基本信息
- 項目名稱：
- 多功能分離提取器
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 多功能分離提取器可廣泛用于重結晶、植物中化學成分的提取、抽濾等操作。裝置簡易、安裝拆卸方便、操作簡單、產(chǎn)品回收率較高、綠色、環(huán)保、低碳、節(jié)能等，整個實驗完成時間短，設計靈活、成本低等優(yōu)點?？蓮V泛應用于大學有機化學實驗本科實驗教學和從植物中提取一些有活性的天然產(chǎn)物。其功能的多樣性和實用性，使其具有廣闊的市場前景。
- 詳細介紹：
- 在運用傳統(tǒng)裝置進行重結晶實驗中，我們常常會遇到如下幾個問題：當進行重結晶時，選用溶劑是有毒的溶劑時，如甲醇、氯仿、乙腈、苯和甲苯等。實驗操作時一定要在通風柜里進行，否則會給操作人員的健康帶來傷害。又如熱溶液中存在不溶性的雜質(zhì)或加入活性炭脫色時，還需趁熱過濾。這種趁熱過濾做法，不易控制，溶劑量較大，產(chǎn)品損失較多，不利于半微量有機化合物的重結晶。 在提取實驗中，我們常用的儀器是索氏提取器，它是利用溶劑回流和虹吸原理,使固體物質(zhì)不斷被新的純?nèi)軇┹腿?從而達到利用少量溶劑從固體中萃取化學成分的效果。但在實驗中所需時間很長，且與同類器材價格很高,因此在一些高校中無法開設這類實驗。 針對化學實驗中常規(guī)操作如重結晶，植物提取所用到的裝置進行改進來解決所遇到的問題，設計出一種綠色、環(huán)保、節(jié)能、多功能型以及實用性并存的化學實驗裝置。該套裝置的內(nèi)置砂質(zhì)過濾層、尖嘴玻璃管及變頭為創(chuàng)新技術亮點。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1. 作品設計、發(fā)明的目的和思路 作品設計、發(fā)明的目的： 在化學實驗中，分離提取是常常所進行的操作，多年來用來進行此操作的玻璃實驗儀器沒有大的變化，而在進行實驗時，問題不斷的出現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的實驗儀器已很難解決，且傳統(tǒng)的實驗裝置多是專用化，功能多元化未能實現(xiàn)?；谝延械膶嶒炑b置，對傳統(tǒng)的分離提取裝置進行優(yōu)化設計，達到一種儀器的多功能性，并且能夠做到綠色、環(huán)保、節(jié)能、價格低廉，具有很好的應用價值。 基本思路： （1）無需機械攪拌，支管上端內(nèi)部接一根適宜長度的尖嘴導管浸入液面下，加熱后蒸汽上升，導管口會持續(xù)冒泡，起攪拌作用； （2）在旋鈕上方，漏斗底部裝一砂質(zhì)過濾層，起過濾的作用； （3）儀器上半部分為磨口加蓋，方便倒取試樣，并且可連冷凝管后通入通風廚，有效的減輕了有毒氣體對實驗操作人員的危害； （4）儀器溶積大小可做調(diào)整，擴展使用范圍。 2. 創(chuàng)新點： （1）可代替索氏提取器用來做植物中化學成分的提取。 （2）可代替布氏漏斗用來進行重結晶實驗和抽濾操作。 （3）當使用有毒溶劑（甲醇）時，可以避免其對實驗人員的危害。 （4）儀器容積可做調(diào)整，可適用于常量、微量、半微量固體有機化合物的重結晶及過濾。 3. 技術關鍵：沙芯漏斗和導管的優(yōu)化設計以及活塞的緊密性。
科學性、先進性
- 裝置的科學性先進性如下： （1）該套裝置適合于常量、半微量和微量固體有機化合物的重結晶及植物成分的提取，產(chǎn)品效果好，回收率高。 （2）在加熱回流的過程中，溶劑反復地回流，保持溶劑蒸氣冷凝量與筒內(nèi)浸泡液流出量處于動態(tài)平衡，加快溶解速度，再加上溶劑蒸氣通過導氣管在筒內(nèi)浸泡液中鼓泡，也加快溶解速度，實驗時間大大縮短。 （3）該套裝置環(huán)保、安全和經(jīng)濟。在必須使用毒性較大溶劑進行重結晶或提取時，更顯示了該裝置的優(yōu)越性。結晶筒上方加裝了冷凝裝置，可將有毒氣體導入通風廚，而溶劑循環(huán)使用也減少了溶劑用量。 （4）該套裝置所用儀器(除結晶筒為特制外)均屬常規(guī)儀器，安裝拆卸方便，操作簡單。提取結束后關閉重結晶筒活塞，使回流的溶劑貯于結晶筒內(nèi)，當圓底燒瓶中溶劑的量合適時可停止加熱。省去了濃縮的操作，縮短了整個實驗完成的時間。 （5）當樣品在圓底燒瓶中結晶析出后，拆除冷凝管和變頭，打開結晶筒活塞，將結晶筒改裝為減壓過濾裝置。在結晶筒內(nèi)導管末端接上橡皮頭封閉，在結晶筒下端接上抽濾瓶即可。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- ■實物、產(chǎn)品 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該套作品具有裝置簡易、安裝拆卸方便、操作簡單、產(chǎn)品回收率較高、整個實驗完成時間短、設計靈活、成本低等優(yōu)點?？蓮V泛應用于大學有機化學實驗本科教學和科研中，并且融入了綠色、環(huán)保、低碳、節(jié)能等元素，與綠色化學的概念相一致。 該套裝置能夠進行從常量到半微量的重結晶、植物中化學成分的提取以及抽濾等操作，同其它實驗玻璃儀器相比它展現(xiàn)了其多功能性和實用性，且制作簡單成本低，可在化學科研方面以及大學本科教學實踐中得以應用，具有開闊的市場環(huán)境，應用前景樂觀。該套裝置完全可以由我們自己負責研發(fā)，從而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品推向市場。
同類課題研究水平概述
- 與分離提取器提取功能相關的裝置是化學實驗室常用的索氏提取器 ，它是100多年前由德國化學家弗朗茨馮索氏發(fā)明的，與同類實驗器材相比價格較貴。近年來，各學科之間的聯(lián)系越來越緊密，學科之間互相滲入，索氏提取器主要向以下倆個不同方向發(fā)展： （1）智能化和自動化： 智能化主要是技術方面的進一步擴展，集合了溫控技術，軟件技術，超聲波等物理電子信息技術，并包括應用于其中的智能控制算法，優(yōu)化算法，模式識別算法等，此方面主要是在技術上進行突破。自動化是儀器能夠在實驗完成后自動處理數(shù)據(jù)，不僅對所用的原料回收率高，效率高，而且可對物質(zhì)所含成分進行測定。此帶來的一個問題是成本很高，很難得到推廣。 （2）同類裝置改進化： 如2005年由張雪玲改進的索氏提取器將提取器內(nèi)筒改成將里面置入漏斗 達到回流目的，雖效果比使用原來裝置要好，但是缺少攪拌，未能使所提取的成分快速融入溶劑中，且該裝置只能用于提取。制作更加復雜，同時成本也比較高。實驗人員雖不斷對裝置加以改進，但多是針對某個方面，對實驗器材某個部分做細微改動（具體見附錄一），結構變得復雜，理論上是可行，但制作工藝更加復雜，功能上沒有多大突破，且在此類課題上，由于所花經(jīng)費少，科技投入力量少，因此吸引的研究人員少，所以多年來，未出現(xiàn)過重大發(fā)明。 與分離提取器分離功能相關的實驗操作是重結晶，與索氏提取器相類似，在重結晶裝置這方面所研究人員很少，因為相對于其它科研上的大項目，改進裝置這方面所花經(jīng)費少，時間多，對于那些高科技人員來說，有點得不償失，并且很少有人能夠想到這一領域。能夠在此方面加以改進的，也在原來的基礎上加以改進且改進后的裝置成本較高，未能有較大的突破，如裝置的多功能性很難實現(xiàn)，大多還是只能作為單一的用途。
