水蒸气蒸馏法

天然产物成分复杂，原料中包括成百上千种化合物，这些化合物的性质各不相同，其中尚有很多未知物质，对其进行分离及纯化是一项繁琐，费时的工作。提取是进行天然产物有效成分研究的第一步，适当的提取方法不仅可以保证所需成分被提出，还可以尽量避免杂质成分的干扰，简化后续的分离工作。

天然产物的提取方法很多，其中蒸馏和萃取是最为普遍的提取方法 。蒸馏是分离液体混合物最早实现工业化的单元，实际应用十分广泛，用于天然产物提取的主要是水蒸气蒸馏技术。水蒸气蒸馏是利用水蒸气来加热混合液体，使其具有一定挥发度的被蒸馏组分在比原沸点低的温度下沸腾，并与水蒸气一同逸出，经冷凝后分层，达到分离的技术。
## 水蒸气蒸馏的原理
分压定律——分压与总压的关系
道尔顿(Dalton)分压定律: 在温度和体积恒定时，其混合气体的总压力等于各组分气体单独存在时的压力之和,此定律称为道尔顿分压定律.
假设有一理想气体的混合物，此混合物本身也是理想气体，在温度T下，占有体积为V，混合气体各组分为i（=1，2，3，…i，…),由理想气体方程式得：
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水蒸气蒸馏其原理为当与水不相互溶的物质与水共存时，根据道尔顿分压定律整个系统的蒸气压应为各组分蒸气压之和，当混合物中各组分蒸气压之和等于外界大气压时，混合物沸腾，这时的温度即为它们的沸点，此沸点比各组分单独存在时的沸点都低，因此，在常压下应用水蒸气蒸馏就能在低于100℃的情况下将高沸点组分与水一起蒸出来，且因为被蒸馏物质一般与水不互溶，被蒸馏物质和水的分压仅与温度有关，与混合物的组成无关。
水蒸气蒸馏主要适用于具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，在水中稳定且难溶或不溶于水的天然成分提取，例如植物中的挥发油，某些小分子的生物碱（如麻黄碱，烟碱等），某些小分子的酸性物质（如丹皮酚等）。
在实际应用中，水蒸气蒸馏装置通常由水蒸气发生器和蒸馏系统两部分组成，如图1-1，图1-2所示；对于100℃左右蒸气压较低的有机化合物，可以采用回流式水蒸气蒸馏装置，如图1-3所示；如果要蒸馏大量物料，可以采用隔水蒸馏法即将物料放在隔板上，水蒸气自下而上通过物料进行蒸馏，如图1.4.所示。
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图1-1 水蒸气发生器
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图1-2 水蒸气蒸馏装置
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图1-3 回流式水蒸气蒸馏装置
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图1-4 大量物料水蒸气蒸馏装置
## 实用案例
松节油是松针科树类的含油树脂，天然的含油树脂为微黄色不透明的块状物，其馏出物即为松节油。松节油是无色至微黄色的澄清液体，有特殊气味，作为化工原料应用广泛，在美术玻璃、油漆、樟脑制造、制药、松香制作等工业中均应用。
松节油的沸点在153-175℃，在常压（100Kpa）下，水蒸气蒸馏只要95℃即可使其与杂质分离在该条件下，水与松节油的蒸气压和为100Kpa，等于外界大气压，水和松节油混合物沸腾汽化，松节油随水蒸气蒸出，经冷凝静置后分层，即可得到松节油，其水蒸气蒸馏工艺流程如图1-5所示。
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图1-5 松节油水蒸气蒸馏法工艺流程图
  水蒸气蒸馏法是简单的松脂加工方法，直接由水蒸气将松节油从松脂中带出，经过分层，二次蒸馏，干燥，最后得到松节油，此方法安全经济，操作方便，处理周期短，不会引起松节油组成成分及比例的变化，所得松节油质量稳定，重现性好。