直 接 加 热 常 用 的 热 源 包 括 酒 精 灯 煤 气 灯 电 热 板 电 炉 马 弗 炉 烘 箱 红 外 线 加 热 器 等, 可 依 据 反 应 条 件 仪 器 类 型 和 介 质 特 性 选 择 对 于 易 燃 易 爆 的 有 机 溶 剂 严 禁 用 明 火 直 接 加 热 ; 吸 滤 瓶 样 品 瓶 冷 凝 管 等 仪 器 不 能 直 接 加 热 在 选 择 热 源 时, 要 考 虑 方 便 安 全 经 济 等 因 素 常 用 直 接 加 热 源 的 最 高 温 度 见 表 2-1 表 2-1 常 用 直 接 加 热 源 的 最 高 温 度 热 源 名 称 最 高 温 度 / 热 源 名 称 最 高 温 度 / 酒 精 灯 1000~1200 电 炉 1800 煤 气 灯 700~1200 管 式 炉 1300 间 接 加 热 中, 采 用 不 同 加 热 介 质 可 以 获 得 不 同 加 热 浴, 常 用 加 热 浴 列 于 表 2-2 表 2-2 加 热 浴 一 览 表 类 别 加 热 介 质 容 器 使 用 温 度 / 注 意 事 项 水 浴 水 铜 锅 等 95 使 用 无 机 盐 水 溶 液 可 提 高 沸 点, 如 饱 和 氯 化 钙 水 溶 液 可 达 到 180 蒸 汽 浴 水 蒸 汽 ( 实 验 室 产 夹 套 等 95 要 及 时 排 放 冷 凝 水 生 ) 普 通 各 种 植 物 油 甘 油 铜 锅 等 以 上 可 冒 烟 或 燃 烧 ; 切 勿 溅 入 水 油 浴 石 蜡 油 等 导 热 导 热 油 铜 锅 等 350 使 用 时, 应 根 据 温 度 范 围 选 用 导 热 油 油 浴 沙 浴 细 沙 铁 盘 高 温 升 温 要 慢, 使 受 热 均 匀, 温 度 很 难 控 制 11

15 盐 浴 亚 硝 酸 钠 (40%) 亚 硝 酸 钠 (7%) 硝 酸 钾 (53%) 混 合 物 精 细 化 学 品 生 产 工 艺 实 验 实 训 指 导 书 不 锈 钢 锅 等 142~680 切 勿 溅 入 水, 应 将 无 机 盐 保 存 于 干 燥 器 中 金 属 浴 低 熔 点 金 属 合 金 铁 锅 金 属 不 同, 温 加 热 至 350 以 上 可 能 氧 化 度 不 同 酸 浴 浓 硫 酸 烧 瓶 250 加 入 30 %--40% K 2 SO 4 可 使 温 度 升 至 300~350 ; 吸 水 后 温 度 下 降 空 气 浴 空 气 电 热 套 等 300 对 沸 点 80 以 上 液 体 均 可 采 用 使 用 热 浴 时, 被 加 热 容 器 不 能 触 及 热 浴 的 底 部 或 器 壁, 热 浴 的 液 面 应 稍 高 于 被 加 热 容 器 内 的 液 面 如 果 加 热 介 质 蒸 发 较 快, 应 及 时 补 充 加 热 介 质 最 常 用 的 热 浴 是 空 气 浴, 如 电 热 套 电 热 套 是 由 玻 璃 纤 维 包 裹 电 热 丝 盘 绕 而 成, 呈 半 球 形, 可 通 过 调 压 器 调 节 加 热 温 度, 常 用 于 反 应 加 热 或 回 流 操 作 中 用 电 热 套 进 行 蒸 馏 时, 随 着 烧 瓶 内 物 质 的 减 少, 容 易 造 成 容 器 壁 过 热 并 产 生 不 良 后 果, 因 而 要 预 防 水 浴 和 油 浴 也 是 实 验 室 常 用 的 加 热 浴 但 使 用 到 钾 钠 等 遇 水 着 火 甚 至 爆 炸 的 物 质 时, 严 禁 用 水 浴 加 热 在 使 用 油 浴 时, 不 能 有 水 混 入, 加 热 时 也 不 能 有 水 溅 入, 以 免 造 成 热 液 体 飞 溅 发 生 烫 伤 在 加 热 或 保 温 过 程 中, 可 通 过 调 节 热 源 与 热 浴 距 离 或 通 过 调 压 器 调 节 电 压 来 控 制 温 度 如 果 需 要 长 时 间 保 持 温 度 恒 定, 那 么 应 采 用 带 自 动 温 控 系 统 的 热 浴 1.2 冷 却 冷 凝 在 精 细 化 工 实 验 中, 回 流 蒸 馏 升 华 结 晶 等 操 作 过 程 中 均 需 要 冷 却, 一 些 放 热 反 应 为 了 维 持 适 宜 的 反 应 温 度, 也 需 要 冷 却 冷 却 是 采 用 冷 却 介 质 使 系 统 降 温 的 操 作 当 被 冷 物 从 气 相 变 为 液 相 时, 称 为 冷 凝 图 11 常 用 的 几 种 冷 凝 管 实 验 中, 常 用 的 冷 却 冷 凝 设 备 是 玻 璃 冷 凝 管 冷 凝 管 的 类 型 有 多 种, 如 图 11 所 示 冷 凝 管 的 冷 凝 面 积 越 大, 冷 凝 效 果 越 好 实 验 中 可 根 据 实 验 需 要 选 取 最 常 用 的 冷 却 介 质 是 水 和 空 气 为 了 实 现 低 温 的 冷 却, 需 要 采 用 一 些 致 冷 用 冷 却 介 质, 比 如 冰 - 水 混 合 物 冷 冻 盐 水 液 氨 干 冰 液 氮 等 不 同 致 冷 用 冷 却 剂 的 致 冷 温 度 范 围 见 表 2-3 实 验 中, 冷 却 剂 可 根 据 冷 却 或 冷 凝 温 度 选 取 若 易 于 冷 却 或 冷 凝, 则 可 以 选 空 气 作 冷 却 介 质 ; 若 冷 凝 冷 却 的 温 度 高 于 常 温, 则 可 以 用 自 来 水 ; 若 低 于 常 温, 则 应 根 据 实 际 情 况 选 用 适 宜 的 致 冷 用 冷 却 剂 12

16 表 2-3 致 冷 用 冷 却 剂 的 组 成 与 冷 却 温 度 冷 却 剂 及 其 组 成 可 冷 却 的 最 低 温 度 / 冷 却 剂 及 其 组 成 可 冷 却 的 最 低 温 度 / 冰 水 混 合 物 ( 碎 冰 ) 0 干 冰 + 丙 酮 -78 氯 化 钠 (1 份 ) + 碎 冰 (3 份 ) 干 冰 + 乙 醚 -100 结 晶 氯 化 钙 (143 份 ) + 碎 冰 (100 份 ) 液 氮 + 乙 醚 -116 液 氨 ( 常 压 蒸 发 ) -33 液 氮 干 冰 + 乙 醇 -72 当 温 度 高 于 -10 时, 可 用 玻 璃 或 瓷 质 容 器 盛 放 冷 却 介 质 ; 当 温 度 要 求 更 低 时, 应 采 用 的 杜 瓦 (Dewar) 瓶 冷 阱 盛 放 冷 却 介 质 ; 当 使 用 低 于 -20 的 冷 却 剂 时, 应 避 免 用 手 直 接 接 触, 以 免 被 冻 伤 ; 当 要 求 长 期 低 温 保 存 物 质 时, 应 将 其 密 封 在 适 当 的 容 器 中, 放 入 冰 箱 除 冰 箱 冷 冻 机 和 杠 瓦 瓶 冷 阱 外, 新 型 半 导 体 致 冷 器 件 已 在 实 验 室 中 应 用 半 导 体 致 冷 又 称 电 子 冷 冻 或 温 差 致 冷 半 导 体 致 冷 器 件 是 由 特 殊 的 半 导 体 材 料 制 成 的, 具 有 无 噪 声, 可 微 型 化, 使 用 方 便, 能 长 时 间 连 续 运 转, 易 实 现 高 精 度 温 度 控 制 等 优 点 目 前, 国 外 生 产 的 半 导 体 致 冷 仪 器 有 数 百 种 之 多, 国 内 也 有 生 产, 最 低 致 冷 温 度 可 达 到 搅 拌 搅 拌 是 指 通 过 外 部 动 力 使 物 料 混 合 均 匀 的 操 作 其 作 用 是 使 体 系 中 不 同 相 的 物 料 充 分 接 触, 或 使 体 系 温 度 或 使 体 系 浓 度 更 加 均 匀, 从 而 提 高 传 质 与 传 质 速 率 及 效 率 对 于 反 应 体 系 来 说, 搅 拌 可 以 避 免 局 部 过 热, 改 善 反 应 状 况, 提 高 反 应 速 率, 减 少 副 反 应 实 验 室 中, 搅 拌 可 以 采 用 手 动 和 电 动 手 动 搅 拌 是 指 用 玻 璃 棒 搅 拌 或 手 摇 操 作 电 动 搅 拌 指 通 过 电 动 搅 拌 器 实 现 搅 拌 操 作 多 数 场 合 采 用 电 动 搅 拌, 操 作 稳 定 且 易 于 控 制 电 动 搅 拌 使 用 的 搅 拌 器 已 经 在 前 面 介 绍 过, 这 里 仅 介 绍 常 用 搅 拌 棒 形 式, 如 图 3-2 所 示 其 中 搅 拌 棒 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ 适 于 在 圆 底 烧 瓶 中 使 用 ; 搅 拌 棒 ⑸ ⑹ 适 于 在 烧 杯 中 使 用 ; 搅 拌 棒 ⑺ 特 别 适 用 于 熔 融 态 物 质 的 分 散, 但 对 高 粘 度 的 体 系 不 适 用 刮 壁 式 搅 拌 棒 ⑷ 和 小 螺 旋 桨 式 搅 拌 棒 ⑶ 适 于 粘 稠 物 料 和 悬 浮 物 料 ; 磁 力 搅 拌 器 ⑻ 能 在 完 全 密 闭 的 装 置 内 进 行 搅 拌, 它 是 由 电 机 驱 动 磁 铁 旋 转, 磁 铁 带 动 磁 石 实 现 搅 拌 的 搅 拌 棒 材 料 多 为 玻 璃 或 金 属, 但 近 年 来 搅 拌 棒 材 料 趋 向 用 聚 四 氟 乙 烯 树 脂 材 料 在 精 细 化 工 实 验 中, 建 议 采 用 聚 四 氟 乙 烯 材 料 的 搅 拌 棒, 因 为 这 种 搅 拌 棒 耐 能 腐 蚀, 并 且 不 像 玻 璃 搅 拌 棒 那 样 易 碎 图 12 常 用 的 搅 拌 棒 形 式 13

17 此 外, 实 验 室 中 也 会 用 到 其 它 一 些 搅 拌 操 作, 比 如, 通 过 气 体 在 液 体 中 鼓 泡 产 生 搅 拌 使 用 振 荡 器 进 行 搅 拌 使 用 超 声 波 产 生 振 荡 等 3. 加 压 与 减 压 精 细 化 工 实 验 都 是 在 一 定 的 压 力 下 进 行 操 作 如 果 实 验 压 力 不 是 常 压, 那 么 就 必 须 通 过 加 压 或 减 压 来 维 持 系 统 的 压 力 3.1 加 压 在 精 细 化 工 实 验 中, 为 满 足 高 于 大 气 压 的 压 力 条 件 需 要 加 压 比 如, 加 压 反 应 加 压 蒸 馏 都 需 要 加 压 操 作 如 果 反 应 物 料 较 少 且 压 力 较 低, 可 采 用 封 管 实 现 加 压 ; 如 果 反 应 物 料 较 多 压 力 较 高, 则 需 要 在 高 压 反 应 釜 中 实 现 加 压 封 管 由 耐 压 玻 璃 制 成, 反 应 温 度 可 达 到 400, 压 力 达 到 2~3MPa 其 操 作 是 将 反 应 混 合 物 用 长 颈 漏 斗 小 心 地 装 入 封 管 底 部, 至 少 保 留 75% 的 剩 余 空 间 再 将 封 管 开 口 端 熔 封, 放 于 管 式 炉 中, 然 后 调 节 温 度 进 行 反 应 反 应 结 束, 待 封 管 冷 却 后 取 出 在 对 眼 睛 有 保 护 情 况 下 ( 戴 上 护 目 镜 ), 将 封 管 上 半 部 分 截 断, 取 出 反 应 物 封 管 加 压 常 用 于 化 合 物 结 构 分 析 中 的 热 裂 解 试 验 等 在 实 验 室 中, 更 多 的 是 利 用 高 压 釜 进 行 加 压 操 作 利 用 高 压 釜 加 压, 操 作 简 便 安 全, 且 易 控 制 高 压 釜 的 釜 体 多 以 高 强 度 的 镍 铬 不 锈 钢 制 成, 耐 腐 蚀 性 能 良 好, 有 0.1L 0.5L 1L 2L 和 5L 等 多 种 规 格 高 压 釜 的 最 高 工 作 压 力 视 具 体 设 备 而 定, 在 9.8~29.4MPa 之 间 出 于 安 全, 高 压 釜 上 配 有 安 全 阀 或 防 爆 膜 高 压 釜 搅 拌 传 动 方 式 最 好 采 用 电 动 磁 力 传 动 如 果 采 用 电 动 机 械 传 动, 则 需 要 解 决 轴 与 釜 之 间 的 动 密 封 问 题, 并 使 最 高 工 作 压 力 降 低 目 前, 玻 璃 高 压 釜 已 面 市, 有 多 种 规 格, 其 釜 体 材 料 为 玻 璃 玻 璃 高 压 釜 的 优 点 是 能 直 接 观 察 反 应 过 程, 并 可 弥 补 不 锈 钢 高 压 釜 在 耐 腐 蚀 方 面 的 不 足 在 使 用 高 压 釜 时, 必 须 严 格 执 行 操 作 规 程 3.2 减 压 或 抽 真 空 在 精 细 化 工 实 验 中, 当 操 作 压 力 低 于 当 地 大 气 压 时, 就 需 要 减 压 操 作 比 如, 减 压 蒸 馏 真 空 干 燥 和 真 空 过 滤 等 都 需 要 减 压 若 真 空 度 要 求 不 高, 则 可 以 通 过 简 易 水 喷 射 式 真 空 泵 实 现 减 压 的 目 的 ; 若 真 空 度 要 求 比 较 高, 则 应 该 采 用 规 格 适 当 的 真 空 泵 真 空 度 是 指 系 统 压 力 比 大 气 压 低 出 的 部 分 真 空 度 越 高, 系 统 的 实 际 压 力 越 低 根 据 压 力 的 大 小, 真 空 可 分 为 粗 真 空 ( 压 力 1000~101325Pa) 次 高 真 空 ( 压 力 0.1~1000Pa) 和 高 真 空 ( 压 力 小 于 0.1Pa) 水 喷 射 式 真 空 泵 是 利 用 静 压 能 与 动 能 的 转 换 原 理 造 成 真 空 的, 即 流 动 越 快 的 地 方 压 力 越 低 的 原 理 当 气 体 被 吸 入 后, 高 速 水 流 会 带 着 吸 入 的 气 体 排 出 泵 外 如 图 13 所 示, 简 易 的 水 流 喷 射 泵 价 格 低 操 作 简 单, 但 耗 水 量 很 大, 抽 气 量 小, 一 般 仅 用 于 抽 滤 在 水 压 较 高 和 温 度 较 低 时, 它 可 以 产 生 0.8~15kPa 的 低 压 循 环 水 真 空 泵 是 以 循 环 水 作 为 工 作 流 体, 依 据 射 流 产 生 真 空, 如 图 3-4 所 示 工 作 时 泵 体 内 需 不 断 补 充 水, 将 水 加 至 箱 体 内 循 环 使 用, 并 定 期 更 换 真 空 泵 长 期 不 用 时, 应 将 水 排 空 并 涂 防 锈 油 循 环 水 真 空 泵 的 真 空 度 受 水 蒸 气 压 的 限 制, 温 度 越 低 真 空 度 越 高, 压 力 可 低 至 0.5~lKPa 实 验 室 使 用 的 循 环 水 真 空 泵 可 以 选 用 多 头 式, 以 便 供 多 人 使 用 14

18 图 13 简 易 水 喷 射 泵 图 14 透 明 式 循 环 水 真 空 泵 ⑴ 玻 璃 材 料 制 作 ⑵ 金 属 材 料 制 作 油 泵 多 为 旋 片 式 真 空 泵, 可 达 到 次 高 真 空 但 使 用 时 应 避 免 易 凝 结 的 蒸 汽 或 腐 蚀 性 气 体 进 入 泵 体 油 泵 一 般 不 能 连 续 工 作 过 长 时 间, 否 则 易 发 热 使 油 挥 发 此 外, 应 定 期 检 修 及 时 换 油 图 15 为 旋 片 式 真 空 泵 的 实 物 图 和 原 理 图 如 果 要 获 得 高 真 空, 就 必 须 采 用 油 扩 散 泵 或 汞 扩 散 泵 图 15 旋 片 式 真 空 泵 图 图 16 安 全 瓶 ⑴ 实 物 图 ⑵ 原 理 图 实 验 室 中 进 行 真 空 操 作 时, 为 防 止 液 体 倒 吸 或 液 柱 压 力 计 内 指 示 液 冲 出, 必 须 在 真 空 泵 和 系 统 之 间 连 接 体 积 较 大 的 安 全 瓶 ( 缓 冲 瓶 ), 如 图 16 所 示 安 全 瓶 通 过 胶 管 玻 璃 管 的 配 合, 分 别 与 系 统 真 空 泵 及 压 力 计 相 连, 为 了 便 于 控 制, 还 通 过 一 带 有 旋 塞 的 玻 璃 管 与 大 气 相 连 如 不 需 要 测 压, 也 可 不 接 接 压 力 计 由 于 真 空 操 作 要 求 系 统 有 良 好 的 气 密 性, 因 此 真 空 装 置 均 采 用 磨 口 接 头, 并 且 实 验 前 应 检 查 是 否 漏 气 操 作 结 束 后, 为 了 防 止 空 气 突 然 进 入 被 加 热 的 装 置, 形 成 有 机 物 蒸 汽 与 空 气 的 爆 炸 性 混 合 物, 引 发 爆 炸, 因 此 必 须 待 系 统 冷 却 至 适 当 温 度 后 再 通 大 气, 压 力 恢 复 常 压 后 才 能 关 真 空 泵 3.3 压 力 测 量 无 论 是 加 压 还 是 减 压 操 作, 实 验 中 常 需 要 测 量 压 力 实 验 室 中 常 用 的 压 力 计 是 液 柱 式 压 力 计, 指 示 剂 有 水 银 四 氯 化 碳 水 酒 精 和 空 气 等 多 种 应 用 最 多 的 是 水 银 液 柱 式 压 力 计, 分 为 开 口 式 和 闭 口 式 两 种 开 口 式 压 力 计, 如 图 17 所 示, 装 有 水 银 的 U 型 管, 一 端 通 常 与 大 气 相 连, 一 端 与 待 测 系 统 相 连 通 常 将 压 力 计 固 定 在 装 有 标 尺 的 金 属 或 木 板 上 为 防 止 汞 蒸 发, 可 在 两 支 管 的 汞 柱 上 面 加 少 量 煤 油 或 水 根 据 两 支 管 水 银 液 柱 的 高 度 差 R( 压 力 计 读 数 ), 可 以 计 算 出 压 力 差, 再 换 算 得 到 系 统 的 压 力 通 常 压 力 计 管 高 为 760mm, 既 可 测 量 表 压 也 可 测 量 真 空 度 使 用 时 应 注 意 防 止 水 银 冲 出 管 外, 一 旦 冲 出, 要 及 时 用 硫 磺 粉 处 理 闭 口 式 压 力 计, 如 图 18 所 示, 其 一 端 封 闭, 另 一 端 接 待 测 系 统, 仅 适 用 于 测 量 真 空 度 汞 作 指 示 液 为 例, 在 封 闭 端 形 成 真 空, 压 力 接 近 于 零 U 型 压 力 计 两 支 管 中 汞 柱 的 高 度 差 ( 压 力 计 读 数 ), 即 为 系 统 内 的 绝 压 闭 口 式 压 力 计 支 管 高 200mm, 用 于 测 量 绝 压 在 200mmHg 以 下 的 压 力 闭 口 式 压 力 计 结 构 紧 凑 使 15

19 用 方 便, 但 水 银 的 装 填 比 较 麻 烦 图 17 开 口 式 压 力 计 图 18 闭 口 式 压 力 计 1- 封 口 2- 标 尺 3- 旋 塞 1,2- 测 压 接 口 3- 标 尺 3.4 压 力 的 稳 定 为 保 持 系 统 内 压 力 恒 定 必 须 使 用 恒 压 器 恒 压 器 如 图 19 所 示, 主 要 部 件 是 置 于 水 银 中 的 浮 筒 2, 它 的 上 端 装 有 一 个 软 橡 皮 塞, 开 动 真 空 泵, 在 预 期 的 压 力 即 将 达 到 时, 关 闭 旋 塞 4, 使 浮 筒 2 内 气 体 与 系 统 隔 开, 从 而 起 到 调 节 真 空 度 的 作 用 当 系 统 内 压 力 降 低 到 一 定 限 度 时, 浮 筒 2 内 气 体 膨 胀, 使 之 上 浮, 将 毛 细 管 3 封 闭 ; 当 系 统 内 压 力 上 升, 浮 筒 下 降, 使 毛 细 管 3 畅 通, 系 统 内 的 气 体 被 抽 走, 压 力 保 持 恒 定 当 压 力 恒 定 的 要 求 较 高 时, 可 将 多 个 恒 压 器 串 联 使 用 图 19 浮 筒 式 恒 压 器 1- 汞 2- 浮 筒 3- 毛 细 管 4- 旋 塞 4. 过 滤 过 滤 是 借 助 多 孔 性 过 滤 介 质 的 选 择 性 受 过 作 用 实 现 固 液 混 合 物 分 离 的 重 要 方 法, 用 于 从 悬 浮 液 体 中 除 去 固 体 杂 质, 或 从 悬 浮 液 体 中 收 集 固 体 物 质 过 滤 可 分 为 常 压 减 压 及 加 压 过 滤 三 种 在 精 细 化 工 实 验 中, 原 料 提 纯 以 及 粗 产 品 的 精 制 均 可 能 采 用 过 滤 操 作 过 滤 中 使 用 的 多 孔 性 材 料 称 过 滤 介 质 实 验 室 常 用 的 过 滤 介 质 包 括 滤 纸 滤 布 玻 璃 砂 芯 等 在 实 际 应 用 中, 过 滤 介 质 可 依 据 过 滤 条 件 和 待 过 滤 物 料 的 性 质 选 择 滤 纸 是 实 验 室 中 用 应 最 多 的 一 种 过 滤 介 质 滤 纸 分 为 定 性 滤 纸 和 定 量 滤 纸 实 验 中 一 般 用 定 性 滤 纸, 16

20 只 有 在 定 量 分 析 时 才 使 用 定 量 滤 纸 定 量 滤 纸 是 预 先 用 盐 酸 和 氢 氟 酸 处 理 过 除 去 了 大 部 分 杂 质 且 灰 分 含 量 极 少 的 滤 纸 根 据 滤 纸 孔 径 大 小, 可 将 滤 纸 分 为 粗 中 等 较 细 和 细 四 种 规 格, 可 根 据 需 要 选 择 图 20 滤 纸 平 折 示 意 图 图 21 滤 纸 褶 折 示 意 图 当 采 用 圆 锥 形 漏 斗 过 滤 时, 滤 纸 折 叠 方 法 有 两 种, 平 折 法 ( 图 20) 和 褶 折 法 ( 图 21 图 ) 滤 纸 折 叠 操 作 分 别 按 两 图 从 ⑴ 折 到 ⑸ 即 可 平 折 法 适 用 于 普 通 重 力 过 滤, 滤 纸 表 面 光 滑, 滤 渣 易 于 回 收, 但 滤 纸 的 利 用 率 低, 过 滤 速 度 慢 ; 褶 折 法 适 用 于 快 速 过 滤, 滤 纸 利 用 率 高, 过 滤 速 度 快, 但 滤 渣 不 易 回 收 当 过 滤 强 氧 化 性 强 酸 性 和 强 碱 性 物 料 时, 必 须 用 玻 璃 布 石 棉 布 或 无 纺 布 ( 聚 丙 烯 尼 龙 ) 等 代 替 滤 纸 对 于 非 强 碱 性 悬 浮 液, 也 可 使 用 玻 璃 坩 埚 或 砂 芯 漏 斗 等 进 行 过 滤 当 过 滤 含 较 大 颗 粒 的 物 料 时, 可 以 不 用 滤 纸, 而 在 漏 斗 的 颈 部 放 不 量 疏 松 的 棉 花 或 玻 璃 丝 等 代 替 滤 纸 当 过 滤 含 有 极 细 或 有 粘 性 固 体 颗 粒 的 物 料 时, 为 了 加 快 过 滤 速 度, 过 滤 前 可 进 行 静 置 沉 降 处 理, 过 滤 中 先 过 滤 上 层 较 为 澄 清 的 部 分, 再 过 滤 下 层 固 含 量 多 的 部 分 若 过 滤 目 的 是 除 去 固 体 颗 粒, 则 为 了 加 快 过 滤 速 度, 可 考 虑 在 待 过 滤 料 液 中 加 入 硅 藻 土 石 棉 丝 玻 璃 丝 等 助 滤 物 质, 使 滤 饼 有 足 够 的 孔 隙 率, 减 少 过 滤 阻 力 4.1 常 压 过 滤 常 压 过 滤 是 指 操 作 压 力 为 当 地 大 气 压 的 过 滤 操 作, 由 于 常 压 过 滤 的 推 动 力 是 重 力, 因 此 也 称 重 力 过 滤 为 提 高 常 压 过 滤 的 推 动 力 需 要 尽 可 能 保 持 较 高 的 料 液 高 度 但 在 圆 锥 形 漏 斗 过 滤 时, 料 液 高 度 不 能 高 出 滤 纸 的 高 度, 否 则 会 污 染 滤 液 常 压 过 滤 多 采 用 圆 锥 形 玻 璃 漏 斗 和 滤 纸 实 现 操 作 方 法 是 将 滤 纸 按 一 定 方 法 折 叠 好, 轻 轻 放 入 漏 斗 中, 17

21 其 边 缘 要 比 漏 斗 边 缘 略 低, 先 对 滤 纸 进 行 润 湿, 再 过 滤 4.2 减 压 过 滤 减 压 过 滤 是 指 在 过 滤 介 质 下 游 减 压 的 过 滤 操 作 由 于 过 滤 的 推 动 力 是 过 滤 介 质 上 下 游 的 压 力 差, 因 此 比 重 力 过 滤 的 推 动 力 大 减 压 过 滤 装 置 如 图 22 所 示 实 验 中, 可 根 据 实 验 需 要 选 用 合 适 的 布 氏 漏 斗 型 号 过 滤 前 将 滤 纸 剪 好, 平 铺 在 布 氏 漏 斗 的 布 孔 底 面 上, 滤 纸 大 小 以 刚 好 覆 盖 布 氏 漏 斗 布 孔 底 面 的 全 部 滤 孔 为 宜, 如 图 23 所 示 过 滤 时, 先 湿 润 滤 纸, 接 真 空 系 统, 开 真 空 泵, 使 滤 纸 紧 贴 在 漏 斗 上, 再 小 心 把 待 过 滤 物 料 倒 入 漏 斗, 使 固 体 均 匀 分 布 在 整 个 滤 纸 面 上, 一 直 抽 气 到 几 乎 没 有 液 体 滤 出 为 止 过 滤 的 真 空 度 可 由 阀 门 4 进 行 调 节 起 初 抽 气 时, 真 空 度 不 可 过 高, 以 防 止 滤 纸 被 吸 破 图 22 减 压 过 滤 装 置 图 23 滤 纸 放 置 示 意 图 1- 吸 滤 瓶 2- 布 氏 漏 斗 3- 连 接 管 4- 放 空 阀 5- 安 全 瓶 1- 布 氏 漏 斗 2- 滤 纸 3- 吸 滤 瓶 4.3 热 过 滤 热 过 滤 是 指 在 较 高 温 度 下 进 行 的 过 滤 操 作 主 要 用 来 从 悬 浮 液 中 过 滤 除 去 不 溶 性 杂 质 以 制 备 澄 清 的 溶 液, 或 处 理 在 温 度 降 低 时 可 能 有 结 晶 析 出 的 悬 浮 体 系, 或 含 有 悬 浮 颗 粒 的 饱 和 溶 液 物 料, 其 过 滤 操 作 必 须 使 用 热 过 滤 图 24 褶 折 滤 纸 及 保 温 滤 液 的 热 过 滤 图 25 使 用 保 温 漏 斗 的 热 过 滤 实 验 中 热 过 滤 的 实 现 主 要 有 两 种 途 径 第 一, 对 于 温 度 较 高 的 待 过 滤 物 料, 采 用 褶 折 法 折 叠 滤 纸, 进 行 快 速 过 滤 使 过 滤 过 程 缩 短, 从 面 使 整 个 过 滤 过 程 在 较 高 的 温 度 下 进 行, 如 图 24 所 示 ; 第 二, 采 用 保 温 漏 斗, 使 过 滤 在 保 温 下 进 行, 如 图 25 所 示 当 然, 也 可 以 将 两 者 结 合 使 用 热 过 滤 中 必 须 注 意 三 点 第 一, 常 压 热 过 滤 时 应 尽 量 使 用 颈 短 且 粗 的 漏 斗, 以 防 止 结 晶 析 出, 堵 塞 漏 斗 第 二, 减 压 热 过 滤 时 压 力 不 要 太 低, 以 防 止 过 滤 下 游 的 溶 剂 蒸 发 过 快, 另 外, 减 压 热 过 滤 中 必 须 接 缓 冲 瓶, 必 要 时 还 要 使 用 冷 阱 冷 却 缓 冲 瓶 以 回 收 蒸 发 的 溶 剂 第 三, 为 了 防 止 过 滤 上 游 的 溶 剂 蒸 发 和 热 量 散 失 过 快, 热 过 滤 时 可 将 漏 斗 口 用 表 面 皿 盖 住 5. 回 流 与 分 水 18

22 5.1 回 流 回 流 是 使 蒸 出 的 液 体 蒸 气 冷 凝 成 液 体 再 回 到 物 料 主 体 的 操 作 回 流 操 作 是 在 液 体 的 沸 点 下 进 行 的 为 了 避 免 液 体 气 化 逸 出, 常 需 要 采 用 回 流 操 作 回 流 装 置 常 用 有 三 种, 见 前 图 3, 在 实 验 中 可 根 据 需 要 选 取 回 流 时, 冷 凝 措 施 通 常 是 让 冷 却 水 自 下 而 上 通 过 球 形 冷 凝 管 的 夹 套, 蒸 汽 在 冷 凝 管 中 冷 凝 ; 加 热 方 式 可 根 据 烧 瓶 内 液 体 的 特 性 和 沸 点 的 高 低 选 用, 比 如 水 浴 油 浴 或 石 棉 网 直 接 加 热 等 在 回 流 时, 为 了 防 止 暴 沸 需 要 在 烧 瓶 内 加 入 几 粒 沸 石, 另 外 应 控 制 上 升 蒸 汽 在 冷 凝 管 中 的 高 度, 以 不 超 过 两 个 球 为 宜 5.2 分 水 分 水 是 指 在 回 流 的 基 础 上, 利 用 密 度 差 别 实 现 水 与 其 它 液 体 分 离 的 操 作 在 精 细 化 工 实 验 中, 为 了 使 反 应 向 有 利 的 方 向 进 行, 常 利 用 加 热 回 流 的 方 法 借 助 分 水 器 分 离 出 生 成 的 水 分 有 时 为 了 控 制 反 应 温 度 或 降 低 反 应 体 系 中 水 含 量, 可 通 过 加 入 适 当 的 溶 剂, 与 水 形 成 共 沸 混 合 物, 从 而 带 走 热 量 并 蒸 除 反 应 生 成 的 水, 所 用 溶 剂 既 可 以 为 反 应 介 质 也 可 以 为 专 门 的 带 水 剂 当 溶 剂 密 度 比 水 小 时 ( 如 苯 甲 苯 ), 可 采 用 图 26⑴ 所 示 的 分 水 器, 少 量 水 可 直 接 计 量, 也 可 由 底 部 旋 塞 放 出 当 溶 剂 密 度 比 水 大 时 ( 如 氯 仿 四 氯 化 碳 等 ), 可 采 用 图 26⑵ 和 图 26⑶ 所 示 的 分 水 器, 但 在 使 用 前 必 须 用 所 选 溶 剂 充 满 分 水 器, 以 避 免 生 成 的 水 流 回 反 应 器 图 26 分 水 装 置 示 意 图 6. 蒸 馏 蒸 馏 是 利 用 各 组 分 挥 发 能 力 的 不 同, 实 现 均 相 液 体 混 合 物 分 离 的 操 作 在 精 细 化 工 实 验 中, 原 辅 材 料 和 中 间 体 往 往 是 混 合 液 体, 为 了 符 合 反 应 对 纯 度 的 要 求, 经 常 需 要 将 它 们 分 离, 另 外 从 液 体 混 合 产 物 中 分 离 出 目 标 产 物 并 达 到 指 定 的 组 成, 也 常 用 到 蒸 馏 蒸 馏 是 实 现 均 相 液 体 混 合 物 分 离 最 常 见 的 操 作 与 其 它 分 离 纯 化 的 方 法 相 比, 蒸 馏 具 有 操 作 简 便 处 理 量 较 大 等 优 点 实 验 室 中 常 用 的 蒸 馏 操 作 有 四 种, 包 括 简 单 蒸 馏 真 空 ( 减 压 ) 蒸 馏 精 馏 ( 分 馏 ) 和 水 蒸 气 蒸 馏 简 单 蒸 馏 适 合 于 分 离 要 求 不 高 的 场 合 或 易 于 分 离 的 场 合, 只 有 当 待 分 离 的 混 合 物 中, 各 组 分 的 沸 点 之 差 大 于 80 时, 使 用 简 单 蒸 馏 才 能 获 得 较 高 的 分 离 效 果 当 分 离 要 求 较 高 或 挥 发 能 力 相 差 不 大 时, 必 须 采 用 精 馏 ( 分 馏 ) 在 实 验 室 中, 两 者 的 不 同 在 于, 前 者 只 使 用 普 通 冷 凝 器, 而 后 者 必 须 使 用 分 馏 柱 减 压 蒸 馏 主 要 用 于 热 敏 性 的 物 系 分 离 因 为 减 压 有 利 于 操 作 温 度 降 低 通 常, 分 离 常 压 沸 点 很 高 的 物 系 时, 需 要 进 行 减 压 蒸 馏 对 于 分 离 热 敏 性 的 物 系 时, 还 可 考 虑 用 旋 转 浓 缩 蒸 发 器 进 行 蒸 馏 当 分 离 双 组 分 混 合 液 存 在 恒 沸 组 成 时, 蒸 馏 分 离 效 果 不 好, 可 以 采 用 特 殊 蒸 馏, 如 第 三 组 分 的 恒 沸 蒸 馏 或 萃 取 精 馏 进 行 分 离 19

23 6.1 简 单 蒸 馏 简 单 蒸 馏 是 将 均 相 混 合 液 体 进 行 一 次 部 分 气 化 和 冷 凝 的 分 离 操 作, 通 常 在 常 压 下 操 作, 其 流 程 如 前 图 4 所 示 待 分 离 的 液 体 混 合 物 加 入 蒸 馏 烧 瓶 中, 加 热 至 沸 腾, 产 生 的 蒸 汽 经 冷 凝 管 冷 凝, 作 为 馏 出 产 品 如 果 混 合 物 中 有 多 个 组 分, 那 么 可 以 根 据 沸 程 变 化, 使 用 多 个 接 受 器, 分 别 接 收 不 同 的 馏 出 产 品 必 须 指 出, 蒸 馏 时 必 须 搅 拌 良 好 或 加 入 助 沸 物, 以 引 入 气 化 中 心, 确 保 液 体 平 稳 沸 腾, 避 免 发 生 暴 沸 现 象 若 一 旦 发 生 暴 沸, 则 会 产 生 大 量 气 泡, 并 夹 带 着 液 体 冲 出, 使 蒸 馏 失 败, 甚 至 发 生 危 险 6.2 减 压 蒸 馏 减 压 蒸 馏 是 指 操 作 压 力 低 于 大 气 压 力 的 蒸 馏 过 程, 也 叫 真 空 蒸 馏 蒸 馏 是 在 沸 点 下 进 行 的 有 些 高 沸 点 或 低 熔 点 有 机 物, 在 达 到 常 压 沸 点 前 会 发 生 分 解 氧 化 重 排 聚 合 等 反 应 因 此, 这 类 物 质 混 合 液 体 的 分 离 必 须 通 过 降 低 操 作 压 力 实 现 降 低 操 作 温 度 的 办 法 进 行 蒸 馏 减 压 蒸 馏 的 流 程 如 前 图 8 所 示 在 减 压 蒸 馏 时, 必 须 特 别 注 意 安 全 操 作, 严 格 按 操 作 规 程 操 作 在 减 压 蒸 馏 中, 切 勿 使 用 有 裂 缝 或 薄 厚 不 匀 的 玻 璃 仪 器, 以 避 免 这 类 玻 璃 仪 器 在 承 受 一 定 外 压 后 可 能 引 起 的 内 向 爆 炸, 防 止 引 起 人 身 伤 害 及 其 他 事 故 例 如, 减 压 蒸 馏 中, 不 可 以 用 平 底 烧 瓶 作 蒸 馏 用 容 器 6.3 水 蒸 汽 蒸 馏 水 蒸 馏 蒸 馏 是 指 用 水 蒸 气 作 热 源 的 蒸 馏 操 作 该 方 法 主 要 用 于 从 混 合 物 中 分 离 出 不 溶 或 难 溶 于 水 的 挥 发 性 物 质 比 如, 从 固 体 无 机 盐 生 物 残 体 树 脂 状 反 应 混 合 物 等 中 提 取 挥 发 性 物 质 其 特 点 是, 操 作 温 度 低 于 水 及 挥 发 性 物 质 的 沸 点, 因 此, 操 作 温 度 始 终 小 于 100 水 蒸 气 的 装 置 图 如 前 图 6 和 图 7 所 示 水 蒸 汽 蒸 馏 主 要 用 于 以 下 三 种 情 况 分 离 第 一, 在 混 合 物 中 含 有 大 量 固 体, 通 常 不 适 宜 用 蒸 馏 过 滤 萃 取 等 方 法 分 离, 比 如, 从 固 体 无 机 盐 中 提 取 挥 发 性 物 质 ; 第 二, 在 混 合 物 中 含 有 焦 油 状 物 质, 不 宜 用 蒸 馏 过 滤 萃 取 等 方 法 分 离, 比 如, 从 生 物 残 体 树 脂 状 反 应 混 合 物 等 中 提 取 挥 发 性 物 质 ; 第 三, 在 常 压 下, 混 合 物 的 沸 点 比 较 高, 蒸 馏 时 会 发 生 分 解 的 高 沸 点 有 机 物 的 分 离, 比 如, 从 含 有 邻 硝 基 苯 酚 和 2,4- 二 硝 基 苯 酚 的 苯 溶 液 中 提 取 挥 发 性 的 邻 硝 基 苯 酚 ( 熔 点 45, 沸 点 214~215 ) 在 上 述 三 情 况 下, 水 蒸 汽 蒸 馏 比 普 通 蒸 馏 效 果 好, 但 能 耗 较 大, 操 作 不 易 控 制 使 用 水 蒸 汽 蒸 馏 时, 待 分 离 物 质 必 须 具 备 下 列 条 件 :1 常 温 下 不 溶 或 微 溶 于 水 ;2 在 操 作 温 度 下 长 时 间 与 水 接 触 而 不 发 生 化 学 变 化 ; 3 具 有 一 定 的 蒸 汽 压, 在 近 100 时 其 蒸 汽 压 应 不 小 1.3kPa 如 果 在 100 时 待 分 离 物 质 的 蒸 气 压 仍 较 低, 则 可 利 用 过 热 蒸 汽 来 进 行 蒸 馏 水 蒸 汽 的 冷 凝 潜 热 较 大, 故 水 蒸 汽 蒸 馏 操 作 应 采 用 高 效 冷 凝 管 另 外, 水 蒸 汽 蒸 馏 的 速 率 不 要 太 快, 以 每 秒 2~3 滴 馏 出 液 的 速 率 为 宜 为 了 防 止 水 蒸 汽 过 多 地 在 蒸 馏 烧 瓶 中 冷 凝, 可 以 小 火 加 热 蒸 馏 烧 瓶, 如 前 图 精 馏 精 馏 是 将 混 合 液 体 进 行 多 次 部 分 气 化 和 多 次 冷 凝 的 分 离 操 作, 装 置 图 如 前 图 5 所 示 精 馏 在 操 作 上 与 普 通 蒸 馏 的 区 别 就 在 于 使 用 了 分 馏 柱, 因 此 也 称 为 分 馏 主 要 用 于 多 组 分 混 合 液 的 分 离 难 分 离 的 混 合 液 及 分 离 要 求 很 高 的 场 合 目 前, 精 密 分 馏 装 置 已 能 将 沸 点 相 差 仅 1~2 的 混 合 物 分 开 分 馏 柱 类 型 很 多, 可 根 据 分 离 的 难 度 分 离 要 求 以 及 操 作 压 力 等 进 行 选 择 值 得 注 意 的 是, 为 达 到 预 期 的 分 馏 效 果, 必 须 保 持 分 馏 柱 中 有 一 定 的 回 流 液 体 量 20

24 7. 干 燥 干 燥 是 指 利 用 加 热 或 加 入 干 燥 剂 等 方 法 除 去 物 料 中 湿 分 ( 通 常 是 水 ) 的 操 作 被 干 燥 对 象 可 以 是 气 体 液 体 或 固 体 如 溶 剂 除 水 固 体 产 品 除 水 气 体 中 除 去 水 蒸 气 等, 都 需 要 通 过 干 燥 实 现 常 用 干 燥 方 法 包 括 自 然 晾 干 法 红 外 线 干 燥 法 加 热 烘 干 法 冷 凝 法 冷 冻 法 真 空 干 燥 法 分 子 筛 脱 水 法 以 及 干 燥 剂 脱 水 法 等 实 验 室 中 常 用 的 干 燥 方 法 是 干 燥 剂 脱 水 法 干 燥 强 度 和 干 燥 容 量 是 评 价 干 燥 剂 的 重 要 指 标 干 燥 强 度 是 指 干 燥 剂 干 燥 湿 物 料 所 能 达 到 的 程 度 通 常 用 干 燥 剂 吸 水 后 湿 物 料 表 面 的 水 蒸 汽 压 表 示, 湿 物 料 表 面 的 水 蒸 汽 压 越 低, 干 燥 强 度 越 大 干 燥 容 量 则 是 指 单 位 质 量 干 燥 剂 能 够 吸 收 的 水 分 量 吸 收 水 分 量 越 多, 其 干 燥 容 量 越 大 在 选 择 干 燥 剂 时, 干 燥 剂 的 干 燥 容 量 和 干 燥 强 度 均 要 尽 可 能 大, 干 燥 后 易 与 被 干 燥 物 分 离, 不 与 被 干 燥 物 发 生 反 应 除 干 燥 剂 种 类 外, 干 燥 剂 的 颗 粒 大 小 干 燥 温 度 接 触 时 间 等 对 干 燥 效 果 也 有 影 响 7.1 气 体 的 干 燥 气 体 的 干 燥 可 以 通 过 图 27 及 图 28 所 示 的 装 置 实 现 当 用 液 体 干 燥 剂 时, 图 3-17 适 合, 比 如 氩 气 氮 气 氦 气 氯 气 等 气 体 干 燥, 可 用 浓 硫 酸 作 干 燥 剂 干 燥 方 法 是 让 被 干 燥 气 体 通 过 装 有 浓 硫 酸 的 洗 气 瓶, 即 获 得 干 燥, 浓 硫 酸 的 装 量 不 应 超 过 洗 气 瓶 体 积 的 一 半 当 用 固 体 干 燥 剂 时, 图 3-18 适 合, 操 作 中 干 燥 剂 的 颗 粒 大 小 要 适 当 过 小 则 间 隙 太 小, 气 体 不 易 通 过 ; 过 大 则 减 少 了 干 燥 剂 与 气 体 的 接 触 面 积, 影 响 干 燥 效 果 对 于 易 吸 湿 结 块 的 干 燥 剂 ( 如 五 氧 化 二 磷 ), 应 掺 混 在 石 棉 纤 维 玻 璃 毛 等 惰 性 载 体 上, 以 确 保 气 体 顺 畅 通 过 对 于 冷 凝 温 度 较 高 的 湿 分 ( 比 如, 水 蒸 汽 ), 还 可 用 冷 凝 法 干 燥 该 法 是 借 助 冷 阱 来 降 低 温 度, 使 水 蒸 气 冷 凝 或 凝 固 而 获 得 脱 水 其 优 点 是 可 以 避 免 被 干 燥 气 体 的 污 染, 且 干 燥 效 率 高 常 用 的 冷 却 介 质 包 括 冰 冰 水 - 盐 混 合 物 干 冰 等 比 如, 水 在 -70 时 饱 和 蒸 汽 压 仅 为 0.2Pa, 若 将 被 干 燥 气 体 降 温 至 此 温 度, 则 干 燥 脱 水 效 率 很 高, 而 且 没 有 污 染 气 体 干 燥 还 可 采 用 硅 胶 吸 附 法 分 子 筛 脱 水 法 等 图 27 洗 气 瓶 干 燥 气 体 的 装 置 图 图 28 干 燥 塔 干 燥 气 体 的 装 置 7.2 液 体 的 干 燥 液 体 的 干 燥 方 法 主 要 有 干 燥 剂 法 分 子 筛 法 和 共 沸 蒸 馏 法 等 干 燥 剂 法 是 指 利 用 干 燥 剂 除 去 液 体 中 杂 质 液 体 的 方 法 常 用 干 燥 剂 有 无 水 氯 化 钙 无 水 硫 酸 镁 无 水 硫 酸 钠 碳 酸 钾 氢 氧 化 钠 氢 氧 化 钾 氧 化 钙 金 属 钠 等 无 水 氯 化 钙 吸 水 能 力 大, 价 格 便 宜, 在 实 验 室 常 用, 但 吸 水 速 度 不 快, 不 能 用 于 酸 或 酸 性 物 质 干 燥, 也 不 能 用 于 醛 酯 等 有 机 化 合 物 干 燥 无 水 硫 酸 21

25 镁 可 用 于 醛 酯 等 有 机 化 合 物 干 燥 无 水 硫 酸 钠 干 燥 容 量 大, 但 干 燥 强 度 不 够 大, 适 用 含 水 量 较 多 的 液 体 初 步 干 燥 碳 酸 钾 吸 水 能 力 一 般, 用 于 腈 酮 酯 的 干 燥 氢 氧 化 钠 氢 氧 化 钾 用 于 胺 类 化 合 物 的 干 燥 效 果 好 氧 化 钙 适 用 低 级 醇 的 干 燥 金 属 钠 适 用 乙 醚 脂 肪 烃 和 芳 烃 的 干 燥 操 作 中, 将 颗 粒 状 或 粉 状 干 燥 剂 与 液 体 混 合, 充 分 振 摇, 当 水 分 含 量 降 低 到 符 合 要 求 后 将 干 燥 剂 滤 出 为 了 达 到 干 燥 要 求, 干 燥 剂 实 际 用 量 应 为 理 论 用 量 的 5~10 倍 为 了 提 高 干 燥 效 果, 可 分 批 加 入 干 燥 剂 有 时, 加 入 干 燥 剂 后 会 形 成 水 相, 这 是 由 于 干 燥 剂 吸 水 后 形 成 的 水 相 与 原 溶 液 互 不 相 溶 造 成 的, 操 作 中 可 先 将 水 相 吸 出, 再 加 入 新 鲜 干 燥 剂 继 续 干 燥 分 子 筛 法 是 利 用 分 子 筛 的 选 择 性 除 去 液 体 中 水 等 小 分 子 化 合 物 的 干 燥 方 法 分 子 筛 是 具 有 多 孔 骨 架 结 构 的 沸 石 型 水 合 硅 铝 酸 盐, 骨 架 结 构 中 具 有 孔 径 均 匀 的 通 道 和 排 列 整 齐 内 表 面 积 相 当 大 的 孔 穴 既 有 天 然 的 也 有 人 工 合 成 的 当 混 合 液 体 与 分 子 筛 接 触 时, 只 有 比 孔 穴 孔 径 小 的 分 子 才 能 进 入 孔 穴, 从 而 使 不 同 大 小 的 分 子 得 以 分 离 用 分 子 筛 除 去 有 机 溶 液 中 的 水 分 是 实 验 室 中 常 用 的 方 法 常 用 分 子 筛 的 型 号 包 括 3A 4A 和 5A 三 种 型 号, 其 孔 径 分 别 为 0.32~0.33nm 0.42~0.47nm 和 0.49~0.55nm 它 们 具 有 脱 水 快 容 量 大 可 再 生 及 可 做 成 各 种 形 状 的 特 点 用 分 子 筛 干 燥 液 体 时, 通 常 将 分 子 筛 散 放 于 待 干 燥 的 液 体 中, 充 分 振 摇, 干 燥 一 定 时 间 后 过 滤 分 离 也 可 将 分 子 筛 装 入 干 燥 过 的 细 长 棉 布 袋, 再 放 入 待 干 燥 的 液 体 中, 干 燥 后 将 袋 子 取 出 即 可 当 分 子 筛 干 燥 能 力 减 弱 到 一 定 值 后, 必 须 再 生 实 验 室 再 生 方 法 主 要 是 在 真 空 条 件 下 或 干 燥 的 空 气 中, 加 热 至 400 这 种 方 法 温 度 高, 会 缩 短 分 子 筛 的 使 用 寿 命, 工 业 上 已 普 遍 采 用 变 压 吸 附 法 在 温 和 的 条 件 下 进 行 再 生 在 精 细 化 工 实 验 中, 采 用 共 沸 蒸 馏 法 除 去 液 体 中 水 分 的 方 法 也 比 较 常 用 方 法 是 向 待 分 离 液 体 中 加 入 某 种 能 与 水 形 成 共 沸 物 ( 通 常 是 低 沸 物 ) 的 物 质 作 为 挟 带 剂, 然 后 进 行 蒸 馏, 蒸 出 共 沸 物 以 除 去 水 分 例 如, 制 备 无 水 乙 醇 就 可 以 采 用 共 沸 蒸 馏 法 普 通 酒 精 是 乙 醇 和 水 恒 沸 点 混 合 物, 即 共 沸 物, 含 乙 醇 95.57%( 质 量 分 数, 下 同 ) 和 水 4.43%, 它 的 沸 点 是 78.15, 比 无 水 乙 醇 的 沸 点 (78.5 ) 低 制 备 无 水 酒 精 的 方 法 是 在 普 通 酒 精 中 加 入 一 定 量 的 苯, 再 进 行 蒸 馏 于 64.9 沸 腾, 蒸 出 苯 乙 醇 和 水 的 三 元 恒 沸 混 合 物 ( 比 例 为 ), 这 样 可 将 水 全 部 蒸 出 继 续 升 高 温 度, 于 68.3 蒸 出 苯 和 乙 醇 的 二 元 混 合 物 ( 比 例 为 ), 可 将 苯 全 部 蒸 出 最 后 升 高 温 度 到 78.5, 蒸 出 的 是 无 水 乙 醇 金 属 钠 氧 化 钙 氢 化 钙 和 五 氧 化 二 磷 等 由 于 可 与 水 反 应 生 成 稳 定 的 化 合 物, 因 而 具 有 很 高 的 干 燥 强 度 一 些 不 与 此 类 干 燥 剂 作 用 的 液 体, 如 二 氯 甲 烷 二 硫 化 碳 乙 腈 等, 在 这 些 干 燥 剂 的 存 在 下 通 过 蒸 馏 可 彻 底 除 去 水 分 在 实 验 室 中, 无 水 酒 精 就 可 以 用 此 法 制 备, 具 体 操 作 是 在 95.57% 酒 精 中 加 入 生 石 灰, 先 通 过 加 热 回 流 使 酒 精 中 的 水 跟 氧 化 钙 反 应, 生 成 氢 氧 化 钙 以 除 去 水 分, 然 后 再 通 过 蒸 馏 即 可 获 得 99.5% 的 无 水 酒 精 如 果 需 要 继 续 去 掉 残 留 的 少 量 水, 那 么 可 以 加 入 金 属 镁 来 处 理 获 得 100% 乙 醇, 叫 做 绝 对 酒 精 7.3 固 体 的 干 燥 许 多 精 细 化 学 品, 如 医 药 染 料 颜 料 助 剂 洗 涤 剂 食 品 添 加 剂 等 对 水 分 ( 或 其 它 湿 分 ) 含 量 有 一 定 的 要 求, 必 须 进 行 干 燥 固 体 干 燥 方 法 很 多, 实 验 中 可 根 据 被 干 燥 物 质 的 性 质 选 择 ⑴ 自 然 晾 干 自 然 晾 干 是 最 简 便 经 济 的 干 燥 方 法 其 操 作 是 将 滤 饼 压 干, 薄 薄 地 摊 开 在 滤 纸 上, 盖 上 另 一 张 滤 纸, 22

26 在 空 气 中 晾 干 即 可 该 方 法 干 燥 动 力 小, 适 用 于 熔 点 较 低 对 热 不 稳 定 且 易 干 燥 的 物 质, 尤 其 是 用 于 除 去 固 体 中 的 乙 醚 丙 酮 等 低 沸 点 溶 剂 ⑵ 加 热 干 燥 加 热 干 燥 是 指 通 过 供 热 移 去 混 合 物 中 湿 分 的 操 作 供 热 方 法 可 以 是 导 热 对 流 辐 射 及 介 电 等 多 种 方 式 电 热 烘 箱 适 用 于 热 稳 定 的 固 体 物 质 的 干 燥, 加 热 温 度 应 至 少 低 于 待 干 燥 物 熔 点 20~30, 以 免 变 色 或 分 解 一 般 温 度 波 动 范 围 为 5~10, 升 温 时 的 余 热 会 使 温 度 超 过 预 定 温 度, 操 作 中 应 在 温 度 相 对 恒 定 时 放 入 待 干 燥 物, 并 且 尽 量 避 免 放 入 含 湿 量 很 高 的 待 干 燥 物, 以 防 止 烘 箱 锈 蚀 除 外, 气 流 干 燥 器 红 外 灯 红 外 烤 箱 微 波 炉 等 也 是 实 验 室 常 用 的 固 体 干 燥 设 备 气 流 干 燥 器 是 靠 热 风 的 对 流 作 用 干 燥, 干 燥 速 率 比 普 通 电 热 烘 箱 快 红 外 灯 红 外 烤 箱 属 辅 助 干 燥 设 备, 具 有 干 净 卫 生 和 热 效 率 高 的 特 点, 但 表 面 易 于 过 热 微 波 炉 属 于 介 电 加 热 干 燥 设 备, 主 要 适 用 于 含 水 物 料 的 干 燥, 操 作 干 净 卫 生 热 效 率 极 高, 由 于 微 波 加 热 的 热 量 是 从 内 向 外 传 递 的, 因 此 能 够 保 持 良 好 的 外 观 性 状 图 29 玻 璃 干 燥 器 图 30 真 空 干 燥 器 ⑶ 干 燥 器 内 干 燥 与 保 干 不 宜 加 热 含 水 量 很 少 且 较 难 干 燥 的 固 体 物 料 可 在 干 燥 器 中 进 行 干 燥 干 燥 器, 如 图 29 所 示, 底 部 放 有 干 燥 剂, 瓷 板 上 放 置 待 干 燥 物 常 用 的 干 燥 剂 有 氯 化 钙 硅 胶 等 如 果 干 燥 要 求 比 较 高, 那 么 可 以 使 用 真 空 干 燥 器 进 行 干 燥 真 空 干 燥 器 如 图 30 所 示, 比 一 般 干 燥 器 的 干 燥 强 度 大 得 多 真 空 干 燥 过 程 中, 通 过 顶 部 活 塞 控 制 干 燥 器 内 达 到 一 定 的 真 空 度, 关 上 活 塞, 放 置 一 定 时 间, 直 至 达 到 干 燥 要 求 干 燥 结 束 后, 在 通 入 空 气 时, 应 尽 量 缓 慢, 以 免 空 气 吹 散 被 干 燥 的 物 质 如 果 一 次 干 燥 不 能 达 到 要 求, 可 以 重 复 以 上 操 作 干 燥 器 也 常 用 于 酸 酐 甘 油 五 氧 化 二 磷 等 易 吸 潮 物 料 的 保 干 图 31 真 空 干 燥 枪 1- 被 干 燥 物 质 2- 干 燥 剂 23

27 ⑷ 减 压 恒 温 干 燥 枪 干 燥 法 减 压 恒 温 干 燥 枪 干 燥 法 效 率 很 高, 特 别 适 于 干 燥 少 量 样 品 干 燥 枪 如 图 31 所 示 使 用 时 将 样 品 放 在 夹 层 内, 连 接 盛 有 五 氧 化 二 磷 等 干 燥 剂 的 曲 颈 瓶, 然 后 抽 真 空 关 闭 活 塞, 并 加 热 溶 剂 至 回 流, 使 溶 剂 的 蒸 汽 充 满 夹 层 的 外 层 这 样, 样 品 就 在 恒 温 减 压 下 被 干 燥 干 燥 过 程 中 应 每 隔 一 定 的 时 间 抽 真 空, 以 保 持 真 空 度 ⑸ 流 化 床 干 燥 法 在 干 燥 有 些 固 体 物 料 时, 容 易 聚 集 结 块 并 难 以 粉 碎 可 考 虑 选 用 流 化 床 干 燥 法 比 如 颜 料 医 药 等 需 要 在 高 度 分 散 状 态 下 使 用, 要 求 产 品 干 燥 后 容 易 分 散, 此 时 采 用 流 化 床 干 燥 法 是 比 较 适 宜 的 流 化 床 干 燥 法 的 操 作 过 程 是 : 在 一 个 细 孔 圆 盘 上 放 有 直 径 为 3 5mm 的 玻 璃 珠 和 瓷 珠, 在 圆 盘 底 部 向 上 鼓 风, 使 小 球 在 上 面 呈 流 化 状 态, 待 干 燥 的 浆 状 物 料 由 顶 部 逐 渐 加 入 随 水 分 的 蒸 发 和 气 化 以 及 小 球 之 间 的 滚 动 挤 压, 浆 状 物 料 被 干 燥 成 细 粉 状, 被 热 风 吹 出, 进 入 旋 风 分 离 器 分 离 最 后, 干 燥 好 的 细 粉 落 入 容 器 中 整 个 干 燥 过 程 连 续 进 行, 通 过 调 节 风 量 风 温 加 料 速 度 以 及 换 用 不 同 规 格 的 旋 风 分 离 器 等 可 达 到 不 同 的 干 燥 和 粉 碎 效 果 此 外, 旋 转 闪 蒸 干 燥 法 和 喷 雾 干 燥 法 在 固 体 干 燥 中 也 有 应 用 旋 转 闪 蒸 干 燥 法 是 在 不 断 搅 拌 粉 碎 的 同 时, 蒸 发 物 料 中 的 水 分 喷 雾 干 燥 法 是 将 溶 液 以 雾 状 喷 入 热 气 流 中, 将 溶 剂 蒸 发 的 过 程 上 述 两 法 干 燥 后 的 产 品 分 散 度 均 较 好 8. 结 晶 与 重 结 晶 结 晶 与 重 结 晶 是 纯 化 固 体 物 质 的 最 重 要 方 法 它 们 均 是 利 用 固 体 物 质 在 溶 剂 中 溶 解 度 的 变 化 实 现 目 标 物 质 的 分 离 的 结 晶 主 要 用 于 产 品 的 初 步 分 离, 而 重 结 晶 主 要 用 于 固 体 物 质 的 纯 化 固 体 物 质 在 溶 剂 中 的 溶 解 度 与 温 度 有 密 切 关 系 一 般 是 温 度 升 高, 溶 解 度 增 大 因 此, 如 果 将 热 溶 液 冷 却, 那 么 便 产 生 结 晶 8.1 结 晶 结 晶 是 固 体 物 质 以 晶 体 状 态 从 溶 液 中 析 出 的 过 程 晶 体 的 特 殊 结 构, 使 晶 体 保 持 了 良 好 的 纯 度, 因 此, 可 以 通 过 结 晶 分 离 混 合 物 实 验 中, 反 应 混 合 物 常 常 是 溶 液, 为 了 分 离 出 溶 质, 常 采 用 结 晶 的 方 法 或 蒸 发 与 结 晶 联 合 操 作 的 方 法 结 晶 分 两 个 步 骤, 包 括 晶 核 形 成 和 晶 核 成 长 两 者 均 需 要 在 过 饱 和 条 件 下 进 行 因 此, 结 晶 的 关 键 就 是 造 成 和 控 制 溶 液 的 过 饱 和 状 态 ⑴ 结 晶 方 法 根 据 造 成 溶 液 过 饱 和 的 方 法 不 同, 结 晶 方 法 可 主 要 分 为 以 下 三 种 1 冷 却 法 此 法 是 通 过 降 温 造 成 溶 液 的 过 饱 和 的 适 应 于 溶 解 度 随 温 度 降 低 而 显 著 减 小 的 溶 液 结 晶, 比 如, 硝 酸 钾 等 无 机 盐 2 蒸 发 冷 却 法 此 法 通 过 蒸 发 除 去 部 分 溶 剂, 再 冷 却 达 到 过 饱 和 适 应 于 溶 解 度 随 温 度 降 低 而 变 化 不 大 的 溶 液 结 晶, 比 如, 氯 化 钠 等 无 机 盐 有 时 可 能 只 有 用 蒸 发 的 方 法 3 加 入 第 三 物 质 法 此 法 是 向 原 溶 液 中 加 入 第 三 种 物 质, 该 物 质 加 入 后 能 够 造 成 溶 液 的 过 饱 和 比 如, 向 四 环 素 酸 性 溶 液 中 加 入 氨 水, 当 溶 液 的 ph 值 达 到 4.6~4.8 时, 四 环 素 游 离 碱 就 会 结 晶 析 出 再 如, 卡 那 霉 素 易 溶 于 水 而 难 溶 于 乙 醇, 当 向 卡 那 霉 素 水 溶 液 中 加 入 95% 乙 醇 适 量 时, 溶 液 就 会 变 得 微 浑, 此 时, 加 入 晶 种 并 保 温, 卡 那 霉 素 就 会 结 晶 析 出 24

28 ⑵ 影 响 结 晶 的 因 素 晶 体 的 大 小 及 多 少, 取 决 于 晶 核 形 成 速 度 与 晶 体 成 长 速 度 的 相 对 大 小 通 常, 晶 核 形 成 的 速 度 大 大 高 于 晶 体 成 长 的 速 度 时, 有 利 于 得 到 多 而 小 的 晶 体 ; 反 之, 得 到 少 而 大 的 晶 体 因 此, 所 有 影 响 晶 核 形 成 和 晶 体 成 长 的 因 素 都 会 影 响 到 结 晶 的 速 度 与 结 晶 效 果 归 纳 起 来, 影 响 结 晶 的 因 素 主 要 有 过 饱 和 度 温 度 变 化 的 速 度 搅 拌 速 度 晶 种 及 杂 质 等 1 过 饱 和 度 过 饱 和 度 大 有 利 于 形 成 多 而 小 的 晶 体 ; 反 之, 形 成 少 而 大 的 晶 体 2 冷 却 速 度 快 速 冷 却, 能 够 形 成 较 大 的 过 饱 和 度, 因 此, 冷 却 速 度 越 快, 越 有 利 于 形 成 多 而 小 的 晶 体 ; 反 之, 形 成 粗 大 的 晶 体 3 搅 拌 速 度 搅 拌 速 度 增 加, 既 有 利 于 晶 核 的 形 成, 也 有 利 于 晶 体 的 成 长, 因 此, 保 持 适 当 的 搅 拌 速 度 才 能 达 到 理 想 的 结 晶 效 果 通 常 由 实 验 确 定 适 宜 的 搅 拌 速 度 4 晶 种 在 溶 液 中 加 入 与 结 晶 体 相 同 的 小 晶 体 颗 粒, 称 之 为 晶 种 晶 种 的 加 入, 有 利 于 晶 核 的 形 成, 也 有 利 于 控 制 晶 体 的 形 成 晶 体 的 数 量 和 大 小 5 杂 质 溶 液 中 杂 质 的 存 在, 会 对 结 晶 产 生 不 利 影 响, 杂 质 含 量 越 高, 影 响 越 大, 当 高 到 一 定 程 度 时, 可 能 会 造 成 结 晶 无 法 进 行 因 此, 在 结 晶 时 必 须 预 测 杂 质 可 能 的 影 响, 及 时 消 除, 确 保 结 晶 操 作 的 正 常 进 行 8.2 重 结 晶 利 用 被 提 纯 物 质 在 特 定 溶 剂 中 的 溶 解 度 不 同, 使 被 提 纯 物 质 溶 解 再 从 过 饱 和 溶 液 中 析 出 而 分 离 的 方 法, 称 为 重 结 晶 其 操 作 是 把 固 体 溶 解 在 热 的 溶 剂 中 达 到 饱 和, 再 通 过 冷 却 使 溶 解 度 降 低, 让 溶 液 变 成 过 饱 和 而 析 出 显 然, 重 结 晶 的 关 键 在 于 溶 剂 的 选 择 合 适 的 溶 剂 必 须 具 备 下 列 条 件 :1 不 与 被 提 纯 物 质 起 化 学 反 应 ;2 在 较 高 温 度 时 能 溶 解 多 量 的 被 提 纯 物 质, 而 在 室 温 或 更 低 温 度 时, 只 能 溶 解 很 少 量 的 该 种 物 质 ;3 对 杂 质 的 溶 解 非 常 大 或 者 非 常 小 ;4 容 易 挥 发 ( 溶 剂 的 沸 点 较 低 ), 易 与 结 晶 分 离 除 去 ;5 能 形 成 理 想 的 晶 体 ;6 无 毒 或 毒 性 很 小, 便 于 操 作 ; 7 价 廉 易 得 合 适 的 溶 剂 经 常 采 用 试 验 的 方 法 选 择, 方 法 如 下 取 0.1g 目 标 物 质 于 一 小 试 管 中, 滴 加 约 1mL 溶 剂, 加 热 至 沸 若 完 全 溶 解, 且 冷 却 后 能 析 出 大 量 晶 体, 则 此 溶 剂 是 合 适 的 如 目 标 物 质 在 较 大 的 温 度 范 围 内, 都 能 溶 于 1mL 溶 剂 中, 则 此 溶 剂 是 不 适 用 的 若 目 标 物 质 不 溶 于 1mL 沸 腾 溶 剂 中, 可 再 分 批 加 入 溶 剂, 每 次 加 入 0.5mL, 并 加 热 至 沸, 当 共 用 3mL 热 溶 剂 时 目 标 物 质 仍 未 溶 解, 则 此 种 溶 剂 也 是 不 适 用 的 若 目 标 物 质 溶 于 3mL 以 内 的 热 溶 剂 中, 冷 却 后 却 无 结 晶 析 出, 则 此 溶 剂 也 是 不 适 用 的 如 果 难 于 选 择 一 种 适 宜 的 溶 剂, 则 可 考 虑 选 用 混 合 溶 剂 混 合 溶 剂 一 般 由 两 种 能 互 相 溶 解 的 溶 剂 组 成, 目 标 物 质 易 溶 于 其 中 一 种 溶 剂, 而 难 溶 于 另 一 种 溶 剂 先 将 被 目 标 物 质 溶 于 易 溶 溶 剂 中, 沸 腾 时 趁 热 逐 渐 加 入 难 溶 的 溶 剂, 至 溶 液 变 浑 浊, 再 加 入 少 许 前 一 种 溶 剂 或 稍 加 热, 溶 液 又 变 澄 清 放 置, 冷 却, 使 25

29 结 晶 析 出 在 此 操 作 中, 应 维 持 溶 液 微 沸 重 结 晶 操 作 主 要 分 五 个 步 骤, 包 括 制 备 热 溶 液 热 过 滤 冷 却 结 晶 过 滤 洗 涤 和 晶 体 干 燥 每 步 操 作 都 必 须 耐 心 和 规 范 操 作 若 固 体 粗 品 中 含 有 色 杂 质, 则 在 重 结 晶 时 可 在 物 质 溶 解 之 后, 加 入 粉 末 状 活 性 炭 或 骨 炭 进 行 脱 色, 也 可 加 入 滤 纸 浆 硅 藻 土 等 使 溶 液 澄 清 有 机 物 形 成 过 饱 和 物 的 倾 向 很 大, 常 不 能 自 发 结 晶 为 了 促 使 其 结 晶, 可 采 用 以 下 方 法 :1 加 入 同 种 物 质 或 类 质 同 晶 物 的 晶 种 ;2 用 尖 锐 的 玻 璃 棒 摩 擦 器 壁, 以 形 成 晶 核, 此 后 晶 体 即 沿 此 核 心 生 长 ;3 过 冷 到 -70, 然 后 一 边 摩 擦 容 器 壁, 一 边 让 其 慢 慢 地 加 热 低 温 有 利 于 晶 核 的 生 成, 但 不 利 晶 体 的 生 长, 因 此 一 旦 有 晶 体 出 现, 立 即 移 出 冷 浴, 使 温 度 逐 渐 回 升, 以 获 得 较 好 的 晶 体 根 据 经 验, 晶 核 形 成 的 最 适 宜 温 度 约 在 其 熔 点 以 下 100, 结 晶 形 成 的 最 适 宜 温 度 约 在 熔 点 以 下 50 在 大 多 数 情 况 下, 强 烈 地 冷 却 溶 液 并 不 能 很 快 地 形 成 结 晶 通 常, 饱 和 溶 液 的 温 度 要 比 物 质 的 熔 点 低 30 如 果 无 视 这 一 经 验 规 定, 物 质 可 能 不 会 以 晶 体 形 状 析 出, 而 以 油 状 物 的 形 式 析 出 而 油 状 物 即 使 能 固 化, 也 会 包 含 有 杂 质, 因 此 应 予 以 避 免 重 结 晶 只 适 应 于 杂 质 含 量 不 超 过 5% 的 物 系 的 分 离 当 杂 质 过 多 很 难 结 晶 时, 需 要 用 其 他 手 段 初 步 纯 化, 最 简 便 有 效 方 法 是 用 活 性 炭 吸 附 除 去 可 能 吸 附 的 树 脂 状 物 质, 或 通 过 一 根 短 的 吸 附 柱 进 行 过 滤 重 结 晶 产 物 过 滤 洗 涤 时, 可 先 用 原 溶 剂 洗 涤 一 次 后, 若 原 溶 剂 沸 点 较 高, 则 在 再 次 洗 涤 时 用 低 沸 点 的 溶 剂 洗 涤, 这 样 做 可 以 使 晶 体 易 于 干 燥 但 此 溶 剂 必 须 能 与 原 溶 剂 混 溶, 且 晶 体 不 溶 或 微 溶 于 此 溶 剂 重 结 晶 产 物 干 燥 可 根 据 晶 体 的 性 质 选 用, 比 如 空 气 中 晾 干 真 空 抽 干 和 烘 干 等 9. 萃 取 依 据 溶 解 度 的 不 同, 利 用 加 入 的 溶 剂 从 固 体 或 液 体 混 合 物 中 分 离 所 需 要 的 物 质 的 操 作, 称 为 萃 取 液 - 液 萃 取 是 利 用 混 合 液 中 不 同 组 分 在 两 种 相 互 不 溶 ( 或 微 溶 ) 的 溶 剂 中 溶 解 度 的 不 同 实 现 液 体 与 液 体 的 分 离 的 ; 固 - 液 萃 取 是 利 用 固 体 混 合 物 中 不 同 组 分 在 同 一 溶 剂 中 溶 解 度 不 同 实 现 其 分 离 的 此 处 主 要 介 绍 液 - 液 萃 取 9.1 萃 取 原 理 一 种 物 质 在 两 种 互 不 相 溶 的 液 相 中 的 溶 解 分 配 符 合 能 斯 特 分 配 定 律 : K=C AE /C AR 式 中 K----- 分 配 系 数 CAE----- 溶 质 在 萃 取 相 中 的 物 质 的 量 浓 度,mol/m 3 ; CAR----- 溶 质 在 萃 余 相 中 的 物 质 的 量 浓 度,mol/m 3 此 式 表 明, 溶 质 在 两 相 中 的 浓 度 之 比 为 常 数 通 常,K 值 近 似 等 于 该 物 质 单 独 在 两 相 中 的 溶 解 度 之 比, 它 取 决 于 温 度 以 及 溶 剂 和 被 萃 取 物 的 性 质, 而 与 物 质 的 最 初 浓 度 物 质 与 溶 剂 的 质 量 无 关 从 上 式 可 以 看 出, 只 有 一 种 物 质 在 两 种 溶 剂 中 的 溶 解 度 之 差 很 大 时, 萃 取 操 作 才 是 有 效 的 当 K 100 时, 如 果 所 用 萃 取 剂 的 体 积 与 原 溶 液 体 积 大 致 相 等, 则 一 次 简 单 萃 取 可 将 99% 以 上 的 该 物 质 萃 取 至 萃 取 相 中 ; 而 当 K 较 小 时, 必 须 用 新 鲜 溶 剂 多 次 萃 取 才 能 达 到 要 求 多 次 用 少 量 溶 剂 萃 取 比 用 总 量 相 同 的 溶 剂 一 次 萃 取 的 效 果 好, 尤 其 是 当 分 配 系 数 较 小 时 效 果 更 好 由 能 斯 特 分 配 定 律 推 导 可 得 : 26

30 m n =m 0 (KV/KV+V s ) n 式 中 m n n 次 萃 取 后 原 溶 液 中 所 剩 被 萃 取 物 的 质 量 ; m 0 被 萃 取 物 的 总 质 量 ; V 原 溶 液 的 体 积 ; V s 加 入 萃 取 剂 的 总 体 积 ; K 分 配 系 数, 通 常 萃 取 次 数 n 取 3~5 为 宜 当 n 5 时, 再 增 加 萃 取 次 数,m n 值 变 化 很 小 9.2 萃 取 剂 的 选 择 为 了 达 到 理 想 的 萃 取 效 果, 萃 取 剂 必 须 具 有 溶 解 度 大 和 选 择 性 高 的 特 点, 而 为 了 容 易 分 离, 萃 取 剂 与 原 溶 液 中 的 溶 剂 必 须 互 不 相 溶, 且 密 度 相 差 较 大 此 外, 萃 取 剂 还 应 该 价 格 低 廉, 来 源 广 泛, 无 毒 无 害, 化 学 稳 定 常 用 的 萃 取 剂 有 水 石 油 醚 二 氯 甲 烷 氯 仿 四 氯 化 碳 以 及 乙 醚 等 混 合 溶 剂 的 萃 取 效 果 常 比 单 一 溶 剂 好 得 多, 乙 醚 苯 氯 仿 乙 酸 乙 酯 ( 或 四 氢 呋 喃 ) 都 是 良 好 的 混 合 溶 剂 当 从 水 相 萃 取 有 机 物 时, 向 水 溶 液 中 加 入 无 机 盐 能 显 著 提 高 萃 取 效 率, 这 是 因 为, 无 机 盐 的 加 入, 提 高 了 分 配 系 数 对 于 酸 性 萃 取 物 应 向 水 溶 液 中 加 入 硫 酸 铵 ; 对 于 中 性 和 碱 性 萃 取 物 宜 用 氯 化 钠 实 际 应 用 中 常 采 用 一 些 可 以 与 被 萃 取 物 反 应 的 酸 碱 作 为 萃 取 剂 例 如, 用 10% 的 碳 酸 钠 水 溶 液 可 以 将 有 机 羧 酸 从 有 机 相 萃 取 至 水 相, 而 不 会 使 酚 类 物 质 转 化 为 溶 于 水 的 酚 钠, 所 以 酚 类 物 质 仍 留 在 有 机 相 但 用 5%~10% 的 氢 氧 化 钠 水 溶 液 却 可 以 将 羧 酸 和 酚 类 物 质 一 起 萃 取 到 水 相 另 外, 用 5%~10% 稀 盐 酸 可 以 萃 取 有 机 胺 类 化 合 物, 而 且 加 碱 中 和 后 又 析 出 有 机 胺 类 化 合 物, 这 种 方 法 也 常 称 作 洗 涤 应 当 注 意 的 是, 有 机 酸 的 碱 性 水 溶 液 或 有 机 碱 的 酸 性 水 溶 液 对 于 中 性 有 机 化 合 物 具 有 一 定 的 溶 解 度, 必 要 时 必 须 用 有 机 溶 剂 反 提 ( 至 少 两 次 ) 以 保 证 萃 取 产 品 的 纯 度 此 外, 还 可 以 加 入 螯 合 剂 离 子 对 试 剂 等 进 行 螯 合 萃 取 和 离 子 缔 合 萃 取, 这 种 方 法 具 有 很 高 的 选 择 性 9.3 萃 取 步 骤 实 验 室 的 萃 取 操 作 通 常 在 分 液 漏 斗 中 进 行 将 待 萃 取 的 溶 液 倒 入 分 液 漏 斗 中, 加 入 萃 取 剂, 塞 紧 塞 子 轻 轻 旋 摇 后, 右 手 握 住 漏 斗 颈, 食 指 压 紧 漏 斗 塞, 左 手 握 在 放 液 的 活 塞 处, 拇 指 压 紧 将 漏 斗 放 平 或 大 头 向 下 倾 斜, 轻 轻 振 荡, 然 后 开 动 活 塞 放 气 反 复 振 荡 放 气 后 静 置 分 层, 将 下 层 液 体 放 出, 上 层 液 体 由 上 口 倾 出 静 置 分 层 时, 应 小 心 辨 认 水 层 和 有 机 层, 因 为 有 机 层 既 可 能 在 上 层, 也 可 能 在 下 层 当 溶 液 中 含 有 不 利 于 萃 取 的 组 分 时, 必 须 对 待 萃 取 体 系 进 行 适 当 的 预 处 理 例 如, 以 高 锰 酸 钾 在 吡 啶 水 介 质 中 氧 化 芳 烃 时, 生 成 的 酸 以 钾 盐 形 式 存 在, 为 了 用 水 把 它 从 大 量 的 二 氧 化 锰 悬 浮 液 中 萃 取 出 来, 应 先 彻 底 蒸 除 吡 啶 否 则, 吡 啶 将 进 入 萃 取 液, 酸 析 时 造 成 产 品 的 溶 解 损 失 同 样 地, 当 以 有 机 溶 剂 对 反 应 产 物 进 行 萃 取 时, 必 须 从 反 应 系 统 中 蒸 除 水 溶 性 溶 剂, 如 低 级 醇 及 四 氢 呋 喃 等 当 两 相 密 度 相 差 较 小 或 形 成 稳 定 的 乳 浊 液 而 难 以 分 层 时, 可 将 分 液 漏 斗 在 水 平 方 向 上 缓 慢 旋 摇 以 消 除 界 面 上 的 泡 沫 ; 也 可 通 过 过 滤 除 去 引 起 乳 化 的 树 脂 状 或 粘 液 状 悬 浮 物 ; 或 在 有 机 层 中 加 入 乙 醚 ( 使 有 机 层 密 度 减 小 ); 或 在 水 层 加 入 氯 化 钠 硫 酸 铵 和 氯 化 钙 等 无 机 盐 ( 使 水 层 密 度 增 大 ) 也 可 促 使 分 层 ; 有 时 还 可 以 通 过 改 变 ph 离 心 分 离 和 加 热 等 方 法 破 坏 乳 化 当 溶 解 热 反 应 热 及 溶 剂 化 热 等 热 效 应 较 大, 而 使 萃 取 过 程 温 度 上 升 时, 如 果 溶 剂 易 于 受 热 挥 发, 则 27

31 可 能 导 致 事 故 发 生 因 此, 对 于 乙 醚 二 氯 甲 烷 等 低 沸 点 溶 剂, 必 须 先 将 被 萃 取 液 冷 却 至 适 当 低 温 度 后 方 可 进 行 萃 取 萃 取 时 不 能 立 即 振 荡, 应 慢 慢 翻 转 漏 斗, 随 即 开 启 旋 塞 泄 压 泄 压 后 振 荡 的 强 度 才 能 逐 渐 加 强 当 用 碳 酸 盐 或 碳 酸 氢 盐 萃 取 强 酸 时, 应 注 意 经 常 释 放 产 生 的 二 氧 化 碳 气 体 如 果 预 计 气 体 生 成 量 较 大, 最 好 先 将 有 机 相 和 水 相 在 烧 杯 中 混 合, 再 转 入 分 液 漏 斗 此 外, 萃 取 分 离 只 是 辅 助 分 离 手 段, 通 常 得 不 到 很 高 的 纯 度, 为 了 获 得 高 纯 度 物 质 及 再 利 用 溶 剂, 必 须 对 萃 取 液 进 行 分 离 分 离 方 法 可 采 用 蒸 馏 蒸 发 溶 剂 及 酸 碱 中 和 等 多 种 方 法 从 有 机 相 中 分 离 出 溶 质 后, 往 往 需 加 入 硫 酸 镁 氯 化 钙 及 硫 酸 钠 等 干 燥 剂 进 行 干 燥 10. 升 华 固 体 物 质 在 其 熔 点 以 下 受 热, 不 熔 化 而 直 接 转 化 为 蒸 汽, 然 后 蒸 汽 又 直 接 冷 凝 为 固 体 的 过 程 称 为 升 华 当 目 标 组 分 与 杂 质 组 分 的 蒸 汽 压 ( 挥 发 能 力 ) 不 同 时, 利 用 升 华 是 可 以 实 现 固 - 固 物 系 的 分 离 的 升 华 也 是 纯 化 固 体 物 质 的 一 种 手 段, 既 可 以 升 华 除 去 不 挥 发 杂 质, 也 可 以 升 华 分 离 不 同 挥 发 度 的 固 体 混 合 物 在 实 际 操 作 中, 有 时 因 杂 质 含 量 较 多, 固 体 加 热 后 可 能 会 熔 化 为 液 体, 但 只 要 其 蒸 汽 能 直 接 冷 凝 成 固 体, 仍 把 其 视 作 是 升 华 过 程 实 验 室 升 华 操 作 常 在 减 压 条 件 下 进 行 的, 这 样 可 以 保 持 操 作 温 度 在 熔 点 以 下 进 行 在 减 压 条 件 下, 把 待 分 离 物 质 加 热, 使 其 气 化, 然 后 再 冷 凝 成 固 体, 见 图 32 少 数 升 华 操 作 也 可 在 常 压 下 进 行, 如 图 33 在 常 压 下, 具 有 适 宜 升 华 蒸 汽 压 的 有 机 物 不 多 在 升 华 时, 通 入 少 量 空 气 或 惰 性 气 体, 可 以 加 速 蒸 发, 同 时 使 物 质 蒸 汽 离 开 加 热 面 易 于 冷 却 但 通 入 过 多 的 空 气 或 其 他 气 体, 会 造 成 升 华 产 品 的 带 出 损 失 图 32 减 压 升 华 装 置 图 图 33 常 压 升 华 装 置 图 升 华 过 程 有 点 像 蒸 馏, 但 只 有 在 熔 点 以 下 具 有 足 够 高 蒸 汽 压 的 固 体 物 质, 才 可 以 用 升 华 来 提 纯 升 华 能 得 到 较 高 纯 度 的 产 物 与 结 晶 相 比, 升 华 操 作 最 大 优 点 在 于 不 使 用 任 何 溶 剂, 因 此 不 会 因 转 移 物 料 而 引 起 损 失, 纯 化 后 的 产 品 也 不 会 包 含 溶 剂 因 为 固 体 物 质 的 蒸 汽 压 一 般 都 很 小, 所 以 能 用 升 华 法 提 纯 的 物 质 不 多, 升 华 法 应 用 范 围 受 到 限 制 另 外, 升 华 操 作 一 般 时 间 长, 损 失 较 大 11. 离 子 交 换 离 子 交 换 法 是 利 用 离 子 交 换 树 脂 的 交 换 作 用 实 现 物 质 分 离 的 操 作 方 法 由 于 该 法 具 有 设 备 简 单 操 作 方 便 成 本 低 易 再 生 及 可 反 复 利 用 等 优 点, 因 此 得 到 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 离 子 交 换 树 脂 又 称 离 子 交 换 剂, 是 人 工 合 成 的 有 机 高 分 子 聚 合 物, 就 其 组 成 而 言, 它 由 交 换 剂 本 体 ( 有 机 高 聚 物 ) 和 交 换 基 团 两 部 分 组 成 离 子 交 换 树 脂 有 两 类, 即 阳 离 子 交 换 树 脂 和 阴 离 子 交 换 树 脂 本 体 高 28

32 聚 物 部 分, 常 见 的 是 苯 乙 烯 和 二 乙 烯 苯 聚 合 而 成 的 苯 乙 烯 二 乙 烯 苯 共 聚 物, 再 经 其 他 化 学 反 应 在 聚 合 物 上 引 上 磺 酸 基 (-SO3H) 羧 基 (-COOH) 等 酸 性 交 换 基 团 即 得 不 同 类 型 的 阳 离 子 交 换 树 脂 常 把 交 换 剂 中 的 本 体 用 R 表 示, 并 把 酸 性 基 团 中 的 H 表 示 出 来, 阳 离 子 交 换 树 脂 就 可 表 示 为 H-R, 它 能 以 氢 离 子 与 溶 液 中 的 各 种 阳 离 子 发 生 交 换 作 用 类 似 的, 羟 型 阴 离 子 交 换 树 脂 R-OH, 能 与 溶 液 中 的 各 种 阴 离 子 进 行 离 子 交 换 实 际 操 作 时, 让 溶 液 通 过 装 有 离 子 交 换 树 脂 的 离 子 交 换 柱, 溶 液 中 的 离 子 就 会 与 离 子 交 换 树 脂 中 的 活 性 发 生 交 换 反 应, 直 到 交 换 平 衡 为 止 由 于 交 换 反 应 是 可 逆 的, 因 此 可 通 过 酸 碱 再 生, 让 离 子 交 换 树 脂 重 新 投 入 使 用 12. 色 谱 色 谱 法 是 分 离 提 纯 和 鉴 定 有 机 化 合 物 的 重 要 方 法, 有 着 越 来 越 广 泛 的 用 途 其 基 本 原 理 是 利 用 混 合 物 中 各 组 分 在 某 一 物 质 中 的 吸 附 或 溶 解 性 能 ( 即 分 配 ) 的 不 同, 或 其 它 亲 和 作 用 性 能 的 差 异, 使 混 合 液 流 经 该 物 质 时 被 反 复 的 吸 附 或 分 配, 从 而 将 各 组 分 分 开 其 中, 流 动 的 混 合 液 称 为 流 动 相, 固 定 的 物 质 称 为 固 定 相 ( 可 以 是 固 体 或 液 体 ) 根 据 组 分 在 固 定 相 中 的 作 用 原 理 不 同, 可 分 为 吸 附 色 谱 分 配 色 谱 离 子 交 换 色 谱 排 阻 色 谱 等 ; 根 据 操 作 条 件 不 同, 可 分 为 柱 色 谱 纸 色 谱 薄 层 色 谱 气 相 色 谱 及 高 效 液 相 色 谱 等 类 型 这 里 主 要 介 绍 薄 层 色 谱 薄 层 色 谱 (Thin Layer Chromatography), 又 称 薄 层 层 析, 简 记 TLC, 属 于 固 - 液 吸 附 色 谱 是 近 年 来 发 展 起 来 的 一 种 微 量 快 速 而 简 单 的 色 谱 法, 它 兼 备 了 柱 色 谱 和 纸 色 谱 的 优 点 其 主 要 用 途 为 1 小 量 样 品 ( 几 到 几 十 微 克, 甚 至 0.01μg) 的 分 离 ;2500mg 以 下 样 品 的 精 制 ;3 利 用 薄 层 色 谱 观 察 原 料 斑 点 的 逐 步 消 失 来 判 断 化 学 反 应 是 否 完 成 如 图 34 所 示, 薄 层 色 谱 是 在 被 洗 涤 干 净 的 玻 璃 板 (10 3cm 左 右 ) 上 均 匀 的 涂 一 层 吸 附 剂 或 支 持 剂, 待 干 燥 活 化 后 将 样 品 溶 液 用 管 口 平 整 的 毛 细 管 滴 加 于 离 薄 层 板 一 端 约 1cm 处 的 起 点 线 上, 凉 干 或 吹 干 后 置 薄 层 板 于 盛 有 展 开 剂 的 展 开 槽 内, 浸 入 深 度 为 0.5cm 待 展 开 剂 前 沿 离 顶 端 约 1cm 附 近 时, 将 色 谱 板 取 出, 干 燥 后 喷 以 显 色 剂, 或 在 紫 外 灯 下 显 色 记 下 原 点 至 主 斑 点 中 心 及 展 开 剂 前 沿 的 距 离 在 给 定 条 件 ( 吸 附 剂 溶 剂 薄 层 厚 度 及 均 匀 度 等 ) 下, 溶 质 前 沿 移 动 速 度 与 溶 剂 前 沿 移 动 速 率 的 比 值 (R f ) 是 该 溶 质 的 特 征 R f 值 等 于 溶 质 从 原 点 到 斑 点 中 心 的 距 离 除 以 溶 剂 前 沿 的 距 离 这 一 性 质 与 气 相 色 谱 中 的 保 留 体 积 有 同 样 的 重 要 性 ⑴ 原 版 ⑵ 已 展 开 层 析 板 图 34 薄 层 层 析 ⑶ 薄 层 层 析 展 开 器 29