一瓶水竟然能装满一辆车？
时间：2022-06-14 阅读：165
今天我们通过一个实验来证明。
在实验开始之前，首先科普一下：
什么叫真空加热干燥。
其原理非常简单：即将小体量的液体转化为大体积的蒸气除去
→ 实际蒸气体积受温度和压力的影响
→ 真空泵需要承受全部的蒸气负荷
我们在选择搭配真空干燥箱的真空泵时，抽速是非常重要的一个参数，但这往往却是大家所忽略的。
“一瓶水的实验”
我们来看一下一瓶500ml的水，在不同负压和温度下到底能产生多大的蒸气体积？
500ml 水, 其摩尔质量为0.018 kg/mol，
其物质的量=0.5l x 1kg/l / 0.018 kg/mol = 27.7 moles
在20°C时水的饱和蒸气压约为 23 mbar。
根据理想气态方程PV=nRT可以得出，500 ml (0.5 l) 水产生的实际蒸气体积为:
在 40°C时水的饱和蒸气压约为70 mbar。
根据理想气态方程PV=nRT可以得出，500ml (0.5 l) 水产生的实际蒸气体积为:
在 75°C时水的饱和蒸气压约为400 mbar。
根据理想气态方程PV=nRT可以得出，500 ml (0.5 l) 水产生的实际蒸气体积为:
咦？原来500ml的水可以产生如此多的蒸气！
从上数据我们可以看出：真空烘箱内的温度越高意味着
→ 溶剂饱和蒸气压越高
→ 实际产生的蒸气体积越小
→ 所需干燥时间越短
但考虑到干燥物料的热敏性，在设置加热温度的时候并非越高越好，而是选择一个合理的温度值，因此真空泵的抽速选择是一个关键参数。
同时，对于处理大量的可凝蒸气，气镇阀的设计很必要，以确保可凝性蒸气能够顺利排出系统之外。化学隔膜泵可达到粗真空范围（常压~1mbar）的压力，对于真空干燥的主干燥过程来讲，已*足够，而且其无水无油无介质运行，可确保不会污染物料本身，耐化学腐蚀设计也可确保隔膜泵不受溶剂腐蚀，能够长时间稳定运行。
当然，整个真空干燥过程时间受很多参数影响：除了加热温度 (温度越高，实际蒸气体积越小)与泵的抽气速度 (抽速越大，抽除蒸气的速度越快)，还与样品的表面特性及堆砌密度（影响蒸发速率)，要求的干燥状态 (要求*去除样品内部的残余介质需要进一步的干燥步骤)等因素紧密相关。
除非在某些实验中，主干燥过程结束后，需要更低的压力进行残余干燥（如除去化学键中的水分子），需要在中真空的条件下进行(< 1 mbar)。
如果干式的隔膜泵技术可以满足实验要求，不*油泵或者水泵。