蒸馏法制备纯水的原理和步骤
蒸馏法制备纯水是利用杂质与水的沸点不同,杂质与水蒸气不能一同蒸发而达到分离水中杂质的目的。
水中杂质分为挥发性和不挥发性两类。不挥发性杂质,包括大多数无机盐、碱和某些有机化合物。这类杂质用蒸馏法很容易除去。而对于水中的挥发性杂质,如溶解在水的气体、多种酸、有机物及某些盐的分解产物也会随水蒸气蒸循出进入馏出液而无法分离。
解决分离挥发性杂质的办法,是在水中加入一些试剂,使杂质的挥发性转变为不挥发性。例如,在水中加入高镒酸钾,可将有机物氧化成二氧化碳和水,达到除去有机物的目的。为了除去水中挥发性酸和溶解在水中的酸性气体,可以通过加入碱性物质与水中的酸性物质在蒸馏前化合。此类的碱性物质可使用氧化锐、过氧化钠等,可中和水中的硝酸、二氧化碳和硫化氢等酸物质,达到分离此类挥发性的酸类物质。此外,水中存在氨和胺类物质可加入铭酸酎或磷酸酊与之化合,通过蒸馏达到分离。
在分析实验室中,用蒸馏法制备纯水通常采用以下两类蒸馏器:硬质化学玻璃制成的蒸馏器和石英蒸馏器。使用铜或其他金属制成的蒸馏器,蒸得的蒸馏水中所含的金属杂质,例如铜、锡等,其浓度往往高于原水。不适用于痕量元素的分析。使用硬质化学玻璃制成的蒸馏器所得到蒸馅水比较纯净,适用于常规用途。由于硬质化学玻璃中含有一定数量的硼,故所得的蒸馏水不适用于硼的测量。石英蒸馏器所得到蒸馏水更为纯净,适合于一般实验室痕量元素的分析工作。但是石英蒸馏器价格昂贵,蒸馏瓶体积比较小,出水率比较低,适合科研和少量样品的分析测试用水,若样品数量多,用水数量大则无法适应。
亚沸蒸馏水适合制备高纯水。近年来出现的一种新型石英亚沸蒸馏器,其加热方式是将电阻丝封闭在石英管中置于液面上方的间接加热。其特点是在液面上方加热,使液面始终处于亚沸状态,可使水蒸气带出的杂质降至最低。该装置还适用于制备高纯酸(如HCI、HNO3)和氨水。
亚沸蒸馏水另外一种加热方式是光加热。以灯光作热源,照射液体表面,水从液面气化蒸发,可避免沸腾时携带或沿表面蠕升的现象发生,蒸得的水极纯,可称为高纯水。
