分子蒸馏的工作原理基于分子运动平均自由程的差异。
在高真空环境下,分子之间的碰撞几率大大降低。当液体混合物受热后,轻分子的平均自由程大,能够快速到达冷凝面并冷凝;而重分子的平均自由程小,难以到达冷凝面。
具体来说,混合物被加热形成薄膜,在蒸发面迅速蒸发。由于轻分子的热运动速度快,能够在较短的距离内不受其他分子碰撞而直接到达冷凝面,被冷却收集;重分子因运动速度较慢,在到达冷凝面之前就会与其他分子碰撞而返回蒸发面,从而实现了轻、重分子的分离。
例如,在分离鱼油中的不饱和脂肪酸时,较轻的不饱和脂肪酸分子能够更容易地到达冷凝面被收集,而较重的饱和脂肪酸分子则留在蒸发面,从而实现了有效分离。