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Beim mehrfachen Destillieren eines Alkohol-Wasser-Gemisches erhält man ein Azeotrop aus 95,6% Ethanol und 4,4% Wasser. Dieses Gemisch lässt sich nicht weiter durch destillieren trennen, da es einen konstanten Siedepunkt 78 °C aufweist.
Mit einer azeotropen Destillation können azeotrope Gemische dennoch getrennt werden, die mit einer gewöhnlichen Destillation nicht getrennt werden können.
So bildet das Wasser/Ethanol-Gemisch durch Zugabe von Benzol ein Azeotrop mit drei Komponenten, das bei 64,8 °C siedet. In der azeotropen Destillation wird nun ein Wasser/Benzol/Ethanol-Gemisch abdestilliert. Zurück bleibt ein Benzol/Ethanol-Gemisch, aus dem lässt sich nun das Benzol durch eine normale Destillation abtrennen und man erhält ein wasserfreies Ethanol.