什麼是溶劑純化?
溶劑純化為將化學溶液中的精細顆粒或雜質,利用物理、化學等科技或方法,將物質中的雜質除去,如蒸餾、再結晶等,而以物理方式經由濾膜等多孔性材料阻擋去除而得到澄清目標液,的溶劑純化方式又稱為溶劑過濾純化,常見於精密儀器上機分析的前處理。
溶劑等級及常見純化方式
有機溶劑 (organic solvent) 可應用於許多實驗,市售常見如 ACS 級、試藥級及層析級等多種規格。
試藥等級 |
英文 |
保證級試藥 | Guarantee Reagent, GR |
試藥特級 | Reagent Grade, RG |
分析級試藥 | Analar Reagent, AR |
美國化學協會標準試藥 | American Chemical Society, ACS |
美國藥典級 | United States Pharmacopoeia, USP |
一般分析級 | Analysis |
層析級 | Chromatography (HPLC, GC) |
其中部份實驗對於溶劑純度的要求較高,因此需要對溶劑進行純化 (solvent purification)以移除影響物質,避免溶劑中的微小粒子或雜質對實驗結果及產率造成影響,如:高效液相層析儀 (high performance liquid chromatograph, HPLC) 及液相層析串聯質譜儀 (liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS-MS) 等高精密儀器所使用的移動相 (mobile phase)。溶劑純化常利用真空過濾方式進行。
過濾純化原理
過濾純化 (filtration) 是將溶劑中的雜質、微小粒子以不同孔徑的濾膜 (membrane membrane) 或多孔性材料阻檔,藉此分離非均相混合物中的固態、液態物質,得到澄清目標液。濾膜則可依過濾樣品特性、懸浮顆粒去除效率、過濾所耗費時間等規格,選擇合適的濾膜。
過濾純化可利用真空過濾 (vacuum filtration) 進行,常以真空幫浦搭配過濾瓶組及濾膜操作使用,又稱負壓過濾、減壓過濾或抽氣過濾 (suction filtration)。其利用抽氣減壓裝置將濾紙下方的空氣部分抽除,造成壓力差,使液體在重力與壓力差的雙重作用下加速過濾,達到雜質與溶劑分離的目的。
過濾純化裝置
溶劑純化裝置通常包含真空幫浦 (vacuum pump)、緩衝瓶 (safety trap)、接收瓶 (receiver flask) 及過濾漏斗 (filter holder)。其中,過濾漏斗 + 接收瓶又常稱為過濾瓶組。
A. 耐腐蝕真空幫浦 (chemical resistant vacuum pump)
關於真空過濾之原理,請參考網站內文章-真空過濾。
由於常見需純化的溶劑多為有機溶劑、酸類、鹼類及鹽類配置而成,考慮實驗操作之安全性與幫浦耐用程度,應選用耐腐蝕真空幫浦為佳。
洛科耐腐蝕真空幫浦的腔體、隔膜、氣片皆採高耐化材質製成,有效地提昇真空幫浦的耐腐蝕性。
- Rocker Chemker 耐腐蝕幫浦
全PTFE材質,提供最高強度抗酸鹼、抗腐蝕能力。
- Rocker C 耐腐蝕幫浦
採用PTFE鍍膜,適用醇類、烷類等弱酸鹼溶劑與水溶液過濾。洛科Chemker系列抗腐蝕真空泵
B. 溶劑用過濾瓶組
用於溶劑純化用之過濾漏斗(filter holder)與接收瓶(receiver flask)皆建議使用硼矽玻璃 (Borosilicate glass) ,以避免有機溶劑、酸鹼等溶液造成損壞,硼矽玻璃材質之化學穩定性及抗化學侵蝕性佳,適合用於承裝有機溶劑,而過濾漏斗的濾膜墊片則可依實驗室需求,選用合適的材質,如磨砂玻璃或不鏽鋼濾網。
洛科可依據您的需求提供之VF系列過濾瓶組選擇:
– 硼矽玻璃材質,高耐溫、抗化學腐蝕
– 過濾杯刻度清晰,方便樣品添加參考
– 濾膜墊片採磨砂玻璃材質或不鏽鋼濾網,可依需求選擇
– 防傾倒安全固定吸盤:VF3、VF6、VF7洛科Rocker 300C-VF12溶劑純化系統
溶劑純化應用與用途
- HPLC、LC/MS/MS 等高精密儀器之移動相純化 (如乙腈、甲醇、四氫呋喃 (THF))
- 化學分析之萃取液的純化 (CNS 15474 蜂王漿, 7.6 節, 10-羥基-2-癸烯酸)
參考資料:
台大化學系教學網-基礎化學實驗技能
中興大學物理化學原理驗證課程
CNS 15474 蜂王漿國家標準
Difference Between Filtration and Purification