નિસ્યંદન (distillation) : પ્રવાહીને ઉકાળી, બાષ્પમાં ફેરવી, એ વરાળને ઠારી પ્રવાહી રૂપે એકઠી કરવાની વિધિ. એ રીતે ઠરેલી વરાળને નિસ્યંદિત (distillate) કહે છે. નિસ્યંદન અથવા આસવનનો મુખ્ય હેતુ બાષ્પશીલ ઘટકોને અબાષ્પશીલ (nonvolatile) પદાર્થોથી અથવા બાષ્પશીલ ઘટકોના મિશ્રણમાંથી અલગ કરવાનો છે. જો મિશ્રણમાં બે ઘટકો હોય તો તેવા નિસ્યંદનને દ્વિઅંગી (binary) નિસ્યંદન, ત્રણ ઘટકો હોય તો ત્રિઅંગી (ternary) નિસ્યંદન અને તેથી પણ વધુ ઘટકો હોય તો તેને બહુઘટકીય (multicomponent) નિસ્યંદન કહે છે.
બાષ્પશીલ ઘટકને અબાષ્પશીલ ઘટકથી અલગ કરવા માટે સાદા નિસ્યંદન(simple distillation)નો ઉપયોગ થાય છે. તેમાં મિશ્રણને આસવિત્ર(still)માં લઈ ગરમ કરવામાં આવે છે અને મળતી બાષ્પને એકઠી કરી ઠંડી પાડવામાં આવે છે. જો નિસ્યંદન દરમિયાન પદાર્થનું અવક્રમણ (degradation) થતું હોય તો તેવા સંજોગોમાં ઘટાડેલા દબાણે (નીચા તાપમાને) ક્રિયા કરવામાં આવે છે. આને નિર્વાત (vacuum) નિસ્યંદન કહે છે. જો પ્રવાહી મિશ્રણ પાણી સાથે અમિય હોય અને તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતું ન હોય તો તેમાં પાણીની વરાળ પસાર કરીને નિસ્યંદન કરી શકાય છે. તેને બાષ્પનિસ્યંદન (steam distillation) કહે છે. જો પ્રવાહી મિશ્રણને બંધ પાત્રમાં ગરમ કરી મુક્ત કરવામાં આવે તો મળેલી બાષ્પને ઠારીને મેળવવામાં આવેલ પ્રવાહી તેમજ પાત્રમાં રહેલ બાષ્પીભવન ન પામેલા પ્રવાહીનું સંઘટન અલગ અલગ હોય છે. આવી અન્ય પદ્ધતિમાં ગરમી આપ્યા વિના એક પાત્રમાં ઊંચા વાતાવરણીય દબાણ હેઠળ રાખેલા પ્રવાહીને નીચા દબાણવાળા પાત્રમાં પસાર કરવાથી (ત્યાં તેનું ઝડપથી બાષ્પીભવન થવાથી) પણ નિસ્યંદન થઈ શકે છે. આ રીતે ઘટકોના પ્રમાણમાં આંશિક ફેરફાર કરી જુદાં જુદાં પ્રવાહીઓ મેળવવાની રીતને આશુ નિસ્યંદન (flash distillation) કહે છે. તે એકપદીય (single-stage) કે બહુપદીય (multi-stage) પ્રકારનાં હોય છે.
કોઈ પણ પ્રવાહીને ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તેનું બાષ્પીભવન થઈ વરાળ ઉત્પન્ન થાય છે. આ બાષ્પને કારણે દરેક પ્રવાહી બાષ્પદબાણ (vapour pressure) ધરાવે છે. આ બાષ્પદબાણ વાતાવરણના દબાણ જેટલું થાય ત્યારે પ્રવાહી ઊકળે છે. વિવિધ પ્રવાહીઓ જુદાં જુદાં બાષ્પદબાણ ધરાવતાં હોવાથી તેમનાં ઉત્કલનબિંદુઓ પણ અલગ અલગ હોય છે. આથી જ્યારે કોઈ એક સંઘટન ધરાવતાં બે પ્રવાહીના મિશ્રણને ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તેમાંથી વધુ બાષ્પશીલ પદાર્થ વધુ પ્રમાણમાં બાષ્પીભવન પામે છે. આને કારણે પ્રવાહી મિશ્રણ કરતાં બાષ્પનું સંઘટન જુદું હોય છે. પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં અબાષ્પશીલ પદાર્થનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. આમ નિસ્યંદન દ્વારા પ્રવાહી મિશ્રણમાંથી બાષ્પ ઉત્પન્ન કરી આખરે લગભગ શુદ્ધ ઘટકો છૂટા પાડી શકાય છે. વિભાગીય નિસ્યંદન (fractional distillation) અથવા વિકલ નિસ્યંદન(differential distillation)ની રીત આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે.
ઉદ્યોગોમાં પ્રચલિત આવી નિસ્યંદનપદ્ધતિમાં મિશ્રણને ગરમ કરવાથી ઉદભવતી બાષ્પને ઠારીને નીચે આવતા પ્રવાહીના સતત ગાઢ સંપર્કમાં લાવી, બાષ્પદબાણના તફાવતના આધારે ક્રમશ: પ્રવાહીના સંઘટનમાં ફેરફાર કરી શુદ્ધ ઘટકો મેળવાય છે. આ વિધિ સતત નિસ્યંદન તરીકે જાણીતી છે. તે માટે ક્રમિક-સંપર્ક-ઉપકરણ (stagewise contact equipment) કે સતત-સંપર્ક-ઉપકરણ (continuous contact equipment) વપરાય છે. આવા ઉપકરણને નિસ્યંદન-સ્તંભ (distillation column) કહે છે. આ રીતે વધુ બાષ્પશીલ પદાર્થને પ્રવાહી અને બાષ્પના પ્રતિધારા પ્રવાહો (counter current streams) સાથે સંપર્કમાં લાવી તેના શુદ્ધીકરણની ક્રિયાને પરિશોધન (rectification) અથવા સમૃદ્ધીકરણ (enrichment) કહે છે. ખનિજતેલમાંથી ગૅસોલીન, કેરોસીન વગેરેને આ રીતે અલગ પાડવામાં આવે છે.
કેટલીક વખત અમુક ચોક્કસ સંઘટન ધરાવતાં પ્રવાહી મિશ્રણોને ગરમ કરવાથી મળતી બાષ્પનું સંઘટન પ્રવાહી મિશ્રણ જેટલું જ રહે છે. આવા મિશ્રણનું ઉત્કલનબિંદુ પણ તે સંઘટને અચળ રહે છે. આ સંજોગોમાં સામાન્ય નિસ્યંદન વડે ઘટકોને અલગ કરી શકાતા નથી. આ પ્રકારનાં મિશ્રણોને સ્થિરક્વાથી મિશ્રણો (azeotropic mixtures) કહે છે. જો આ મિશ્રણનું ઉત્કલનબિંદુ ઘટકોના ઉત્કલનબિંદુ કરતાં વધુ હોય તો તે મહત્તમ ઉત્કલનબિંદુ-મિશ્રણ (maximum boiling azeotrope) અને જો તે ઓછું હોય તો લઘુતમ ઉત્કલનબિંદુ-મિશ્રણ કહેવાય છે. આવા મિશ્રણમાંથી ઘટકોને છૂટા પાડવા નિસ્યંદનની વિશિષ્ટ પદ્ધતિ ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે અને તેને સ્થિરક્વાથી કે નિષ્કર્ષણ-(extractive)નિસ્યંદન કહે છે. આ પદ્ધતિમાં એક એવું પ્રવાહી મિશ્રણમાં ઉમેરવામાં આવે છે કે જે મિશ્રણમાંના બે ઘટકો સાથે ભળી ત્રિઅંગી (ternary) સ્થિરક્વાથી મિશ્રણ બનાવે; દા. ત., ઇથાઇલ આલ્કોહૉલના ઉત્પાદનમાં શરૂઆતમાં આથવણથી મળતા, વૉશ તરીકે ઓળખાતા, અને લગભગ 7 % આલ્કોહૉલ ધરાવતા પદાર્થનું નિસ્યંદન કરી 96 % આલ્કોહૉલ અને પાણીનું સ્થિરક્વાથી મિશ્રણ મેળવવામાં આવે છે. નિરપેક્ષ આલ્કોહૉલ મેળવવા માટે નિસ્યંદન દરમિયાન સંરોહક (entrainer) તરીકે ઓળખાતા બેન્ઝિન જેવા એક ત્રીજા પદાર્થને ઉમેરવામાં આવે છે. બેન્ઝિન, આલ્કોહૉલ અને પાણી 65° સે.એ ઊકળતું ત્રિઅંગી સ્થિર ઉત્કલન-મિશ્રણ બનાવે છે. જો બેન્ઝિન પૂરતા પ્રમાણમાં ઉમેરેલું હોય તો બધું પાણી ત્રિઅંગી મિશ્રણમાં ચાલ્યું જાય અને તેને દૂર કરી શકાય. વધારાનું બેન્ઝિન આલ્કોહૉલ સાથે 68.2° સે.એ ઊકળતું દ્વિઅંગી મિશ્રણ બનાવે છે. નિરપેક્ષ આલ્કોહૉલનું ઉત્કલનબિંદુ (78° સે.) બંને મિશ્રણો કરતાં ઊંચું હોવાથી તે નિસ્યંદન-સ્તંભના તળિયાના ભાગમાં રહેશે. અને ત્યાંથી તેને અલગ કરી શકાય. બેન્ઝિનને (સંરોહકને) અલગ કરી ફરીથી ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. નિસ્યંદનની ક્રિયા દરમિયાન દબાણમાં ફેરફાર કરીને સ્થિર ઉત્કલન-મિશ્રણના ઉત્કલનબિંદુમાં ફેરફાર કરી શકાય છે. આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ પણ આવાં મિશ્રણો છૂટાં પાડવામાં થાય છે.
આણ્વિક (molecular) નિસ્યંદન : જ્યારે પ્રવાહીમાંથી ઉદભવતી બાષ્પના અણુઓને પારસ્પરિક કે કોઈ અન્ય સપાટી સાથે અથડામણ થયા પહેલાં જ પ્રવાહી સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે ત્યારે તેને આણ્વિક નિસ્યંદન કહે છે. આ વિધિમાં બાષ્પના અણુઓ(કણો)ના સરેરાશ મુક્ત પથ (mean free path) કરતાં બાષ્પિત્ર-(evaporator)માંની પ્રવાહીની સપાટી અને ઠારક (condenser) વચ્ચેનું અંતર ઓછું હોય તે જરૂરી છે. આ માટે 0.1 પાસ્કલ જેટલા ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશમાં નિસ્યંદન કરવામાં આવે છે. આ તકનીકને લીધે સામાન્ય વાતાવરણના દબાણે જે તાપમાને નિસ્યંદન થતું હોય તેના કરતાં ઘણાં નીચાં તાપમાનોએ નિસ્યંદન કરી શકાતું હોવાથી ગ્લિસરાઇડ અને કેટલાક વિટામિન જેવા ઉષ્માસંવેદી (heat sensitive) પદાર્થોનું નિસ્યંદન કરી શકાય છે. આવે વખતે પ્રણાલીમાં ઑક્સિજન ગેરહાજર હોવાથી નિસ્યંદિતનું ઉપચયન પણ અટકાવી શકાય છે.
મનોજ દેસાઈ