आंशिक हिमीकरण: Difference between revisions
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आंशिक हिमीकरण प्रक्रिया इंजीनियरिंग और रसायन विज्ञान में अलग-अलग गलनांक वाले पदार्थों को अलग करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है। यह ठोस के आंशिक पिघलने से किया जा सकता है, उदाहरण के लिए सिलिकॉन या धातुओं के ज़ोन शोधन में, या तरल के आंशिक क्रिस्टलीकरण द्वारा, जैसा कि फ्रीज आसवन में होता है, जिसे सामान्य हिमीकरण या प्रगतिशील हिमीकरण भी कहा जाता है। प्रारंभिक नमूना इस प्रकार भिन्न होता है (अंशों में अलग)।
मिश्रण में तनु विलायक मिला कर आंशिक क्रिस्टलीकरण भी प्राप्त किया जा सकता है, और विलायक को वाष्पित करके मिश्रण को हिमीकरणा और केंद्रित किया जा सकता है, इस प्रक्रिया को विलयन क्रिस्टलीकरण कहा जाता है।[1] आंशिक हिमीकरण का उपयोग सामान्यतः अति-शुद्ध ठोस बनाने के लिए या ताप-संवेदनशील तरल पदार्थ को बनाने के लिए किया जाता है।
फ्रीज आसवन
फ्रीज आसवन मिथ्या है, क्योंकि यह आसवन नहीं है, बल्कि आंशिक रूप से फ्रीज करके और जमे हुए पदार्थ को हटाने की प्रक्रिया है, जो कि तरल भाग की तुलना में खराब है। इस तरह के संवर्धन वास्तविक आसवन द्वारा संवर्धन के समानांतर होते हैं, जहां वाष्पित और पुन: संघनित भाग पीछे छोड़े गए तरल भाग से अधिक समृद्ध होता है।
इथेनॉल और तरल पानी पूरी तरह से मिश्रणीय हैं, लेकिन इथेनॉल पानी की बर्फ में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है। इसका अर्थ है कि लगभग शुद्ध पानी की बर्फ को पर्याप्त रूप से हिमीकरणा करके दुबले इथेनॉल-पानी के मिश्रण से अवक्षेपित किया जा सकता है। मिश्रण से पानी की बर्फ की वर्षा शेष तरल चरण में इथेनॉल को समृद्ध करती है। फिर दो चरणों को छानने या छानने से पृथक किया जा सकता है। जिस तापमान पर पानी की बर्फ का अवक्षेपण प्रारंभ होता है, वह इथेनॉल की सांद्रता पर निर्भर करता है। परिणामस्वरुप, दिए गए तापमान और इथेनॉल एकाग्रता पर, हिमीकरण की प्रक्रिया पानी के बर्फ के विशिष्ट अनुपात और विशिष्ट इथेनॉल एकाग्रता के साथ समृद्ध इथेनॉल समाधान पर संतुलन तक पहुंच जाएगी। इन चरण संतुलनों के तापमान और मिश्रण अनुपात को इथेनॉल और पानी के चरण आरेख से पढ़ा जा सकता है। तरल चरण में इथेनॉल का अधिकतम संवर्धन इथेनॉल और पानी के यूटेक्टिक प्रणाली 123 °C पर लगभग 92.4 वजन-% इथेनॉल पर पहुंच जाता है।[2]
सबसे प्रसिद्ध फ्रीज-डिस्टिल्ड पेय एप्पलजैक (पेय) और बर्फ बियर हैं। बर्फ वाइन समान प्रक्रिया का परिणाम है, लेकिन इस स्थिति में, किण्वन, किण्वन से पहले होता है, और इस प्रकार यह चीनी है, शराब नहीं, जो केंद्रित हो जाती है।
ठोस पदार्थों की शुद्धि
जब शुद्ध ठोस वांछित होता है, तो दो संभावित स्थितियाँ हो सकती हैं। यदि संदूषक वांछित ठोस में ठोस समाधान है, तो बहु-चरण आसवन के अनुरूप भिन्नात्मक हिमीकरण की आवश्यकता होती है। चूंकि, ईयूटेक्टिक प्रणाली (आसवन में एजोट्रोप के अनुरूप) बनती है, तो बहुत ही शुद्ध ठोस प्राप्त किया जा सकता है, जब तक कि तरल अपनी ईयूटेक्टिक संरचना (जिस स्थिति में मिश्रित ठोस रूप होता है, जो पृथक करने में कठिन हो सकता है) या इसके ईयूटेक्टिक संघटन (इस स्थिति में अवांछित ठोस रूप) से ऊपर में न हो।
तरल पदार्थों की सांद्रता
जब आवश्यकता तरल चरण को केंद्रित करने की होती है, तो इसकी सरलता के कारण भिन्नात्मक हिमीकरण उपयोगी हो सकता है। आंशिक हिमीकरण का उपयोग फलों के रस के सान्द्रों और अन्य ऊष्मा-संवेदनशील तरल पदार्थों के उत्पादन में भी किया जाता है, क्योंकि इसमें तरल को गर्म करना सम्मिलित नहीं होता है (जैसा कि वाष्पीकरण के समय होता है)।
विलवणीकरण
समुद्र के पानी को विलवणीकरण करने के लिए आंशिक हिमीकरण का उपयोग किया जा सकता है। समुद्री बर्फ के साथ स्वाभाविक रूप से होने वाली प्रक्रिया में, जमे हुए नमक का पानी, जब आंशिक रूप से पिघलाया जाता है, तो बर्फ के पीछे बहुत कम नमक पदार्थ होते हैं। क्योंकि सोडियम क्लोराइड पानी के गलनांक को कम करता है, समुद्र के पानी में उपस्थित नमक जमने के समय शुद्ध पानी से बाहर निकल जाता है, जिसे नमकीन अस्वीकृति कहा जाता है। उच्च लवणता वाले पानी की बड़ी झीलें, जिन्हें पोलिनेया कहा जाता है, तैरने के बीच में बनती हैं, और पानी अंततः नीचे तक डूब जाता है। इसी तरह, नमक की उच्चतम सांद्रता वाला जमा हुआ पानी पहले पिघलता है। किसी भी विधि से बचे जमे हुए पानी की लवणता कम हो जाती है, और कई परिणामों के बाद पानी पीने योग्य हो सकता है।
मादक पेय
आंशिक हिमीकरण का उपयोग शराब बनाने वाले पेय पदार्थों में एल्कोहल की मात्रा बढ़ाने के लिए सरल विधि के रूप में किया जा सकता है, इस प्रक्रिया को कभी-कभी फ्रीज आसवन कहा जाता है। हार्ड साइडर और बर्फ बियर से बने एप्पलजैक इसके उदाहरण हैं। व्यवहार में, आसवन की तुलना में एल्कोहल सांद्रता का उत्पादन करने में सक्षम नहीं होने पर, यह विधि किसी भी व्यावहारिक आसवन उपकरण की तुलना में कहीं कम प्रयास के साथ कुछ एकाग्रता प्राप्त कर सकती है। मादक पेय पदार्थों के आंशिक हिमीकरण का संकट यह है कि यह (गर्मी) आसवन के विपरीत, अशुद्धियों को दूर नहीं करता है। इस प्रकार, भिन्नात्मक हिमीकरण पेय की कुल मात्रा में अशुद्धियों के अनुपात को बढ़ा सकती है (चूंकि आवश्यक नहीं कि इथेनॉल की मात्रा में अशुद्धियों का अनुपात)। यह एकाग्रता पीने वाले के लिए साइड इफेक्ट का कारण बन सकती है, जिससे तीव्र हैंगओवर और "एप्पल पाल्सी" के रूप में जनि जाने वाली स्थिति हो सकती है।[3] (यद्यपि इस शब्द का उपयोग केवल नशे को संदर्भित करने के लिए किया गया है,[4] विशेष रूप से ऐप्पलजैक के लिए[5])
वैकल्पिक ईंधन
आंशिक हिमीकरण सामान्यतः बायोडीजल और अन्य वैकल्पिक डीजल ईंधन के जेल बिंदु (पेट्रोलियम) को कम करने के लिए सरल विधि के रूप में उपयोग किया जाता है, जिससे उच्च जेल बिंदु के एस्टर को हिमीकरणे फ़िल्टरिंग या अन्य विधियों के बाद के वैकल्पिक ईंधन जेल बिंदु को कम करने के लिए निचले जेल बिंदु के एस्टर से हटा दिया जाता है। यह प्रक्रिया ईंधन स्तरीकरण को नियोजित करती है जिससे ईंधन मिश्रण में घटक उच्च विशिष्ट गुरुत्व विकसित करते हैं क्योंकि वे अपने संबंधित जेल बिंदुओं तक पहुंचते हैं और इस प्रकार कंटेनर के नीचे डूब जाते हैं, जहां उन्हें हटाया जा सकता है।
यह भी देखें
- भिन्नात्मक क्रिस्टलीकरण (रसायन विज्ञान)
- लेजर-हीटेड पेडस्टल ग्रोथ
- पंप करने योग्य बर्फ प्रौद्योगिकी
- ज़ोन का पिघलना
संदर्भ
- ↑ Perry, Robert; Don Green (2007). Perry's Chemical Engineers' Handbook. McGraw-Hill International Editions. pp. 17–3 to 17–4. ISBN 978-0-07-142294-9.
- ↑ https://serc.carleton.edu/files/research_education/equilibria/alcohol-ice.pdf[bare URL PDF]
- ↑ Janik, Erika (2011). सेब एक वैश्विक इतिहास. London: Reaktion Books. ISBN 9781861899583. Retrieved 3 October 2014.
- ↑ Kaufman, Martin (1979). वर्मोंट कॉलेज ऑफ मेडिसिन विश्वविद्यालय. [Burlington, Vt.]: University of Vermont College of Medicine. p. 12. ISBN 9780874511482. Retrieved 3 October 2014.
- ↑ Nordegren, Thomas (2002). शराब और नशीली दवाओं के दुरुपयोग का ए-जेड विश्वकोश. Parkland, Fla.: Brown Walker Press. p. 78. ISBN 9781581124040. Retrieved 3 October 2014.
