Die Wasserdampfdestillation entfernt Verunreinigungen aus dem Wasser, um es im Wesentlichen inert zu machen. Labore und Techniker verwenden aus diesem Grund destilliertes Wasser, da es dem zu prüfenden Bauteil nichts hinzufügt. Destilliertes Wasser enthält keine Mineralien, was es zum Trinken ungeeignet macht, aber gut für Aquarien, die Gewinnung ätherischer Öle, wissenschaftliche Experimente und mehr.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Bei der Wasserdampfdestillation werden die Stoffe eines Gemisches durch Verdampfung getrennt, die anschließend kondensiert den Dampf wieder in Flüssigkeit zurück, wobei man sich die Tatsache zunutze macht, dass verschiedene Elemente oder Verbindungen unterschiedliche Siedepunkte haben. Es hat ein breites Anwendungsspektrum, von der Wasserreinigung bis zur Extraktion von Ölen aus organischen Stoffen und der Raffination von Rohöl.
Gründe für die Dampfdestillation
Traditionelle Destillationstechniken erfordern ein direktes Erhitzen der Mischung, um ihren Inhalt zu verdampfen. Während dies für die meisten anorganischen Lösungen und einige organische gut funktioniert, gibt es viele organische Verbindungen, die sich bei hohen Temperaturen zersetzen, darunter viele natürliche ätherische Öle und aromatische Verbindungen. Um sicherzustellen, dass die benötigten organischen Verbindungen bei der Wasserdampfdestillation nicht zerstört werden, destillieren Techniker diese Verbindungen bei niedrigeren Temperaturen.
Dampfdruck
Die Materieoberfläche hat hochenergetische Moleküle in Kontakt mit der Atmosphäre, die aufgrund ihrer inneren Energien einen gewissen Druck gegen die Atmosphäre ausüben, der als Dampfdruck bekannt ist. Übersteigt dieser Druck den atmosphärischen Druck, verdampfen diese Moleküle. Da das Erhitzen die innere Energie dieser Moleküle erhöht, erhöht es auch den Dampfdruck.
Wie es funktioniert
Die meisten komplexen organischen Verbindungen lösen sich nicht in Wasser auf, sondern bilden stattdessen eine Mischung, die sich trennt, wenn sie sich absetzen lässt, während sich das Wasser absetzt und die organischen Verbindungen oben schwimmen. Die Wasserdampfdestillation funktioniert nach dem Prinzip, dass beim Erhitzen einer Mischung aus zwei oder mehr ungelösten Flüssigkeiten, während sicherstellen, dass die Oberflächen beider Flüssigkeiten in Kontakt mit der Atmosphäre sind, den vom System ausgeübten Dampfdruck steigt. Dies liegt daran, dass es jetzt die Summe der Dampfdrücke aller Komponenten des Gemisches wird, die zusammen kombiniert werden. Dies ermöglicht die Verdampfung von Elementen mit hohen Siedepunkten bei viel niedrigeren Temperaturen, indem sie lediglich eine Mischung mit Wasser bilden.
Extraktionsverfahren
Dampf strömt durch die organische Substanz, die die zu trennenden Verbindungen enthält. Der Dampf kondensiert gegen diese Materie, um ein Gemisch zu bilden. Diese Mischung wird durch mehr einströmenden Dampf weiter erhitzt, der weiterhin durch die Materie strömt und die Mischung verdampft. Durch den reduzierten Dampfdruck verdampfen auch die benötigten organischen Verbindungen als Teil des Gemisches und werden so aus der organischen Substanz extrahiert.
Trennverfahren
Das verdampfte Gemisch aus Dampf und organischen Verbindungen strömt durch Mäntel, in die an einem Ende kaltes Wasser eindringt. Die verdampfte Mischung tritt dann nach dem Abkühlen der Mischung als heißes Wasser aus dem anderen Ende aus. Dadurch kondensiert die Mischung, die dann gesammelt und absetzen gelassen wird. Während des Absetzvorgangs kommen die extrahierten organischen Verbindungen nach oben und werden dann durch Abfiltern des abgesetzten Wassers von unten abgetrennt.