一种分馏柱、分馏装置及其使用方法

本发明涉及化学实验器具领域，特别是一种分馏柱、分馏装置及其使用方法。

背景技术：

1、化学所涉及的分离纯化是化学化工、材料、高分子、生物、医学和食品等众多学科的重要研究技术手段。蒸馏仅适用于分离沸点相差30℃以上的液体混合物，而分馏是将多次蒸馏在一次操作中完成，可以分离沸点接近的液体混合物，所以分馏是一种便捷且高效的分离方法，既适用于液体混合物分离纯化，又适用于在有机合成中将某一产物移出反应体系，同时确保沸点接近的原料留在反应体系，从而促进化学反应正向进行。因此，分馏是基础有机化学实验需要掌握的重要技能。

2、分馏的原理是混合蒸气进入分馏柱，受到塔板阻碍产生多次液相与气相的热交换，使得低沸点物质不断上升，最后被蒸馏出来，高沸点的物质则不断流回加热容器，结果使得沸点接近的物质分离。分馏实验原理抽象晦涩，难以直观感受理解，传统的分馏实验通常需要借助于先进的仪器设备才能进一步使人直观了解到这一分离原理和过程，但是先进的仪器设备价格昂贵，普适性差，需要一种低成本的、能够让人直观感受到分馏原理和过程的分馏实验器具。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术存在的传统的分馏实验通常需要借助于先进的仪器设备才能进一步使人直观了解到这一分离原理和过程，但是先进的仪器设备价格昂贵，普适性差的问题，提供一种分馏柱、分馏装置及其使用方法，既能够让人直观感受分馏原理和过程，又具有成本低的特点。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种分馏柱，所述分馏柱内设有第一塔板，所述第一塔板隔断所述分馏柱，所述第一塔板上设有通孔和储放区，所述储放区用于设置指示剂，所述指示剂能够指示出分馏物的浓度。

4、采用本发明所述的一种分馏柱，其中具有放置所述指示剂的所述储放区，所述通孔用于蒸气和冷凝液通过，利用所述指示剂对分馏物的指示，不需要先进的仪器设备就能够使人直观的了解到分馏过程和原理，同时极大的降低了成本，该分馏柱结构简单，使用方便，效果良好。

5、作为本发明优选地技术方案，所述第一塔板的中部向上突起，所述第一塔板的顶端设置所述通孔。

6、采用这种结构，所述第一塔板的中部向上突起，所述第一塔板中部以外区域和所述分馏柱的内壁形成所述储放区，可用于放置液相的所述指示剂。

7、作为本发明进一步优选地技术方案，所述第一塔板为弧面塔板、球面塔板或者锥面塔板，便于加工制造。

8、作为本发明优选地技术方案，所述第一塔板为平面塔板，所述通孔具有外壁，所述外壁连接于所述平面塔板，且所述外壁向上设置。

9、作为本发明优选地技术方案，所述指示剂为溴酚蓝，所述分馏柱用于分馏乙醇-水的混合液。

10、作为本发明优选地技术方案，所述分馏柱内设有至少一组第二塔板，所有所述第二塔板均设于所述第一塔板上方。

11、采用这种结构，混合蒸气在所述第一塔板和所述第二塔板处产生液相与气相的热交换，确保分馏效果。

12、作为本发明进一步优选地技术方案，所述第二塔板为刺型塔板，每组所述第二塔板包括至少两根分馏刺，所述分馏刺末端位置与所述通孔位置错开设置。

13、采用这种结构，混合蒸气在所述刺型塔板处热交换产生的冷凝液滴到所述第一塔板的所述储放区，与该处的所述指示剂作用。

14、作为本发明进一步优选地技术方案，每组所述第二塔板中的所述分馏刺沿所述分馏柱内径均匀分布。

15、第二方面，本发明还提供了一种分馏装置，包括若干个如以上任一项所述的分馏柱，每个所述分馏柱包括下磨口和上磨口，相邻两个所述分馏柱的所述下磨口和所述上磨口配合插接。

16、本发明所述的一种分馏装置，通过若干个所述分馏柱依次连接，形成具有若干个所述储放区的分馏塔，可用于同一分馏物在不同浓度下的指示区分。

17、作为本发明优选地技术方案，位于底部的所述分馏柱的所述下磨口连接烧瓶，位于顶部的所述分馏柱的所述上磨口连接蒸馏头。

18、第三方面，本发明还提供了一种分馏装置的使用方法，包括以下步骤：

19、s1、按体积比制备0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％的乙醇/水溶液，分别添加溴酚蓝溶液，根据溴酚蓝对不同浓度的乙醇溶液的颜色指示形成分馏实验的比色板；

20、s2、在所述分馏装置中每个所述分馏柱的所述储放区处分别加入包含溴酚蓝的乙醇溶液，在所述烧瓶中加入浓度为10％以内的乙醇-水混合液并加入1％的溴酚蓝溶液；

21、s3、利用所述分馏装置开始分馏，观察每个所述储放区处的颜色，并与所述比色板比对。

22、采用本发明所述的一种分馏装置的使用方法，利用所述分馏装置对乙醇-水混合液进行分馏，使得不同所述分馏柱内所述储放区处乙醇浓度不同，溴酚蓝显色不同，还能与比色板的颜色进行比对，使分馏原理和过程更加直观。

23、第四方面，本发明所述的分馏装置的使用方法在教学领域的应用。

24、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

25、1、本发明所述的一种分馏柱，其中具有放置所述指示剂的所述储放区，所述通孔用于蒸气和冷凝液通过，利用所述指示剂对分馏物的指示，不需要先进的仪器设备就能够使人直观的了解到分馏过程和原理，同时极大的降低了成本，该分馏柱结构简单，使用方便，效果良好；

26、2、本发明所述的一种分馏装置，通过若干个所述分馏柱依次连接，形成具有若干个所述储放区的分馏塔，可用于同一分馏物在不同浓度下的指示区分；

27、3、本发明所述的一种分馏装置的使用方法，利用所述分馏装置对乙醇-水混合液进行分馏，使得不同所述分馏柱内所述储放区处乙醇浓度不同，溴酚蓝显色不同，还能与比色板的颜色进行比对，使分馏原理和过程更加直观。

技术特征：

1.一种分馏柱(1)，其特征在于，所述分馏柱(1)内设有第一塔板(4)，所述第一塔板(4)隔断所述分馏柱(1)，所述第一塔板(4)上设有通孔(41)和储放区(42)，所述储放区(42)用于设置指示剂，所述指示剂能够指示出分馏物的浓度。

2.根据权利要求1所述的分馏柱(1)，其特征在于，所述第一塔板(4)的中部向上突起，所述第一塔板(4)的顶端设置所述通孔(41)。

3.根据权利要求2所述的分馏柱(1)，其特征在于，所述第一塔板(4)为弧面塔板、球面塔板或者锥面塔板；

4.根据权利要求1所述的分馏柱(1)，其特征在于，所述指示剂为溴酚蓝，所述分馏柱(1)用于分馏乙醇-水的混合液。

5.根据权利要求1-4任一项所述的分馏柱(1)，其特征在于，所述分馏柱(1)内设有至少一组第二塔板(5)，所有所述第二塔板(5)均设于所述第一塔板(4)上方。

6.根据权利要求5所述的分馏柱(1)，其特征在于，所述第二塔板(5)为刺型塔板，每组所述第二塔板(5)包括至少两根分馏刺，所述分馏刺末端位置与所述通孔(41)位置错开设置。

7.一种分馏装置，其特征在于，包括若干个如权利要求1-6任一项所述的分馏柱(1)，每个所述分馏柱(1)包括下磨口(2)和上磨口(3)，相邻两个所述分馏柱(1)的所述下磨口(2)和所述上磨口(3)配合插接。

8.根据权利要求7所述的分馏装置，其特征在于，位于底部的所述分馏柱(1)的所述下磨口(2)连接烧瓶(6)，位于顶部的所述分馏柱(1)的所述上磨口(3)连接蒸馏头(7)。

9.一种如权利要求8所述的分馏装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种如权利要求9所述的分馏装置的使用方法，其特征在于，用于教学领域。

技术总结
本发明关于一种分馏柱、分馏装置及其使用方法，所述分馏柱内设有第一塔板，所述第一塔板隔断所述分馏柱，所述第一塔板上设有通孔和储放区，所述储放区用于设置指示剂，所述指示剂能够指示出分馏物的浓度。采用本发明所述的一种分馏柱，其中具有放置所述指示剂的所述储放区，所述通孔用于蒸气和冷凝液通过，利用所述指示剂对分馏物的指示，不需要先进的仪器设备就能够使人直观的了解到分馏过程和原理，同时极大的降低了成本，该分馏柱结构简单，使用方便，效果良好。

技术研发人员：张琴芳,王齐明
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15