专利名称：吸收谱匹配气态分离法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气态分离法，具体的是一种吸收谱匹配气态分离法。
气态分离法是分离科学中的重要分支，是常用的化学分离富集方法之一，它是利用物质气化性的差异来分离共存组分。气态分离法的理论基础是在一定的温度和压力下，混合物中的一种组份的挥发率和蒸气压足够大，而其他的足够小，就可以进行选择性挥发，实现物质的分离。为提高分离的效率，常常将样品中的一些组分转化为易挥发(蒸发或升华)，热稳定的化合物或元素。广义的挥发包括蒸发、蒸馏、升华、气体发生和驱气，它在分离科学中被分为蒸馏和挥发分离。挥发分离可以分为两类一是直接蒸馏挥发一种或一种以上组分，另一种是将组分转化为可挥发化合物，并提供合适的温度和活性气体，用适当的吸收、冷凝、载带、捕集方法富集分离物。
蒸馏是根据气体和液体物相平衡将物质分离。常用的蒸馏方法是将温度控制在沸点较低的物相的沸点处，低沸点、较易挥发组分先分离，并富集在气相，富集程度由相对蒸气压的大小而定，因此，普通蒸馏法不可能分离得非常纯净。改进的方法有各种形式的反复蒸馏(挥发—冷凝—挥发)技术、分离多物相的分馏和反复分馏技术、控制温度，压力，和及时取出分离物的技术。上述分离方法均存在分离效率不高的问题。
另外还有亚沸蒸馏技术，它是用红外灯或电热丝从上方加热液体，使液体在低于沸点的情况下从表面蒸发，避免从底部产生气泡带出杂质。但红外灯或电热丝的波长范围很广，各种波长的光子对混合物辐照时，对混合物中的各物相几乎均匀激发，因而分离效果不好。无溶剂微波萃取天然产品的方法和设备(发明人P·门格尔B·莫姆庞，申请号94192507)，则是用微波加热，但仅限于普通地加热，未提及用特定波长的微波作选择性激发，以此进行分离提纯。有文献介绍用特定波长的激光分离同位素(分离U235等)，但未提及用此原理分离更为广泛的化合物和单质。且该法存在价高、成本高的问题，因而只用于贵重物品的分离提纯。
本发明的目的是针对现有分馏和挥发分离技术所存在的问题，旨在提供一种能大幅度提高分离纯度和速度，扩大分馏技术应用对象，工艺简单、成本低的吸收谱匹配气态分离法。
本发明目的的实现方式是吸收谱匹配气态分离法，其特征在于选用与待分离的物质的特定吸收波长相符的电磁波，辐照置于有透光窗口容器中的待分离的物质，电磁波包括红外、可见光、紫外、微波、激光，具体方案和步骤是(1)分析混合物各组分的吸收谱，对多数物质可以直接查现存的红外图谱、可见紫外光谱，(2)根据各物相吸收谱特性，确定一个或几个可有效增加待分离物质分子的动能的波长，(3)根据所需的激发波长确定电磁波源激发波长在微波波长范围内，选择合适微波炉控制电路、合适型号微波管的辐射源，使其能输出所需波长的微波，激发波长在红外、可见光、紫外波长范围内，选择具有合适功率的灯、加热器、炉等作为辐射源，在这些辐射源辐照的通道上，加上通光波长适当的滤光片，仅让所需波长的辐射光能穿过该滤光片辐照混合物，其它波长的光被该滤光片阻挡，也可以用分光元件加狭缝的方法取用所需波长的光辐射，激发波长在红外、可见光、紫外波长范围内，也可选择具有合适波长的普通激光器或可调波长激光器，并选择合适的激光功率、光斑直径、光束扫描频率、激光脉冲频率，(4)电磁波源的激发光透光窗口辐射置于容器中的待分离的物质上表面，待分离物挥发分离，分离过程中可对混合物进行垂直搅拌，使混合物能上下翻转，(5)适时取出分离物。
物质内部存在分子(振动，转动，平动等)、原子、晶格(能带)等能级，当外部辐射能量(光波，激光、微波等)入射物质时，物质会对入射光吸收，当入射光子的能量E＝hv＝hc/λ与物质内部能级相等时，物质对此入射光可能强烈吸收形成吸收峰。对应入射光波长的变化分别有微波吸收谱、红外吸收谱、可见光吸收谱、紫外吸收谱等。物质吸收能量，即受激后，可能以多种形式放出能量，其中一种方式就是分子加速振动、增加其动能引起升温，具有高动能的分子、原子即冲出液体或固体表面而挥发出来。不同物质的吸收峰波长是不同的，利用物质这一性质，用对应于这一物质的，能引起它升温的吸收峰的特定波长的辐射光照射它，就可以有选择地加速该物质分子的挥发，随着该物质的挥发，混合物将有降温趋势，也可以人为降温，这可进一步抑制其它物质分子的挥发，并提高能量的利用率。这就是本发明的工作原理。
按波长的不同将电磁波分成许多波段，本发明主要涉及的波段有，微波(波长为米级至毫米级)，远红外(100um-15um)，中远红外(14-3um)，红外(3-0.7um)，可见光(0.7-0.4um)，紫外(400nm-200nm)，远紫外(200nm-101nm)，X射线(101-10-2nm)。
对固体混合物分离前应先粉碎；对液体混合物还可以用控制温差的方法，使液体在热对流的作用下在容器中上下循环，以便能均匀辐照全部混合物，避免因表面待分离分子汽化后浓度降低导致分离效率降低。待分离物挥发出来后，需要配置冷凝器，分离过程中还要控制压力。
本发明与现有相关技术相比其突出优点是可以大幅度提高分离纯度和速度，对某些相对蒸气压差别不大的物质也有可能进行高效分离，对某些十分复杂的混合物中气化性质接近的组分的分离也可能非常有效，而且对某些物质的提纯还可能简化工艺，降低成本。
权利要求
1.吸收谱匹配气态分离法，其特征在于选用与待分离的物质的特定吸收峰波长相符的电磁波，辐照置于有透光窗口容器中的待分离的物质，电磁波包括红外、可见光、紫外、微波、激光，具体方案和步骤是(1)分析混合物各组分的吸收谱，对多数物质可以直接查现存的红外、可见紫外光等吸收光谱，(2)根据各物相吸收谱特性，确定一个或几个可有效增加待分离物质分子的动能的波长，(3)根据所需的激发波长确定电磁波源激发波长在微波波长范围内，选择合适的微波控制电路、合适型号微波管的辐射源，使其能输出所需波长的微波，激发波长在红外、可见光、紫外波长范围内，选择具有合适功率的灯、加热器、炉等作为辐射源，在这些辐射源辐照的通道上，加上通光波长适当的滤光片，仅让所需波长的辐射光能穿过该滤光片辐照混合物，其它波长的光被该滤光片阻挡，也可以用分光元件加狭缝的方法取用所需波长的光辐射，激发波长在红外、可见光、紫外波长范围内，也可选择具有合适波长的普通激光器或可调波长激光器，并选择合适的激光功率、光斑直径、光束扫描频率、激光脉冲频率，(4)电磁波源的激发光经透光窗口辐射置于容器中的待分离的物质上表面，待分离物挥发分离，分离过程中可对混合物进行垂直搅拌，使混合物能上下翻转，(5)适时取出分离物。
全文摘要
吸收谱匹配气态分离法,选用与待分离的物质的特定吸收峰波长相符的电磁波,辐照置于有透光窗口的容器中的待分离的物质上表面,电磁波包括红外、可见光、紫外、微波。待分离物在电磁波辐照下挥发出来分离得纯净物。本发明应用范围广、工艺简单、成本低,能大幅度提高分离纯度和速度,对某些相对蒸气压差别不大的物质也有可能进行高效分离,对某些十分复杂的混合物中气化性质接近的组分的分离也可能非常有效。
文档编号B01D57/00GK1320476SQ0110655
公开日2001年11月7日 申请日期2001年3月16日 优先权日2001年3月16日
发明者杨勇 申请人:杨勇