Роторные испарители: как работают и для чего используются

Роторный (ротационный) испаритель — это устройство для быстрого удаления жидкости путём отгонки при пониженном давлении. Чаще всего используется в химических лабораториях для устранения растворителей из смесей и разделения жидкостей.

Работа испарителей основывается на отношении скорости испарения различных жидкостей к температуре, давлению и площади поверхности испарения (иначе её ещё называют «зеркало»). Обычно скорость фазового перехода вещества из одного состояния в другое находится в прямо пропорциональной зависимости от площади зеркала испарения. То есть наиболее тонкие слои будут испаряться значительно быстрее по сравнению с толстыми.

Чем больше разрежение, тем ниже температура кипения. Соответственно, некоторые жидкости, имеющие относительно невысокую температуру кипения, при таких условиях могут кипеть даже при обычной комнатной температуре.

Плёночное испарение — это образование на стенках сосуда тонкой плёнки раствора, что фактически увеличивает площадь испарения. Этот способ зачастую используют вместе с вакуумом при низких температурах, что увеличивает скорость испарения жидкостей.

Роторные испарители могут использоваться для разных процессов в зависимости от конфигурации: сушка, дистилляция, кипячение с обратным холодильником, концентрирование, регенерация растворителя, перекристаллизация.

Сушка — это процесс удаления растворяющей жидкости из концентрированного раствора или сушка порошка.

Дистилляция — это метод, позволяющий удалять растворяющее вещество с помощью испарения. Используется, чтобы сделать раствор более концентрированным или чтобы выделить из него вещества.

Кипячение с обратным холодильником — нередко применяется для повышения скорости реакций. Обычно при кипячении применяют именно обратный холодильник, а не холодильник Либиха. Это связано с тем, что первый имеет бо́льшую площадь теплообмена с парами кипящей жидкости.

Регенерация растворителя — метод восстановления растворяющей жидкости для повторного использования.

Перекристаллизация — это технология очистки твёрдых соединений, которая базируется на разных способностях вещества к растворению в горячих и холодных растворителях или на изменении концентрации раствора. Также перекристаллизацию можно делать путём изъятия доли растворителя при одинаковой температуре. Если испарение идёт слишком быстро, кристаллы получаются немного загрязнёнными.

Растворитель испаряется в вакууме, в водяной бане при соблюдении определённого температурного режима. После того, как часть растворителя будет удалена, а кристаллы образованы, можно снова выполнить обычную кристаллизацию, что позволит получить более чистые кристаллы. Этот способ часто применяют, чтобы выделить вещества из растворов, образовавшихся после фильтрации кристаллов после первой кристаллизации.