3. Ректификация.
Ректификация - многоступенчатый процесс разделения и концентрирования - осуществляется многократным испарением и конденсацией в насадочных, тарельчатых или пленочных колонках при противотоке пара и жидкости с частичным возвратом дистиллята (флегмой) при установившихся массо- и теплообмене. При ректификации жидкую исходную смесь помещают в нагреваемую нижнюю часть колонки. Образующийся пар поднимается вверх и конденсируется в охлаждаемом дефлегматоре. Часть конденсата (флегма) возвращается на орошение в верхнюю часть колонки, а оставшаяся жидкость отбирается. Таким образом, флегма, возвращаясь в перегонную колбу, обогащается менее летучим компонентом, а газовая фаза, поступающая вверх, — более летучим.
Температура кипения, которая во время перегонки одного компонента держится постоянной, скачкообразно повышается при появлении в дистилляте другого компонента с более высокой температурой. Многократное повторение актов испарения - конденсации при достаточной высоте колонки приводит к получению почти чистого легколетучего компонента. Для более полного разделения поверхность соприкосновения флегмы с паром увеличивают, заполняя колонку стеклянными бусами или «завитками».
Методом ректификации разделяют компоненты с весьма близкими свойствами, например изотопы одного и того же элемента. Его широко применяют для технологического либо препаративного разделения разнообразных смесей органической и неорганической природы (бензин, керосин, спецмасла), для выделения индивидуальных веществ (кислород, азот, этанол, бензол и др.). В неорганическом анализе этот метод применяют эпизодически, ибо чаще всего анализируют объекты с заметно различающимися по летучести макро- и микрокомпонентами. Успешное использование испарения из жидкости зависит от химической устойчивости макро- и микрокомпонентов при длительном нагревании.
5. Молекулярная (вакуумная) дистилляция.
При разделении химически неустойчивых веществ или веществ с высокой температурой кипения используют специальные системы вакуумирования для проведения процесса при пониженном давлении (до 10-1 -10-2 Па). Такое разделение называют молекулярной или вакуумной дистилляцией.
В отличие от условий разделения смесей с помощью обычной дистилляции, молекулярная дистилляция зависит не только от давлений паров чистых компонентов при температуре процесса, но и от их молярной массы. Это позволяет разделять смеси, используя различие молярных масс компонентов при относительно низких температурах.
Процесс молекулярной дистилляции включает в себя перенос молекул испаряющегося компонента из объёма жидкости к поверхности испарения, испарение молекул, перенос их в объёме паровой фазы от поверхности испарения к поверхности конденсации и конденсацию.
Таким образом, при молекулярной дистилляции изменение состава пара по сравнению с составом жидкости определяется различием скоростей испарения компонентов. Поэтому этим способом можно разделять смеси, компоненты которых обладают одинаковым давлением паров. При заданной температуре жидкости и соответствующем ей давлении паров скорость молекулярной дистилляции растёт с понижением давления в аппарате.
Этот метод используют, например, для концентрирования нелетучих микропримесей в тетрахлориде кремния SiCl4 (жидкость) и тетрахлориде титана TiCl4 (жидкость) с последующим атомно-эмиссионным определением (предел обнаружения примесей 10-6•10-8%); для снижения предела обнаружения хлора в металлическом натрии матрицу отделяют молекулярной дистилляцией, а ионы хлора в остатке (~10-4%) определяют кулонометрическим титрованием.