基本信息
- 项目名称：
- 多功能分离提取器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 多功能分离提取器可广泛用于重结晶、植物中化学成分的提取、抽滤等操作。装置简易、安装拆卸方便、操作简单、产品回收率较高、绿色、环保、低碳、节能等，整个实验完成时间短，设计灵活、成本低等优点。可广泛应用于大学有机化学实验本科实验教学和从植物中提取一些有活性的天然产物。其功能的多样性和实用性，使其具有广阔的市场前景。
- 详细介绍：
- 在运用传统装置进行重结晶实验中，我们常常会遇到如下几个问题：当进行重结晶时，选用溶剂是有毒的溶剂时，如甲醇、氯仿、乙腈、苯和甲苯等。实验操作时一定要在通风柜里进行，否则会给操作人员的健康带来伤害。又如热溶液中存在不溶性的杂质或加入活性炭脱色时，还需趁热过滤。这种趁热过滤做法，不易控制，溶剂量较大，产品损失较多，不利于半微量有机化合物的重结晶。 在提取实验中，我们常用的仪器是索氏提取器，它是利用溶剂回流和虹吸原理,使固体物质不断被新的纯溶剂萃取,从而达到利用少量溶剂从固体中萃取化学成分的效果。但在实验中所需时间很长，且与同类器材价格很高,因此在一些高校中无法开设这类实验。 针对化学实验中常规操作如重结晶，植物提取所用到的装置进行改进来解决所遇到的问题，设计出一种绿色、环保、节能、多功能型以及实用性并存的化学实验装置。该套装置的内置砂质过滤层、尖嘴玻璃管及变头为创新技术亮点。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1. 作品设计、发明的目的和思路 作品设计、发明的目的： 在化学实验中，分离提取是常常所进行的操作，多年来用来进行此操作的玻璃实验仪器没有大的变化，而在进行实验时，问题不断的出现，使用传统的实验仪器已很难解决，且传统的实验装置多是专用化，功能多元化未能实现。基于已有的实验装置，对传统的分离提取装置进行优化设计，达到一种仪器的多功能性，并且能够做到绿色、环保、节能、价格低廉，具有很好的应用价值。 基本思路： （1）无需机械搅拌，支管上端内部接一根适宜长度的尖嘴导管浸入液面下，加热后蒸汽上升，导管口会持续冒泡，起搅拌作用； （2）在旋钮上方，漏斗底部装一砂质过滤层，起过滤的作用； （3）仪器上半部分为磨口加盖，方便倒取试样，并且可连冷凝管后通入通风厨，有效的减轻了有毒气体对实验操作人员的危害； （4）仪器溶积大小可做调整，扩展使用范围。 2. 创新点： （1）可代替索氏提取器用来做植物中化学成分的提取。 （2）可代替布氏漏斗用来进行重结晶实验和抽滤操作。 （3）当使用有毒溶剂（甲醇）时，可以避免其对实验人员的危害。 （4）仪器容积可做调整，可适用于常量、微量、半微量固体有机化合物的重结晶及过滤。 3. 技术关键：沙芯漏斗和导管的优化设计以及活塞的紧密性。
科学性、先进性
- 装置的科学性先进性如下： （1）该套装置适合于常量、半微量和微量固体有机化合物的重结晶及植物成分的提取，产品效果好，回收率高。 （2）在加热回流的过程中，溶剂反复地回流，保持溶剂蒸气冷凝量与筒内浸泡液流出量处于动态平衡，加快溶解速度，再加上溶剂蒸气通过导气管在筒内浸泡液中鼓泡，也加快溶解速度，实验时间大大缩短。 （3）该套装置环保、安全和经济。在必须使用毒性较大溶剂进行重结晶或提取时，更显示了该装置的优越性。结晶筒上方加装了冷凝装置，可将有毒气体导入通风厨，而溶剂循环使用也减少了溶剂用量。 （4）该套装置所用仪器(除结晶筒为特制外)均属常规仪器，安装拆卸方便，操作简单。提取结束后关闭重结晶筒活塞，使回流的溶剂贮于结晶筒内，当圆底烧瓶中溶剂的量合适时可停止加热。省去了浓缩的操作，缩短了整个实验完成的时间。 （5）当样品在圆底烧瓶中结晶析出后，拆除冷凝管和变头，打开结晶筒活塞，将结晶筒改装为减压过滤装置。在结晶筒内导管末端接上橡皮头封闭，在结晶筒下端接上抽滤瓶即可。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- ■实物、产品 ■现场演示 ■图片 ■录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该套作品具有装置简易、安装拆卸方便、操作简单、产品回收率较高、整个实验完成时间短、设计灵活、成本低等优点。可广泛应用于大学有机化学实验本科教学和科研中，并且融入了绿色、环保、低碳、节能等元素，与绿色化学的概念相一致。 该套装置能够进行从常量到半微量的重结晶、植物中化学成分的提取以及抽滤等操作，同其它实验玻璃仪器相比它展现了其多功能性和实用性，且制作简单成本低，可在化学科研方面以及大学本科教学实践中得以应用，具有开阔的市场环境，应用前景乐观。该套装置完全可以由我们自己负责研发，从而转化为产品推向市场。
同类课题研究水平概述
- 与分离提取器提取功能相关的装置是化学实验室常用的索氏提取器 ，它是100多年前由德国化学家弗朗茨冯索氏发明的，与同类实验器材相比价格较贵。近年来，各学科之间的联系越来越紧密，学科之间互相渗入，索氏提取器主要向以下俩个不同方向发展： （1）智能化和自动化： 智能化主要是技术方面的进一步扩展，集合了温控技术，软件技术，超声波等物理电子信息技术，并包括应用于其中的智能控制算法，优化算法，模式识别算法等，此方面主要是在技术上进行突破。自动化是仪器能够在实验完成后自动处理数据，不仅对所用的原料回收率高，效率高，而且可对物质所含成分进行测定。此带来的一个问题是成本很高，很难得到推广。 （2）同类装置改进化： 如2005年由张雪玲改进的索氏提取器将提取器内筒改成将里面置入漏斗 达到回流目的，虽效果比使用原来装置要好，但是缺少搅拌，未能使所提取的成分快速融入溶剂中，且该装置只能用于提取。制作更加复杂，同时成本也比较高。实验人员虽不断对装置加以改进，但多是针对某个方面，对实验器材某个部分做细微改动（具体见附录一），结构变得复杂，理论上是可行，但制作工艺更加复杂，功能上没有多大突破，且在此类课题上，由于所花经费少，科技投入力量少，因此吸引的研究人员少，所以多年来，未出现过重大发明。 与分离提取器分离功能相关的实验操作是重结晶，与索氏提取器相类似，在重结晶装置这方面所研究人员很少，因为相对于其它科研上的大项目，改进装置这方面所花经费少，时间多，对于那些高科技人员来说，有点得不偿失，并且很少有人能够想到这一领域。能够在此方面加以改进的，也在原来的基础上加以改进且改进后的装置成本较高，未能有较大的突破，如装置的多功能性很难实现，大多还是只能作为单一的用途。
