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基本信息

項(xiàng)目名稱：
多功能分離提取器
小類：
能源化工
簡介：
多功能分離提取器可廣泛用于重結(jié)晶、植物中化學(xué)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(shí)驗(yàn)完成時間短，設(shè)計(jì)靈活、成本低等優(yōu)點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shí)用性，使其具有廣闊的市場前景。
詳細(xì)介紹：
在運(yùn)用傳統(tǒng)裝置進(jìn)行重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中，我們常常會遇到如下幾個問題：當(dāng)進(jìn)行重結(jié)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(shí)驗(yàn)操作時一定要在通風(fēng)柜里進(jìn)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(jī)化合物的重結(jié)晶。 在提取實(shí)驗(yàn)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(dá)到利用少量溶劑從固體中萃取化學(xué)成分的效果。但在實(shí)驗(yàn)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(shè)這類實(shí)驗(yàn)。 針對化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常規(guī)操作如重結(jié)晶，植物提取所用到的裝置進(jìn)行改進(jìn)來解決所遇到的問題，設(shè)計(jì)出一種綠色、環(huán)保、節(jié)能、多功能型以及實(shí)用性并存的化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shù)亮點(diǎn)。

作品圖片

  • 多功能分離提取器
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  • 多功能分離提取器
  • 多功能分離提取器

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1. 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和思路 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的： 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，分離提取是常常所進(jìn)行的操作，多年來用來進(jìn)行此操作的玻璃實(shí)驗(yàn)儀器沒有大的變化，而在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，問題不斷的出現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器已很難解決，且傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置多是專用化，功能多元化未能實(shí)現(xiàn)?；谝延械膶?shí)驗(yàn)裝置，對傳統(tǒng)的分離提取裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)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(yīng)用價值。 基本思路： （1）無需機(jī)械攪拌，支管上端內(nèi)部接一根適宜長度的尖嘴導(dǎo)管浸入液面下，加熱后蒸汽上升，導(dǎo)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(fēng)廚，有效的減輕了有毒氣體對實(shí)驗(yàn)操作人員的危害； （4）儀器溶積大小可做調(diào)整，擴(kuò)展使用范圍。 2. 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）可代替索氏提取器用來做植物中化學(xué)成分的提取。 （2）可代替布氏漏斗用來進(jìn)行重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)和抽濾操作。 （3）當(dāng)使用有毒溶劑（甲醇）時，可以避免其對實(shí)驗(yàn)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(jī)化合物的重結(jié)晶及過濾。 3. 技術(shù)關(guān)鍵：沙芯漏斗和導(dǎo)管的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及活塞的緊密性。

科學(xué)性、先進(jìn)性

裝置的科學(xué)性先進(jìn)性如下： （1）該套裝置適合于常量、半微量和微量固體有機(jī)化合物的重結(jié)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(fù)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(dǎo)氣管在筒內(nèi)浸泡液中鼓泡，也加快溶解速度，實(shí)驗(yàn)時間大大縮短。 （3）該套裝置環(huán)保、安全和經(jīng)濟(jì)。在必須使用毒性較大溶劑進(jìn)行重結(jié)晶或提取時，更顯示了該裝置的優(yōu)越性。結(jié)晶筒上方加裝了冷凝裝置，可將有毒氣體導(dǎo)入通風(fēng)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(jié)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(jié)束后關(guān)閉重結(jié)晶筒活塞，使回流的溶劑貯于結(jié)晶筒內(nèi)，當(dāng)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(shí)驗(yàn)完成的時間。 （5）當(dāng)樣品在圓底燒瓶中結(jié)晶析出后，拆除冷凝管和變頭，打開結(jié)晶筒活塞，將結(jié)晶筒改裝為減壓過濾裝置。在結(jié)晶筒內(nèi)導(dǎo)管末端接上橡皮頭封閉，在結(jié)晶筒下端接上抽濾瓶即可。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

無

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

■實(shí)物、產(chǎn)品 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)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(shí)驗(yàn)完成時間短、設(shè)計(jì)靈活、成本低等優(yōu)點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于大學(xué)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)本科教學(xué)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(xué)的概念相一致。 該套裝置能夠進(jìn)行從常量到半微量的重結(jié)晶、植物中化學(xué)成分的提取以及抽濾等操作，同其它實(shí)驗(yàn)玻璃儀器相比它展現(xiàn)了其多功能性和實(shí)用性，且制作簡單成本低，可在化學(xué)科研方面以及大學(xué)本科教學(xué)實(shí)踐中得以應(yīng)用，具有開闊的市場環(huán)境，應(yīng)用前景樂觀。該套裝置完全可以由我們自己負(fù)責(zé)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(guān)的裝置是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用的索氏提取器 ，它是100多年前由德國化學(xué)家弗朗茨馮索氏發(fā)明的，與同類實(shí)驗(yàn)器材相比價格較貴。近年來，各學(xué)科之間的聯(lián)系越來越緊密，學(xué)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(shù)方面的進(jìn)一步擴(kuò)展，集合了溫控技術(shù)，軟件技術(shù)，超聲波等物理電子信息技術(shù)，并包括應(yīng)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(shù)上進(jìn)行突破。自動化是儀器能夠在實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)化： 如2005年由張雪玲改進(jìn)的索氏提取器將提取器內(nèi)筒改成將里面置入漏斗 達(dá)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(fù)雜，同時成本也比較高。實(shí)驗(yàn)人員雖不斷對裝置加以改進(jìn)，但多是針對某個方面，對實(shí)驗(yàn)器材某個部分做細(xì)微改動（具體見附錄一），結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，理論上是可行，但制作工藝更加復(fù)雜，功能上沒有多大突破，且在此類課題上，由于所花經(jīng)費(fèi)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(guān)的實(shí)驗(yàn)操作是重結(jié)晶，與索氏提取器相類似，在重結(jié)晶裝置這方面所研究人員很少，因?yàn)橄鄬τ谄渌蒲猩系拇箜?xiàng)目，改進(jìn)裝置這方面所花經(jīng)費(fèi)少，時間多，對于那些高科技人員來說，有點(diǎn)得不償失，并且很少有人能夠想到這一領(lǐng)域。能夠在此方面加以改進(jìn)的，也在原來的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)且改進(jìn)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(shí)現(xiàn)，大多還是只能作為單一的用途。
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