Bơm trống dung môi

Các tính chất trung bình cốt lõi của dung môi là các thông số lý hóa cơ bản xác định độ hòa tan, khả năng phản ứng, tính phù hợp của quy trình và độ an toàn của chúng. Chúng cũng là cơ sở chính để lựa chọn và ứng dụng dung môi. Sau đây cung cấp một phân tích có hệ thống trên năm khía cạnh: tính chất phân cực và điện môi, độ hòa tan và chuyển khối, đặc tính nhiệt và biến động, tác động an toàn và môi trường, và tính ổn định hóa học.

I. Phân tích các thuộc tính trung bình

1. Tính chất phân cực và điện môi (Tinh chất hòa tan)

(1). Hằng số điện môi (ε)

Định nghĩa: Đo khả năng của dung môi làm suy yếu lực hút tĩnh điện giữa các ion và ổn định điện tích.

Ý nghĩa cốt lõi: Chỉ số chính để đánh giá độ phân cực của dung môi.

Cao ε (> 20): Dung môi phân cực mạnh (ví dụ, nước ε ≈ 80, metanol ≈ ε 33), có khả năng hòa tan muối ion và các hợp chất hữu cơ phân cực cao.

Trung bình ε (5-20): Dung môi phân cực yếu (ví dụ, chloroform ε ≈ 4.7, ethyl acetate ε 6.0).

Thấp ε (< 5): Dung môi không phân cực (ví dụ: hexan ε ≈ 1,9, toluen ≈ 2,4), hòa tan chất béo và ankan.

(2). Khoảnh khắc lưỡng cực (μ)

Định nghĩa: Mức độ phân tách giữa các tâm điện tích dương và âm trong một phân tử (D, Debye).

Tương quan: Mômen lưỡng cực cao hơn cho thấy phân cực phân tử mạnh hơn, tương quan thuận với hằng số điện môi.

(3). Phân loại phân cực (Tiêu chuẩn công nghiệp)

Dung môi protonic (chứa -OH / -NH): Có khả năng hình thành liên kết hydro và cung cấp proton (nước, metanol, etanol).

Dung môi phân cực không proton: Phân cực cao, không có hydro hoạt tính (DMSO, DMF, acetonitrile, acetone).

Dung môi không phân cực: Hydrocacbon, hydrocacbon halogen hóa (hexan, toluen, dichloromethane).

Xếp hạng phân cực dung môi chung (cao → thấp):

Nước > DMSO > DMF > Acetonitrile > Methanol > Ethanol > Acetone > Ethyl Acetate > Chloroform > Dichloromethane > Toluene > Benzen > Cyclohexane > Dầu mỏ Ether

2. Tính hòa tan và tính chất vận chuyển (lõi chức năng)

(1). Độ hòa tan và Like Hòa tan Like

Nguyên tắc: Dung môi phân cực hòa tan các chất hòa tan phân cực; dung môi không phân cực hòa tan các chất hòa tan không phân cực.

Nước (phân cực cao) hòa tan muối, đường, rượu;

Hexan (không phân cực) hòa tan chất béo, sáp, cao su.

Thông số độ hòa tan (δ): Mô hình ba chiều của Hansen (phân tán, phân cực, liên kết hydro). Kết hợp cao hơn cho thấy độ hòa tan cao hơn.

(2). Khả năng giải quyết

Dung môi ion: Dung môi cực bao quanh các ion với các cặp lưỡng cực, làm giảm năng lượng mạng tinh thể và thúc đẩy sự phân ly.

Khả năng liên kết hydro:

Nhà tài trợ (HBD): Nước, rượu, axit cacboxylic;

Chất chấp nhận (HBA): Xeton, este, ete, DMF.

(3). Độ nhớt (η) và tính chất dòng chảy

Độ nhớt thấp (< 2 mPa · s): Hexan, axeton, dichloromethane - Khuếch tán nhanh, truyền khối lượng hiệu quả, tiêu thụ năng lượng khuấy thấp.

Độ nhớt cao (> 10 mPa · s): Glycerol, ethylene glycol, NMP - Độ hòa tan mạnh, bay hơi chậm, đặc tính dòng chảy tuyệt vời.

(4). Độ căng bề mặt (γ)

Sức căng bề mặt cao (nước 72 mN / m): Làm ướt các bề mặt cực, dễ tạo bọt.

Sức căng bề mặt thấp (hexan ~ 18): Làm ướt các bề mặt năng lượng thấp (nhựa, dầu).

3. Tính chất nhiệt và biến động (Quy trình quan trọng)

(1). Điểm sôi (bp) và tỷ lệ biến động

Điểm sôi thấp (< 100 ° C): Acetone (56), Dichloromethane (40), Ethanol (78) - Nhanh khô, dễ phục hồi, nguy cơ dễ cháy cao.

Điểm sôi trung bình (100-150 ° C): Toluene (110), Xylene (138) - - Cân bằng độ bay hơi và ổn định.

Điểm sôi cao (> 150 ° C): Cyclohexanone (155), DBP (340), NMP (202) - Ổn định nhiệt độ cao, độ bay hơi thấp, khó loại bỏ.

(2). Áp suất hơi (P)

Áp suất hơi cao hơn cho thấy độ bay hơi lớn hơn, điểm chớp cháy thấp hơn và tăng nguy cơ an toàn.

(3). Điểm chớp cháy

Chỉ số an toàn cốt lõi: Nhiệt độ tối thiểu xảy ra đánh lửa.

< Nhiệt độ phòng (Acetone -18 ° C, Ethanol 13 ° C): Cực kỳ dễ cháy.

> 30 ° C (Toluene 4 ° C, Xylene 25 ° C): Nguy cơ cao vừa phải.

(4). Điểm nóng chảy và phạm vi chất lỏng

Phạm vi nhiệt độ chất lỏng rộng hơn cho thấy khả năng thích ứng của quá trình cao hơn.

4. Tính chất an toàn và môi trường (Tuân thủ đường cơ sở)

(1). Phân loại độc tính

Độc tính cao / Gây ung thư: Benzen, Carbon Tetrachloride, Carbon Disulfide (hạn chế nghiêm ngặt).

Độc tính vừa phải: Toluene, Xylene, Hydrocacbon halogen hóa.

Độc tính thấp / Hơi độc: Ethanol, Isopropanol, Ethyl Acetate, Acetone.

(2). Tính chất môi trường

VOC (Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi): Góp phần gây ra khói quang hóa; tuân theo các quy định về môi trường.

ODP / GWP: Chlorofluorocarbon làm suy giảm tầng ôzôn; tiềm năng nhà kính cao.

Khả năng phân hủy sinh học: Esters > Rượu > Hydrocacbon > Hydrocacbon halogen hóa.

5. Tính ổn định và phản ứng hóa học (An toàn trung bình)

(1). Tính trơ hóa học

Dung môi trơ: Các ankan, hydrocacbon clo hóa (không tham gia vào các phản ứng axit-bazơ, oxy hóa hoặc nucleophilic).

Dung môi hoạt tính:

Axit: Axit formic, axit axetic (tham gia chuyển proton).

Cơ bản: Pyridine, triethylamine (xúc tác, trung hòa).

Dễ bị oxy hóa: Ethers (dạng peroxit, nguy cơ nổ).

Dễ bị thủy phân: Esters, amit, hydrocacbon halogen hóa.

(2). Ổn định oxy hóa khử

Dung môi không proton phân cực mạnh (DMF, DMSO) có khả năng chống oxy hóa;

Hydrocacbon chống lại sự khử nhưng bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa mạnh.

II. Phân loại dung môi

1. Theo phân cực (Phân loại phổ biến nhất)

(1). Dung môi cực mạnh

Nước

Methanol, Ethanol, Isopropanol

Ethylene Glycol, Propylene Glycol

Glycerol

DMSO (Dimethyl Sulfoxide)

DMF (Dimethylformamide)

NMP (N-Methylpyrrolidone)

Acetonitrile

Axeton

(2). Dung môi cực yếu / cực vừa phải

etyl axetat

Butyl axetat

Methyl ethyl ketone (MEK)

Methyl isobutyl ketone (MIBK)

Dichloromethane

Chloroform

Tetrahydrofuran (THF)

(3). Dung môi không phân cực

Dầu mỏ ether

n-Hexan, cyclohexan

Toluen, xylen

Dầu dung môi (số 6, số 120, số 200)

Tinh thần trắng

2. Theo cấu trúc hóa học (Phân loại chuyên nghiệp)

Dung môi hydrocacbon

Hydrocacbon Aliphatic: Hexan, cyclohexan, ete dầu mỏ

Hydrocacbon thơm: Benzen, toluene, xylene

Hydrocacbon halogen hóa

Dichloromethane, chloroform, carbon tetraclorua, trichloroethylene

Rượu

Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Butanol, Ethylene Glycol

Esters

Ethyl axetat, Butyl axetat

Xeton

Axeton, MEK, MIBK, Cyclohexanone

Ethers

Diethyl Ether, THF, Propylene Glycol Methyl Ether

Dung môi cực khác

DMSO, DMF, NMP, acetonitrile, nước

3. Phân loại theo an toàn và ứng dụng

(1). Dung môi dễ cháy và dễ nổ: Đặc trưng bởi các điểm chớp cháy thấp và độ bay hơi cao, chẳng hạn như methanol, ethanol, acetone, xăng, vv Việc chiết xuất các dung môi này đòi hỏi các biện pháp an toàn chống cháy nổ nghiêm ngặt, làm cho nó trở thành một yếu tố cốt lõi trong việc lựa chọn máy bơm trống.

(2) Dung môi ăn mòn: Được phân loại là axit (ví dụ, axit clohydric, axit sulfuric), kiềm (ví dụ, dung dịch natri hydroxit), hoặc ăn mòn trung tính (ví dụ, dichloromethane). Những kim loại phổ biến này ăn mòn và yêu cầu bơm thùng chống ăn mòn.

(3). Dung môi cấp thực phẩm /Pharmaceutical-grade : Ví dụ bao gồm ethanol cấp thực phẩm và propylene glycol. Vật liệu bơm thùng phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn tiếp xúc với thực phẩm (ví dụ: EC 1935 / 2004, FDA CFR 21), đảm bảo không có dư lượng hoặc ô nhiễm.

(4). Dung môi rủi ro cao: Các dung môi được biết là gây ung thư hoặc nguy hiểm cho môi trường, chẳng hạn như benzen và cacbon tetraclorua, đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật khi lựa chọn máy bơm trống chuyên dụng. Phải thực hiện các biện pháp bảo vệ đầy đủ trong quá trình vận hành.

III. Những gì thùng bơm hút dung môi

1. Hướng dẫn lựa chọn máy bơm thùng dung môi

Dung môi phân cực / không phân cực yếu (dầu, hydrocacbon, toluen, xylen, dầu dung môi) → Bơm màng khí nén / bơm thùng điện chống cháy nổ + thép không gỉ / Teflon

Dung môi phân cực mạnh (rượu, xeton, este, DMF, DMSO, ethyl acetate) → Vật liệu flo hóa hoàn toàn (PTFE) + chống cháy nổ

Axit / bazơ mạnh → PVDF /PTFE bơm trống hóa học

Dung môi dễ cháy / nổ → Phải sử dụng động cơ chống cháy nổ / hệ thống khí nén; không bao giờ sử dụng máy bơm điện tiêu chuẩn

2. Lựa chọn bơm dung môi cụ thể (Thực tế nhất)

(1). Dung môi hydrocacbon (Toluen, Xylene, Hexan, Dầu dung môi, Tinh thần trắng)

Vật chất: Thép không gỉ 304 / 316 + Cao su Fluorocarbon / Teflon

Ổ đĩa: Điện / khí nén chống cháy nổ

Các tính năng: Yêu cầu chống dầu, không ăn mòn, chống cháy nổ

(2). Rượu (Methanol, Ethanol, Isopropanol, Ethylene Glycol)

Vật chất: Thép không gỉ, PTFE

Ổ đĩa: Chống cháy nổ

Lưu ý: Rượu cao su tiêu chuẩn phồng lên; fluororubber / Teflon bắt buộc

(3). Ketones / Esters (Acetone, MEK, Ethyl Acetate, Butyl Acetate)

Vật chất: PTFE (Teflon) + Thép không gỉ

Ổ đĩa: Chống cháy nổ

Lưu ý: Có tính ăn mòn cao; máy bơm nhựa tiêu chuẩn bị hỏng nhanh chóng

(4). Dung môi cực mạnh (DMF, DMSO, NMP, Acetonitrile)

Chất liệu: Đầy đủ PTFE (end-to-end)

Ổ đĩa: Chống cháy nổ

Lưu ý: Những dung môi này có yêu cầu cao đối với máy bơm; máy bơm tiêu chuẩn bị hỏng trong vòng vài ngày.

(5). Hydrocacbon halogen hóa (Dichloromethane, Chloroform)

Vật chất: PTFE, thép không gỉ

Ổ đĩa: Chống cháy nổ

Lưu ý: Độc hại và dễ bay hơi; phải được niêm phong chặt chẽ.