Wichtiger Hinweis zum Inhalt des Online-LexikonsBei den auf dieser Seite aufgeführten Texten/Artikeln/Inhalten handelt es sich ausschließlich um fremde Inhalte, die sich die Aschendorff Verlag GmbH & Co. KG ausdrücklich nicht zu Eigen macht. Diese fremden Inhalte, die keiner regelmäßigen Überprüfung unterliegen, sind ausnahmslos solche der freien Enzyklopädie Wikipedia, für die keinerlei Verantwortung übernommen wird.
Lizenzbestimmungen
Der Text/Artikel/Inhalt auf dieser Seite innerhalb der Rubrik "Online Lexikon" basiert, soweit nicht anders angegeben, auf dem Artikel
Azeotropes Gemisch
aus der freien Enzyklopädie
Wikipedia.
Die Inhalte stehen unter der
GNU Lizenz für freie Dokumentation.
Eine Liste der Autoren ist
dort
abrufbar.
Azeotrop
Ein
Azeotrop (auch
azeotropes Gemisch;
griechisch:
a - "Verneinung",
zeo - "siedend",
tropos - "Drehung, Wendung, Richtung") ist ein Stoffgemisch, das man nicht durch gewöhnliche
Destillation trennen kann, weil die Zusammensetzung der Flüssigkeit und der Gasphase gleich sind. Im
Phasendiagramm berühren sich die
Siede-_und_die_Taukurve. Beim Sieden verhalten sich azeotrope Gemische wie
Reinstoffe.
Azeotroptypen
Man unterscheidet Maximum- und Minimumazeotrope:
* Das
positive Azeotrop entspricht im
p,x-Diagramm dem Stoffgemisch am
Maximum des
Dampfdrucks. Der
Siedepunkt dieses Gemisches besitzt im
T,x-Diagramm ein
Minimum und liegt
unter denjenigen der beteiligten Reinstoffe. Beispiele dafür sind die Systeme
Ethanol/
Wasser und Wasser/
Dioxan.
* Das
negative Azeotrop entspricht im
p,x-Diagramm dem Stoffgemisch am
Minimum des Dampfdrucks. Der
Siedepunkt dieses Gemisches besitzt im
T,x-Diagramm ein
Maximum und liegt
über denjenigen der beteiligten Reinstoffe. Ein Beispiel dafür ist das System Wasser/
Salpetersäure.
Bild:AzeotropChloroformMethanol.png/'>Druckmaximum-Azeotrop Chloroform/Methanol
P,x,y-Diagramm, T=20°C
Bild:Azeotrop2-Butanon1,2-Dichlorethan.png|Druckminimum-Azeotrop 2-Butanon/1,2-Dichlorethan
P,x,y-Diagramm, T=60°C
Physikalische Trennverfahren für Azeotrope
Azeotrope Benzol ein Azeotrop mit drei Komponenten (ein ternäres Gemisch), das bei 64,9 °C siedet. Nun kann dieses Wasser/Benzol/Ethanol-Gemisch abdestilliert und somit das Wasser nach und nach aus der flüssigen Phase ausgeschleppt werden. Zurück bleibt ein Benzol/Ethanol-Gemisch, von dem sich das Benzol durch normale Destillation abtrennen lässt, sodass man wasserfreies Ethanol erhält.
Gaschromatographie
Mit Hilfe der Gaschromatographie unter Verwendung eines geeigneten Säulenmaterials und temperatur- und/oder strömungsprogrammierter Vorgehensweise können azeotrope Gemische getrennt werden.
Molekularsieb
Durch Zugabe geeigneter Molekularsiebe kann man Wasser oder auch andere niedermolekulare Stoffe aus Azeotropen entfernen. Erreichbare Konzentrationen liegen im ppm-Bereich.
Siehe auch: Phasendiagramm
Dampfpermeation und Pervaporation
Eine weitere Möglichkeit, das azeotrope Ethanol/Wasser-Gemisch zu trennen, ist die Dampfpermeation. Dabei wird das Gemisch verdampft und durch eine Membraneinheit geführt. Die Membran funktioniert wie ein Filter, d. h. deren Poren lassen nur eine Komponente passieren - hier also das Wasser. Treibende Kraft für die Trennung des Gemisches ist ein Druckunterschied zwischen dem Innenraum und dem Außenraum und die Selektivität der Membran. Somit tritt das Wasser durch die Membran durch (Permeat) und das wasserfreie Ethanol bleibt auf der anderen Seite der Membran (Retentat). So kann man Ethanol mit einer Reinheit von bis zu 99,97 % erhalten.
Im Unterschied zur Dampfpermeation wird bei der Pervaporation das flüssige Gemisch an der Membran vorbeigeführt.
Azeotrope Destillation
Die Bildung von Azeotropen kann dahingehend genutzt werden, um einen Stoff aus einem Gemisch "herauszuschleppen". Beispielsweise wird in der Chemischen Reaktionstechnik zur Abtrennung von Wasser aus einem Reaktionsgemisch häufig Toluol als Schleppmittel eingesetzt. Toluol bildet mit Wasser ein Minimum-Azeotrop. Im Kondensat entmischen sich die beiden Flüssigkeiten wieder und bilden 2 Phasen. Das Toluol, die obere Phase, wird durch einen Wasserabscheider im Kreislauf der Reaktion wieder zugeführt. Das Wasser wird abgetrennt und anhand der gebildeten Wassermenge kann der Reaktionsverlauf beobachtet werden.
Eine spezielle Form der azeotropen Destillation ist die Wasserdampfdestillation. Hierbei bilden beispielsweise Aromastoffe mit Wasserdampf leicht flüchtige Azeotrope, die sich in der Destillationsvorlage in aufgereinigter Form anreichern.
Siehe auch
* Datenbank für azeotrope und zeotrope Systeme: Dortmunder Datenbank
Weblinks
• Azeotrope, Nichtideale Mischungen (Uni Paderborn)
• Datenbank für binäre Azeotrope (englisch)
• Animation
