你见过暴沸吗
你可能会觉得这是废话,某种暴沸,比如加热一杯水,这几乎人人都见过。你会看到它首先在底部沸腾。烧杯底部受热后,由于局部过热形成气泡,一旦气泡开始形成,将随着上升而不断变大,直到积累的热量被完全散光。
在浓缩过程中的离心腔中的暴沸又是完全不同,同时也更严重,因为暴沸会带来交叉污染,使得昂贵的样品损失。在以下将解释浓缩过程中的暴沸以及Genevac是如何避免暴沸发生的。
1、顶部沸热
我们需要理解的*个概念是,与上面的例子不同,离心蒸发器中的小瓶中的单一溶剂不会在底部开始沸腾,即使热量主要是在底部提供的。它也会在顶部沸腾,在液体的表面沸腾。
这是由于高速旋转产生离心力的作用,使得样品管在运行过程中液体底部压力将大于表面压力。根据沸点随着压力的降低而降低的原理,使得液体表面的沸点将小于底部的沸点。以水为例,当转速产生300g的离心力时,腔体压力为8mbar,表面10mm以下位置的压力为308mbar。所以这时水表面的沸点为4℃,但距10mm以下位置的液体沸点为72℃。
2、高速离心力的必要性
Q 是所有的离心力都可以带来表面沸腾吗?
A 不是。
Genevac经过大量的实验证明——
如果离心腔不能带来500g的离心力,就无法阻止蒸发浓缩中的暴沸。这样设计出来的蒸发系统,其制作成本远远大于其他品牌的同类型产品。为了彻底避免暴沸的产生,Genevac认为这样的投入是值得的。
3、最具有挑战性的溶剂处理
单一溶剂的暴沸,这样的情况很容易避免。最具有挑战性的是在处理混合溶剂时,如何有效避免暴沸的产生。
一个经典的例子是二氯甲烷(DCM)和甲醇的混合溶剂。沸点更低的DCM的密度更高,导致在混合溶剂中DCM在下层,甲醇在上层。这种现象称之为:“倒置”。
如果我们有一个混合物(当离心时)分离到1厘米的甲醇放在1厘米的DCM上,在500g的离心力时,甲醇管中1厘米深的压力比表面高出近400mbar(比重为0.79)。
假设我们从25℃开始升温,当我们在最初将真空时降低压力时,我们就会下降到550mbar,DCM的沸点是25℃。如果不是因为上面的甲醇,DCM现在就可以沸腾了。但是即使腔室是550mbar,但DCM实际上是950mbar,所以它还没有理由沸腾。
因此,当压力继续下降达到160mabr时甲醇的沸点是25℃,所以现在甲醇开始在表面沸腾。然后当它达到150mbar时,DCM层的压力为550mbar,并可能自己开始沸腾。可能此时甲醇层已经变浅了。
4、暴沸还是不暴沸?
接下来发生的事情决定了你是否需要重新制作你所有的化合物——
如果DCM开始慢慢地沸腾,它的小气泡会通过甲醇到达表面。他们会随着它们通过甲醇上升(推动气泡的压力从550mbar到150mbar),但只要它们很小,它们就会以一种受控制的方式移动到表面。然而,如果DCM开始沸腾得足够快,并形成的大量气体。这可能会喷射出所有的溶液,它上面剩下的甲醇层几乎肯定会被猛烈地甩掉。
在这种情况下,严重暴沸和根本没有暴沸之间的区别,取决于DCM开始沸腾的轻微程度。这取决于真空应用的小心程度。但请注意,本例中的压力和温度是基于本例中两种溶剂的特定深度。在任何给定的实际情况下,这些数字都会有所不同。
这就解释了重力、真空上升速率和沸腾开始的深度之间的关系。g越多,斜坡越慢,沸腾就更接近表面。
5、怎样才能防止暴沸?
使用Genevac系统,你实际上不需要担心这些。Genevac系列II系统有一个防暴沸功能,称为Dri-Pure™,这意味着压力以受控制的速度下降,转子速度增加到高速(500g)。
真空梯度由三个参数定义:启动压力、结束压力和斜坡持续时间。所使用的值是Genevac经过大量的研究后选择的,所以你所需要做的就是选择是否使用Dri-Pure™。Genevac HT系统可根据需要,在不同程序上编写不同的Dri-Pure™参数,使您的使用过程更方便和省时。
未使用Dri-Pure™效果图
使用Dri-Pure™效果图
6、哪些溶剂混合物更容易发生暴沸?
● 极挥发性的溶剂;
● 含有溶解气体的溶液(氢氧化铵);
● 两种溶剂挥发性越强的混合物密度也越大;
● 两种溶剂的密度非常接近,但溶液可能不充分混合的混合物;
● 导致暴沸的溶剂或溶剂混合物中的溶质(例如HPLC馏分);
● 干燥化合物可以在溶液上形成一层膜的溶液。
7、还能做些什么来阻止交叉污染吗?
除了选择Dri-Pure™之外,你还可以做一些其他的事情:
● 一般建议任何样品容器(微量滴度板或小瓶)的填充量不得超过总体积的75%;
● 当运行极挥发性的溶剂(例如DCM)在开始运行前确保腔室冷却。
英国Genevac公司成立于1990年,隶属SP Scientific旗下,一直专注于研究和生产各种离心蒸发浓缩设备,其产品广泛的应用于生命科学、制药、化学、分析等领域。
来源于:德祥科技有限公司
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