使用升华和磁铁分离混合物

升华是一种物质直接从固态转变为气态的分离技术。该物质不经历液态阶段。因此，它用于说明物质状态之间的固态到气态的转变。这个过程本质上是吸热的，并且发生在任何化合物可以以液态存在的最低压力下。物质从气态到固态的转化称为沉积或脱升华。这是升华的逆过程。

升华是物质状态的物理变化。升华不是与氧气的化学反应。例如，如果我们考虑化学化合物固体氯化铵，在氯化氢溶液中加热后，该化合物会解离。例如，蜡烛燃烧成二氧化碳和水蒸气的单独成分是在氧气存在下发生的化学反应。

物质从固态到气态的转变需要经过中间液态。这需要使用外部压力，称为物质的分压。一些固体很容易升华，例如碳和砷，因为它们的三相点压力非常高。这使得难以保持液态。总而言之，樟脑等某些物质很容易变成气态，并在冷却后转变为固态。

升华是如何发生的？

物质的分子通过强大的分子内吸引力结合在一起。当我们加热物质时，提供的热能增加了分子所拥有的能量。由于能量的增加，一些分子脱离了与周围粒子存在的吸引力，从而可以逃逸到气相中。由于升华过程需要使用外部能量，因此被认为是吸热变化。升华焓相当于熔化焓和汽化焓之和。

升华的重要性

升华对于回收悬浮或溶解在液体或固体（如干冰）中的化合物非常重要。通过使悬浮基质升华掉，可以至少以粗品形式回收化合物。这种回收方法通常较为温和，有利于保留目标药物（即可卡因）或酶的化学结构甚至活性。许多化合物在加热时会升华。有效温度可以是化合物的特征，并且可以在法医实验室使用普通而非板廉价地测量。

升华在法医学中有实际应用。犯罪或事故现场的法医分析通常依赖于现场清理后对照片证据的检查。热升华打印机能够以非常逼真和详细的方式以打印形式呈现数字图片，这有助于调查人员进行分析。

热升华打印机的基础是打印机内各种有色染料的汽化。汽化的染料在恢复为固体形式之前会渗透相纸的光泽表面。

升华的应用

• 水
  在极低的温度和干燥的风中，雪往往会升华。极端温度会导致雪在融化之前蒸发。
• 干冰
  干冰是二氧化碳的固体形式，最常用于冰淇淋店。该物质可以安全处理并产生烟熏效果。当我们将这种化合物作为溶剂浸入水中时，气泡会因放热而冒出，从而产生烟雾。这导致干冰升华。
• 打印机
  干升华可用于使用特殊胶片打印高质量图像。与墨水打印机相比，这些更方便、更好。
• 空气清新剂
  固体空气清新剂在本质上被认为是崇高的。当我们在洗手间打开空气清新剂时，固体空气清新剂直接变成气体。
• 樟脑丸
  樟脑丸由一种称为萘的材料组成。萘球直接转化为蒸气状态，即升华。它消除了飞蛾。
• 冷冻干燥
  冷冻食品在升华后会留下冰晶。物品被冷冻以保存易腐烂的材料。冷冻食品经受减压和更多热量。
• 化合物的分离
  升华可以很容易地用于将挥发性固体与非挥发性固体分离。遵循以下步骤：
  粉末状物质，在这种情况下，氯化铵晶体被放入瓷盘中。
  • 该系统覆盖有穿孔滤纸和倒置漏斗。
  • 然后将盘子在沙浴上小心加热。
  • 通过滤纸孔的蒸汽冷却并在漏斗内侧冷凝。
  • 非挥发性杂质将作为残留物留在瓷盘中。

磁铁分离

磁体分离技术依赖于使用磁体分离属于混合物的组分的过程。它用于吸引磁性材料。该技术背后的基本原理是将非磁性材料与磁性材料分离。该技术广泛用于铁磁性矿物，即受磁场强烈影响的物质或顺磁性矿物，即在磁场存在下受影响较小的物质。磁选是最常见和最重要的物理分离技术之一。

这种技术是如何工作的？

磁性材料基本上是通过机械方式分离的。在执行此过程期间，磁铁位于两个承载液体的分离鼓内。由于磁体的作用，磁粉随着滚筒的运动而漂移。这会导致产生磁性浓缩物。例如，精矿。

在哪里使用磁力？

1. 去除粗碎和中碎回路中的铁，以模拟对破碎机的保护。
2. 磁铁矿以外的铁矿石的浓缩，随后将铁矿物初步转化为人造磁铁矿。该过程由烘烤过程执行。
3. 从陶瓷原料中分离出少量的铁矿石。
4. 浓度较低的顺磁性矿物，如锰、铬、锡、钛等。

大多数材料在存在磁场的情况下倾向于以某种方式表现。然而，对于这些材料中的大多数，影响太小而无法检测到。根据物质在磁场中的行为方式，基本上可以分为三类：

• 抗磁
• 顺磁性
• 铁磁

直径、对位和铁磁材料的比较

Diamagnetic	Paramagnetic	Ferromagnetic
Substances that are feebly repelled by a magnet.	Substances that are feebly attracted by a magnet.	Substances that are strongly attracted by a magnet.
Example: Antimony, Gold, Silver,  Alcohol, water, Hydrogen, Air etc.	Example: Aluminium, Alkali and Alkaline earth metals, Oxygen, etc.	Example: Iron, Nickel, Gadolinium, etc.
The lines of force tend to avoid the substance in the presence of the magnetic field.	The lines of force prefer to pass through the substance in place of air in the presence of the magnetic field.	The lines of force tend to crowd into the specimen in the presence of the magnetic field.

磁选机的分类

Magnetic source	Strength of magnetic field	Materials	Type of magnetic field	Body shape
Permanent magnetic separator Electromagnetic separator	Weak magnetic separator Intermediate magnetic separator Strong magnetic separator materials	Wet type magnetic separator Dry type magnetic separator	Constant Pulsating Alternating	Belt-type magnetic separator Drum-type magnetic separator Roll-type magnetic separator Disc-type magnetic separator Ring-type magnetic separator Cage-type magnetic separator Pulley-type magnetic separator

磁铁分离的应用

• 鼓式磁选机
  • 这种类型的分离器主要用于从大量的材料分离中去除细铁。
  • 这些类型的分离器最好用于需要提供大工作表面的地方，从而提高材料的吞吐率。
  • 广泛用于制糖厂、食品和橡胶加工、化肥和玻璃工业。
• 永久悬挂式磁选机
  • 这种类型的分离器主要用于从材料的重负荷深度去除不需要的金属。为了模拟分离，在快速移动的交叉带上进一步传送。这些永磁悬浮磁铁对干或湿以及细或粗材料同样有效。
• 管道磁选机
  • 这种类型的分离器主要用于通过提取铁污染物来净化液体管线中的产品。
  • 它还用于为管道提供保护，防止杂铁损坏。
• 磁滑轮
  • 磁滑轮主要用于食品和其他材料、化学品、玻璃、糖和药品等产品的净化。
  • 磁性滑轮便于安装和拆卸。
• 板式磁选机
  • 这种类型的分离器主要用于从各种行业中发现的物品中去除杂铁，如玻璃、食品、矿产和纺织工业。
• 交叉带式磁选机
  • 这种类型的选矿机主要用于选矿中磁性矿石。
  • 主要优点是可以一次性通过这些分离器回收各种类型的磁性产品。
• 超带磁选机
  • 这种类型的分离器主要用于从非磁性材料中去除铁，这种材料存在于带式输送机以及电磁振动给料机上。
• 驼峰磁选机
  • 这种类型的分离器主要用于从气动输送系统中分离出亚铁颗粒。
  • 广泛用于纺织、化工等重、松物料的场合。

示例问题

问题1：简述萘球升华的过程。

回答：

Naphthalene is a solid substance which undergoes sublimation at a standard atmospheric temperature. The sublimation point of the naphthalene balls is at around 80 °C or 176 °F.  At low temperature, its vapour pressure becomes high enough, that is, at 1 mmHg at 53 °C the naphthalene evaporate from solid form into gaseous state.

问题2：升华前对有机物进行提纯有什么要求？

回答：

The organic compounds obtained from natural sources are not entirely pure. The organic compounds derived from the laboratory reactions are also not pure and may contain other compounds with them. However, in order to understand and analyse the structure and properties of an organic compound, it should be in the purest form. Therefore, the purification of organic compounds is mandatory before carrying out sublimation.

问题3：加热后的含铁硫化合物如何分离？

回答：

The mixture of iron and sulphur can be separated using the process of magnetic separation. Upon heating this mixture, sulphur undergoes melting before iron since the melting point of sulphur is very low in comparison to iron. and At a temperature of about 445^oC, the mixture ignites and eventually leads to the formation of sulphur dioxide and sulphur trioxide. Therefore, iron gets extracted from the mixture whereas sulphur can be extracted from its oxide.

问题 4：给出一些磁分离的真实例子。

回答：

Some of the real-life examples of magnetic separation are : 

• Removing iron bearing minerals from the chemical compound silica sand which is used in the production of glass;
• Recovering aluminium cans from the household waste;

问题5：升华和扩散过程的区别。

回答：

Sublimation	Diffusion
The process where a substance transforms directly from a solid to a gas. Energy is required for a solid to sublime into a gas. The solid substance undergoing the process of sublimation is known as sublime. The solid substance obtained by cooling the vapours of the solid is called as sublimate. Example:- The solid iodine turning into a gas	The movement of a fluid from an area of higher concentration to an area of lower concentration. It occurs as a result of the kinetic properties of particles of matter. Diffusion essentially means to “to spread out.” Example:- Perfume diffuses throughout an entire room.

问题 6：简要列出冰最有可能升华的条件？

回答：

At high temperature and pressure – Water is more likely to melt followed by its evaporation. 

At low temperature and low pressure and At low temperature and high pressure – Water is more likely to stay solid. 

.At high temperature and low pressure – It is most likely that ice will sublimate. The presence of high pressure makes it energetically favourable for water to melt before it undergoes evaporation. On keeping the atmospheric pressure low, it becomes more favourable to directly reach into the gaseous phase.

问题7：解释升华和沉积的异同。

回答：

Sublimation is a separation technique where there is a phase transition from the solid to gaseous state, without passing through the liquid state. 

Deposition is a separation technique where there is a phase transition from the gas to solid, without passing through the liquid state. It is the reverse of sublimate. 

Both of these phases skip passing through the liquid state, but they serve as an indicator to the physical changes occurring in different directions. For instance, Carbon dioxide at standard pressure exerts both properties, that is sublimation as well as deposition, 

CO₂(s) ⇢ CO₂(g) —Sublimation

CO₂(g) ⇢ CO₂(s) —Deposition