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技术文献

干燥的类型可分为物理方法和化学方法两种

    
干燥是指除去附在固体、或混杂在液体或气体中的少量水分,也包括了除去少量溶剂。干燥的类型可分为物理方法和化学方法两种。如分馏、分子筛脱水等属于物理方法。而化学方法则是使用干燥剂,使其与水作用形成水合物或和水起化学反应,从而除去试剂样品中的水分。实验室中较常用的是化学方法。
(一)液态有机化合物的干燥
1.干燥剂的选择
干燥剂的种类很多,最常用的干燥剂是无水盐类,另外还有活泼金属,如金属钠等,使用时应注意选择。首先必须保证干燥剂不与被干燥的有机化合物发生化学反应,也不溶于有机化合物之中。其次还要考虑到干燥剂的干燥效能和吸水容量。所谓干燥效能是指达到平衡时物质被干燥的程度,干燥效能和干燥剂的水蒸汽压有关,蒸汽压越小的,干燥效能越好。吸水容量是指单位质量干燥剂吸水量的多少。例如,1g Na2SO4最多能吸收1.27g水,其吸水容量为1.27。而CaCl2的吸水容量是0.97,比Na2SO4小,但其干燥效能却比Na2SO4强得多,因此选择干燥剂时应同时考虑干燥效能和吸水容量两个因素。
2-1 各类液态有机物的常用干燥剂
液态有机物
适用的干燥剂
醚类、烷烃、芳烃
醇类
醛类
酸类
酯类
卤代烃
有机碱类(胺类)
CaCl2、Na、P2O5
K2CO3、MgSO4、Na2SO4、CaO
MgSO4、Na2SO4
MgSO4、Na2SO4 、K2CO3
MgSO4、Na2SO4
MgSO4、Na2SO4 、K2CO3
NaOH、KOH
2.干燥操作
液态有机物的干燥操作一般在干燥的三角烧瓶中进行。按照条件选定适量的干燥剂(一般每毫升液体约需0.5-1g干燥剂)投入液体中,塞紧(用金属钠干燥时例外,此时塞中应插入一根无水氯化钙管,使氢气放空而水汽不致进入),振荡片刻,静置,使所有的水分全被吸去。然后过滤,进行蒸馏精制。为了达到较好的干燥效果,使用干燥剂前应尽量将有机物中的水层分离干净,必要时先使用吸水容量大的干燥剂,过滤后再用干燥效能强的干燥剂。若出现干燥剂附着器壁或相互粘结时,则说明干燥剂用量不够,应再添加干燥剂。干燥后的液体应该是澄清的,而干燥前的液体多呈浑浊状,由浑浊变为澄清可作为判断干燥的简单标志。
(二)固体化合物的干燥
可采用蒸发和吸附的方法来干燥,蒸发可采用自然晾干、加热干燥和减压干燥。吸附的方法是使用装有各种类型干燥剂的干燥器进行干燥。
1.自然干燥
这是最经济、方便的方法。应注意被干燥的固体应该是稳定、不分解、不吸潮。干燥时要把被干燥固体放在表面皿或其它敞口容器中,薄薄摊开,让其在空气中慢慢晾干。
2.加热干燥
为了加快干燥,对于熔点较高遇热不分解的固体,可使用烘箱或红外灯烘干。加热温度应低于固体有机物的熔点或分解点,随时加以翻动,不能有结块现象。
3.干燥器干燥 

对于易分解或升华的固体,不能用上述方法干燥,应放在干燥器内干燥,干燥器常见的有普通干燥器、真空干燥器(图2-15)、真空恒温干燥器(图2-16)。
 
 
         
 
 
      2-15 真空干燥器                          2-16 真空恒温干燥器
普通干燥器通常用变色硅胶或无水氯化钙作干燥剂,干燥样品所费时间较长,干燥效率不高,一般适用于保存易吸潮药品。干燥器是磨口的,并涂有一层很薄的凡士林以防止水气进入,开启或关闭干燥器时,应用左手朝里(或朝外)按住干燥器下部,用右手握盖上的圆顶反方向平推器盖。搬动干燥器,不应只捧着下部,而应同时用拇指按住盖子,以防盖子滑落。
真空干燥器干燥效率较高,使用时真空度不宜过高,以防止干燥器炸裂。一般用水泵抽气,抽气时应有防止倒吸的安全装置。取样放气时不宜太快,以防止空气流入太快将样品冲散。
真空恒温干燥器也称干燥枪,其干燥效率较高,适用于除去结晶水或结晶醇。但这种方法只能适用于小量样品的干燥,如果干燥化合物数量多,可采用真空恒温干燥箱。使用干燥枪时,先将装有样品的小瓷舟放入夹层内,连接盛有干燥剂(一般常用五氧化二磷)的曲颈瓶,然后用水泵减压,抽到一定真空度时,将活塞关闭,停止抽气。根据被干燥化合物的物质,选用适当的溶剂进行加热(溶剂的沸点切勿超过样品的熔点),溶剂蒸气充满夹层外面,而使夹层内样品在减压和恒定的温度下进行干燥。整个过程中,每隔一定时间应再抽一次气,以保持一定的真空度。
(三)分子筛
分子筛是含水硅铝酸盐的晶体,高温活化失去水后,晶体内部就形成了许多孔径大小均一的微孔,具有很强的吸附能力,能把有效直径小于其孔径的分子吸进孔内,而不能吸附大于其孔径的分子,从而能起筛分子的作用,分子筛无毒,无腐蚀性,不溶于水及有机溶剂,能在pH为4~13的范围内使用。
分子筛的用途很广,它既是一种新型的高效能选择性微孔型吸附剂,也是一类性能优异的催化剂和催化剂载体。作为干燥剂,分子筛具有很强的干燥效能,能用于许多气体、液体的干燥。由于分子筛对于不饱和分子、极性分子和易极化分子具有更强的吸附作用,因此分子筛不能用来干燥不饱和化合物。分子筛的吸水容量较小。若被干燥物质含有的水分过多,应先用其它干燥剂进行去水,然后再用分子筛干燥。分子筛的类型多达几十种,但目前能大规模生产并获得广泛应用的是A型、X型和Y型三大类。其中,4A型分子筛是一种硅铝酸钠,其微孔的表现直径约为420pm,能吸附直径在400pm以下的分子。5A型分子筛是硅铝酸钙钠,其微孔表现直径为500pm,能吸附500pm以下的分子,水分子的直径约为300pm,分子筛使用前都必须经过高温脱水活化,才能有效地发挥作用。活化温度不能高于600℃,一般控制在550±10℃加热二小时,活化后待温度降到200℃左右应立即取出存放在干燥器内备用,用过的或吸附饱和后的分子筛,经过重新活化,可反复使用。