分子蒸留は特殊な液液分離技術であり、従来の沸点差による分離原理による蒸留とは異なり、異なる物質の分子運動の平均自由行程の違いによって分離を実現する。混合液が加熱板に沿って流れて加熱されると、軽い分子と重い分子は液面から脱出して気相に入る。軽い分子と重い分子の自由行程は異なるので、異なる物質の分子は液面から脱出してから異なる距離を移動する。凝縮板(内蔵凝縮器)を適切に設置すれば、軽い分子は凝縮板に到達して凝縮して排出されるが、重い分子は混合液の流出に沿って凝縮板に到達できない。このようにして、物質分離の目的が達成される。
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