真空离心浓缩仪

这是一种用于浓缩溶液或悬浮液的技术，它结合了离心力和真空原理。该过程在低真空下对浓缩的样品施加离心力，以控制暴沸；利用真空泵降低腔体压力，从而使溶剂快速并安全蒸发。对比传统的浓缩方式旋蒸和氮吹来说，它有着多种优点：高通量、防暴沸、低温下浓缩等，在生命科学、食品、环境检测、分子生物学等有着广泛用途。

在使用中，用户经常关注的一个问题就是蒸发速率，如果使用的溶剂为水或者在常压下沸点高于100摄氏度的溶剂DMF、DMSO等，蒸发速率将会是更加需要关注的事情。

以下小编将市面上几种常用的加热方式做对比，当加热温度设定至相同温度时，以下不同加热方式将会表现出不同的蒸发效率。系统地让读者了解，加热方式是如何影响蒸发速率，这将会帮助用户选到更适宜的真空离心浓缩仪。

这里首先要了解热量传递的三个方式：热传导、热对流、热辐射。

这是指在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动，而产生的热量传递现象；

又称热对流，是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移（对流），冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程；

这是物体用电磁辐射把热能向外散发的热传方式，以热辐射传递热时不需要介质。

区别：热传导是热能从高温向低温部分转移的过程；热对流是热量通过流动介质传递的过程；热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，是在真空中唯一的传热方式。

不同加热方式是如何影响蒸发速率？

了解上面的热交换的方式之后，热交换效率影响因素有很多，当在浓缩仪这个环境下使用时，热交换效率越高，代表浓缩速度越快。

电阻丝加热

这是一种应用很广泛的加热方式，其原理是电流通过一段带电阻的导体会产生热量，它的发热和电流I电压U和电阻R成正比。电热量Q等于电流I的平方乘以电阻R乘以时间t。当把它应用到真空离心浓缩仪中时，电阻丝加热，继而给腔体环境加热，最终给样品加热。热量传递需要介质，当腔体内处于低真空的环境下时，这时热量传递有限，不得不通过向腔体内补空气进来，以到达热量传递的目的（主要热交换方式为热对流）。影响热对流效率的因素主要是对流传热系数，这包含介质的流体性质与流动形式。

电热丝加热浓缩仪的优缺点

优点：价格便宜；

缺点：浓缩效率低，尤其是在浓缩水溶液时，这时将不得不提高加热温度来补足。

试用溶剂：乙/甲醇、已腈等少量低沸点溶剂。

它是一种辐射源内能转化为辐射能进行热传递的非接触式加热过程。在浓缩仪中的红外灯射线将直接照射到适配器或者样品容器上来实现加热（主要热交换方式为热辐射）。影响热辐射速率的因素主要是发射率（红外灯的功率）。辐照加热就弥补了电阻丝加热效率低的问题，处理起高沸点溶剂更加得心应手。

红外加热浓缩仪的优缺点

优点：热效率高，通常红外加热源的电热转化效率都超过90%，浓速度快；

缺点：价格较高，容易造成加热不均匀。

适用溶剂：已腈、水、DMF、DMSO等500ml以下中高沸点溶剂。

图1：Genevac EZ-2 4.0 溶剂蒸发工作站加热示意图

水蒸气加热

这种加热方式属于热传导的一种，利用水较高的比潜热(specific latent heat)，通过水蒸气包裹在容器外部实现热交换。由于它具有最大的传热面积，所以在上述的几种加热方式中，采用这种方式加热的热交换速率最高，浓缩速度最快。同时采用这种加热方式的浓缩仪在速度和处理量上可以媲美旋转蒸发仪。但又可以做到同时处理多个样品。

图2：Rocket快速蒸发浓缩仪加热方式示意图

试用溶剂：乙/甲醇、已腈、水等几百毫升到几升，大量中低沸点溶剂。

不同加热方式下浓缩时间的对比

设定单个样品体积为25ml，共4个样品管，总体积100ml，加热温度为30摄氏度。

*以下数据均来自Genevac 公司研发EVAPSIM软件（一款可测试蒸发时间与回收率的软件）

从图中数据对比可看出，选择红外灯加热与蒸汽加热明显速度要更快一些，尤其在处理水等中高沸点溶剂来说。

总结

了解了上述几种加热方式对传热效率的影响之后，在选购浓缩仪时可根据自己的溶剂、样品体积、数量来确定选择以上几种加热方式。