Rotatsioonaurusti (rotavap): tööpõhimõte, kasutus ja rakendused

Pöörlev aurusti (või rotavap) kasutatakse tavaliselt keemialaboratooriumides lahustite eemaldamiseks aurustamise teel.

Vedelik pannakse ümmarguse põhjaga kolbi ja asetatakse seadmesse. Rotaevap pöörleb ja kuumutab kolbi ning vähendab rõhku kolvi sees, tekitades vaakumi. Vaakum paneb vedeliku aurustuma tavalisest madalamal temperatuuril. Vedelik muutub gaasiks ja kogutakse kokku, jahutades seda, nii et see kondenseerub teise kolbi.

Kui vedelikus on lahustunud aineid, jäävad need aurustumisel maha. Kui vesi, milles on lahustunud sool, aurustub, siis eraldub puhas vesi ja kuiv sool. Teadlased kasutavad tahke aine lahustunud vedeliku eemaldamiseks pöörlevaid aurustusseadmeid.

Pöörlevate aurustite kasutamine on sageli kiirem kui aurustusbasseinide kasutamine. Neid saab kasutada destilleerimiseks.

Kuidas rotavap töötab — põhiprintsiip

Rotavapi tööpõhimõte põhineb kolmel peamisel efektis: rõhu alandamisel langeb vedeliku keemistemperatuur, kolbi pöörlemine suurendab aurustumispinna ja ühtlustab kuumutust ning kondensaator kogub aurustunud lahusti tagasi vedelikuks. Tulemuseks on kiire ja õrn lahusti eemaldamine ilma kuuma kontsentreeritud proovi ülekuumutamata.

Põhikomponendid

• Pöörlev aurutuskolb (ümara põhjaga kolb) — proovi hoidmeks;
• Kuumutusvann (vesi- või õlivann) — annab kontrollitud kuumuse kolbile;
• Pöörlev mehhanism — tagab kolbi pideva pöörlemise (tavaliselt 20–280 rpm);
• Kondensaator — jahutab ja kondenseerib aurud; võib olla mähis- või vertikaalne tüüpi;
• Kogumiskolb — kogub kondenseerunud lahusti;
• Vaakumpump ja/või vaakumkontroller — vähendab süsteemi rõhku ja reguleerib selle taset;
• Külmutus-/cold-trap — kaitseb vaakumpumpa lenduvate auruosakeste eest (sageli kasutatakse eriti lenduvate või toksiliste lahustite korral);
• Sidurid, tihendid ja kolbiklambrid — tagavad seadme turvalisuse ja lekkekindluse.

Kasutamine samm-sammult

• Paiguta proovi sobivasse aurustuskolbi ja kinnita see seadmele.
• Täida kuumutusvann sobiva vedelikuga (vesi või õli) ja sea sihitud temperatuur lähtuvalt lahusti keemistemperatuurist vaakumis.
• Aseta kondensaatori jahutusvedelik (vesi, külmemad süsteemid kasutavad ka etüüli või propüleenglükooli), käivita pöörlemine ja lülita sisse vaakumpump.
• Jälgi rõhku ja temperatuuri, reguleeri vajadusel vaakumit ja pöörlemiskiirust, kuni soovitud kontsentratsioon on saavutatud.
• Peata vaakum ning täida süsteem õhuga enne kolbide eemaldamist, et vältida looduslikke pragunemisi või äkilisi eritusi.

Praktilised näpunäited ja parameetrid

• Rotatsiooni kiirus: tavaliselt 20–280 rpm — madalam kiirus vähendab pritsimist, kõrgem kiirus suurendab aurupinda.
• Kuumutusvanni temperatuur: vali vastavalt lahustile — näiteks dikloroetaan ja diklorometaan töötavad madalama tempiga (<40 °C vaakumis), alkoholid ja vesi vajavad sageli kõrgemat temperatuuri; oluline on töötada alati madalama temperatuuriga kui proovi temperatuuri kahjustamine.
• Vaakumi tase: reguleeri, et vältida proovi keemist (bumping) ja samas tagada kiire aurustumine; sageli kasutatakse vaakumaine reguleerivaid ventiile või automaatset kontrolli.
• Töötlemise ajal kasuta külmutuslende (cold traps), kui töötled toksilisi või kergestisüttivaid lahusteid, et kaitsta vaakumpumpa ja vähendada saastumist.
• Ära sulge süsteemi täiesti — rotavap ei tohi töötada täiesti suletud klaassüsteemis, kuna rõhk võib muutuda ohtlikuks.

Ohutus ja head tavad

• Kanna sobivat isikukaitsevahendit: prille, kindad ja vajadusel kaitseriietus ning fänniruum või kapuuts.
• Kontrolli klaasosi praod ja kahjustusi ning kasuta õigeid klambreid ja tihendeid.
• Ära kasuta purunevaid või virelevaid klaasoskasi; kui toimub bumping, vähenda temperatuuri/vaakumit või lisa bump-trap (saavutamaks turvalist töötlemist).
• Kasutades mürgiseid või lenduvaid aineid, tööta kapuutsi all ja kasuta cold-trappi vaakumpumba kaitseks.
• Puhasta ja jäta seade jahedasse, hästi ventileeritud kohta pärast kasutust — ära viska sovi- lahuste jääke kanalisatsiooni.

Rakendused ja näited

Rotavappe kasutatakse laialdaselt nii teadus- kui tööstuslaborites. Peamised rakendusalad:

• Solventide eemaldamine orgaaniliste sünteeside järel;
• Proovide kontsentreerimine ja puhastamine enne edasist analüüsi (nt HPLC, NMR);
• Loengureservuaarid ja ekstraktide kuivatamine (looduslike ekstraktide kontsentreerimine);
• Õli- ja farmaatsiasektoris lahustite taaskasutus ja väiksemamahuline tootmine;
• Keemilise sünteesi tööprotsesside õrn destilleerimine.

Tuntud näited lahustitest, mida sageli rotavapiga eemaldatakse: metanool, etanool, diklorometaan, heksaan, toluen ja vesi (erinevate soolade ja lahustunud ainete eraldamiseks).

Hooldus ja tõrkeotsing

• Lekkeid: kontrolli O-rõngaid ja ühenduste korrektset paigaldust; vee- või saippuaveega testimine näitab kohapõhist lekkeallikat.
• Vaakumpump ei tõmba: kontrolli cold-trappi, vaakumliinide ühendusi ja pumpa ennast (õlivahetus või turbopumba hooldus vastavalt tootjajuhendile).
• Halb kondenseerimine: jahutusvedeliku temperatuur on liiga kõrge või vool on ebaühtlane — jahuta kondensaatorit paremini (madalama temperatuurini või suurema vooluga).
• Bumping ehk äkiline keemine: vähenda kuumutust, vähenda vaakumit või kasuta bump-trappi; ära kasuta lahtise leegiga meetodeid.
• Pöörlemismootori probleemid: kontrolli ketta kinnitust ja mootori ühendusi ning vajadusel pöördu teenindusse.

Skaala ja automatiseerimine

Labori- ja tootmistasemel on rotavappide erinevaid variante: väiksemad, käsitsi juhitavad seadmed kuni suuremate, mitmekolbiste ja automaatsete süsteemideni, kus temperatuuri, vaakumit ja pöörlemist juhitakse arvuti abil. Tööstuslikud versioonid võimaldavad suuremat lahusti taaskasutust ja efektiivsemat soojusjuhtimist.

Lõppsõna: rotavap on paindlik ja tõhus seadeldis lahustite eemaldamiseks ja proovide kontsentreerimiseks. Õige seadistuse, regulaarse hoolduse ja ohutusnõuete järgimisega saab saavutada kiireid ning korratavaid tulemusi ning pikendada seadme tööiga.

Küsimused ja vastused

K: Mis on pöörlev aurusti?

K: Kuidas rotatsioonilise aurusti abil lahusteid eemaldatakse?

K: Mis juhtub vedelikus lahustunud ainetega aurustumise käigus?

K: Mis juhtub, kui vett, milles on lahustunud soola, aurustatakse pöörleva aurusti abil?

K: Miks on pöörlev aurusti kasulik tahke aine lahustunud vedeliku eemaldamiseks?

K: Kas pöörlevate aurustite kasutamine on kiirem kui aurustumisbasseinide kasutamine?

K: Millistel muudel eesmärkidel saab pöörlevate aurustite kasutamine on võimalik?

Otsing