فهرست مطالب
تبخیرکننده چرخشی ( اواپراتور چرخشی )، دستگاهی پیشرفته برای تقطیر با فشار کاهش‌یافته
در حین انجام آزمایش ممکن است ترکیبی در حلالی حل شود که این اتفاقی رایج در آزمایشگاه است و می‌توان به کمک قیف جدایی یا کروماتوگرافی ستونی، با حذف حلال ترکیب موردنظر را استخراج کرد. برای این‌کار حلال انتخاب شده باید دمای جوش کمتری از سایر ترکیبات محلول داشته باشد.
برای حذف حلال روش‌های متفاوتی وجود دارد ولی استفاده از دستگاه اواپراتور چرخشی در آزمایشگاه‌ها، برای حذف حلال از واکنش به روش تبخیر ارجحیت بیشتری دارد. این دستگاه در علوم مختلف پزشکی و شیمی آلی، و مخصوصا برای ساخت عصاره‌های بسیار خالص کاربرد دارد. دستگاه اواپراتور چرخشی توسط Lyman C. Craig اختراع و در سال 1957برای اولین‌بار توسط شرکت سوئیسی Büchi، تجاری‌سازی شد.
کار اصلی این دستگاه این است که با کاهش فشار مایعات، نقطه‌ی جوش آن‌ها را کاهش می‌دهد و این‌کار به حلال‌ها اجازه می‌دهد در دماهای بسیار پایین‌تری از نقطه جوششان در فشار معمولی تبخیر شوند.
دلیل استفاده از دستگاه تبخیرکننده چرخشی در آزمایشگاه‌ها این است که نسبت به روش‌های دیگر تبخیر مانند تبخیر تحت فشار اتمسفر، کارآمدتر است
و همچنین طرز استفاده‌ی ساده‌ای دارد و در اکثر آزمایشگاه‌های آلی یافت می‌شود.
از دیگر مزایای حذف حلال توسط یک اواپراتور چرخشی نسبت به روش تبخیر تحت فشار اتمسفر، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
-
سریع‌تر بودن: در اغلب موارد حذف حلال با استفاده از این دستگاه کمتر از 5 دقیقه طول می‌کشد.
-
از دماهای پایین‌تری استفاده می‌کند؛ بنابراین تجزیه محلول یا ترکیبات درون محلول اتفاق نمی‌افتد.
-
انرژی کمتری نسبت به جوشیدن با منبع حرارت مصرف می‌کند.
-
از آنجایی که در این دستگاه از فشار کم استفاده می‌شود، اواپراتور چرخشی در حذف آخرین آثار حلال باقی‌مانده از محلول، بسیار کارآمد است.
این دستگاه برای حذف حلال‌هایی از نمونه که نقطه جوش به‌نسبت پایین‌تری دارند کاربرد بیشتری دارد؛ مانند اتیل‌استات (دمای جوش: 1/77 درجه سانتی‌گراد) و اتانول (دمای جوش:37/78 درجه سانتی‌گراد). بنابراین آب (دمای جوش: 100 درجه سانتی‌گراد) که نقطه جوش نسبتا بالایی دارد، به شرایط ملایم‌تر و زمان‌های طولانی‌تری نیاز خواهد داشت که می‌تواند منجربه تخریب نمونه‌های حساس‌تر شود؛ به‌این معنی که اگر حلال نمونه‌ای آب بود بهتر است از روش و یا دستگاه اواپراتور چرخشی ویژه‌تری برای حذف آب از نمونه استفاده شود.
همچنین اواپراتور چرخشی با نام روتوفاپ (rotovap) نیز شناخته می‌شود.
اجزای اصلی اواپراتور چرخشی
-
حمام آب گرم (بن‌ماری).
-
کندانسور: گاز را به مایعی تبدیل می‌کند که برای تبخیر به دماهای پایین‌تری نیاز دارد.
-
سیستم خلا: این دستگاه، مانند بسیاری از دستگاه‌های تقطیر دیگر از سیستم خلا استفاده می‌کند. این سیستم خلا ضروری به کاهش نقطه جوش مایعات و نمونه‌های داخل دستگاه کمک می‌کند. سیستم خلا همچنین از انجام واکنش‌های ناخواسته با جو و تولید بخارهای مضر یا خطرناک جلوگیری می‌کند.
-
فلاسک تبخیر چرخشی: ظرف تبخیر دائما در حال چرخش است. این‌کار باعث افزایش سطح مایعات می‌شود. نیروی گریز از مرکز باعث می‌شود مایع به سطح داخلی ظرف چسبیده و سطح بزرگتری را در معرض دید قرار دهد و باعث تبخیر سریع‌تر شود.
-
فلاسک گیرنده: حلال را جمع‌آوری می‌کند.
اواپراتور چرخشی چگونه کار می‌کند؟
ابتدا محلولی در ظرف تبخیر چرخشی (فلاسک ته‌گرد) ریخته می‌شود. این ظرف در حمام آب گرم (بن‌ماری یا water bath) قرار دارد. وجود فشارکاهش‌یافته در دستگاه باعث می‌شود که حلال موجود در ظرف تبخیر چرخشی، در دمای کمتر از حد معمول بجوشد. همان‌طور که گفته شد، چرخش ظرف تبخیر چرخشی، باعث افزایش سطح مایع و درنتیجه سرعت تبخیر می‌شود. بخار حلال از طریق مجرا به داخل کندانسور خنک‌کننده می‌رود؛ جایی که بخار مایع متراکم‌شده و در یک فلاسک گیرنده جداگانه چکه می‌کند. این فرآیند نحوه حذف حلال است، بنابراین یک ترکیب غلیظ در ظرف تبخیر چرخشی باقی می‌ماند.
درکندانسور خنک‌کننده برای دست‌یابی به اثر خنک‌کننده، از یخ خشک (کربن‌دی‌اکسید جامد)، آب یا نیتروژن مایع استفاده می‌شود.
نتیجه‌گیری
دستگاه اواپراتور چرخشی یک دستگاه آزمایشگاهی است که برای حذف حلال از محلول مورد استفاده قرار می‌گیرد و مزایای بیشتری نسبت به سایر روش‌ها دارد.
منبع
فاطمه احمدپور
