超臨界CO2催化氧化反應(yīng)

1、主要內(nèi)容超臨界流體簡述scCO2中的氧化反應(yīng)應(yīng)用實(shí)例發(fā)展前景自自18691869年安德魯斯發(fā)現(xiàn)臨界點(diǎn)至今已有年安德魯斯發(fā)現(xiàn)臨界點(diǎn)至今已有100100多年的歷史，多年的歷史，然而超臨界流體的開發(fā)研究的蓬勃發(fā)展只是近然而超臨界流體的開發(fā)研究的蓬勃發(fā)展只是近3030年的事。年的事。何謂超臨界？何謂超臨界？高于臨界溫度（高于臨界溫度（TcTc）臨界壓力）臨界壓力(Pc)(Pc)而接近臨界點(diǎn)的狀態(tài)而接近臨界點(diǎn)的狀態(tài)稱為超臨界狀態(tài)。處于超臨界狀態(tài)時(shí)，氣液兩相性質(zhì)非常稱為超臨界狀態(tài)。處于超臨界狀態(tài)時(shí)，氣液兩相性質(zhì)非常相近，以至于無法分辨，所以稱之為相近，以至于無法分辨，所以稱之為SCFSCF。超臨界流體簡述

2、超臨界流體簡述物質(zhì)的P-V-T 相圖在TTc和PPc區(qū)域內(nèi)，氣體、液體變得不可區(qū)分，形成的一種特殊的流體，稱為超臨界流體。目前研究較多的就是超臨界二氧化碳流體（目前研究較多的就是超臨界二氧化碳流體（scCOscCO2 2）, ,這這是一種完全不同于傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑。具有無毒、不燃燒、是一種完全不同于傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑。具有無毒、不燃燒、對大部分物質(zhì)不反應(yīng)、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。對大部分物質(zhì)不反應(yīng)、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。在超臨界狀態(tài)下，在超臨界狀態(tài)下，COCO2 2流體兼有氣液兩相的雙重特點(diǎn)，既流體兼有氣液兩相的雙重特點(diǎn)，既具有與氣體相當(dāng)?shù)母邤U(kuò)散和低粘度大，又具有與液體相近具有與氣體相當(dāng)?shù)母邤U(kuò)散和低粘度大，又具有與液體相

3、近的密度和物質(zhì)良好的溶解能力。的密度和物質(zhì)良好的溶解能力。超臨界流體簡述超臨界超臨界COCO2 2是催化氧化反應(yīng)的理想反應(yīng)介質(zhì)，傳統(tǒng)的催化是催化氧化反應(yīng)的理想反應(yīng)介質(zhì)，傳統(tǒng)的催化氧化反應(yīng)往往在鹵代烴、芳香烴類等有機(jī)溶劑體系中進(jìn)行氧化反應(yīng)往往在鹵代烴、芳香烴類等有機(jī)溶劑體系中進(jìn)行的的, ,這些有機(jī)溶劑對人類健康和自然環(huán)境帶來很大的危害。這些有機(jī)溶劑對人類健康和自然環(huán)境帶來很大的危害。如果選擇如果選擇scCO2scCO2作為氧化反應(yīng)的溶劑，其自身不會(huì)發(fā)生反應(yīng)作為氧化反應(yīng)的溶劑，其自身不會(huì)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生副產(chǎn)物，從而得到清潔的產(chǎn)物。而產(chǎn)生副產(chǎn)物，從而得到清潔的產(chǎn)物。scCO2中的氧化反應(yīng)scCO2中烯

4、烴的氧化反應(yīng)有關(guān)烯烴最重要的工業(yè)氧化過程之一就是丙烯的環(huán)氧化。傳統(tǒng)的環(huán)氧丙烷主要由氯代醇（由次氯酸和丙烯得到）和堿反應(yīng)產(chǎn)生環(huán)氧丙烷和鹽，該過程中生成了大量的廢棄物。n 利用過氧化氫和烯烴也可以直接合成環(huán)氧化合物。已知過氧化氫可以在堿性條件下與碳酸氫鹽反應(yīng)形成過碳酸氫根離子，然后再與烯烴反應(yīng)生成環(huán)氧化物。Eckert等研究發(fā)現(xiàn)：由于存在一定量的壓縮CO2流體可以溶解于水中形成碳酸，在堿存在下，兩相混合物CO2/H2O2在水相中會(huì)形成過碳酸氫鹽。scCO2中烯烴的氧化反應(yīng)scCO2中烯烴的氧化反應(yīng)然后過碳酸氫鹽再對環(huán)己烯進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，在溫度313K，壓力12MPa時(shí)，當(dāng)加入一定量的NaHCO3后

5、（無其他任何添加劑），環(huán)氧化物的產(chǎn)率從0.02mol %增加到1.6mol %。在這個(gè)反應(yīng)體系中，使用液態(tài)CO2作為溶劑對于以H2O2作為氧化劑的合成反應(yīng)所具有的優(yōu)勢：除了安全、綠色、傳質(zhì)阻力小的優(yōu)勢外，CO2/H2O2兩相體系的pH值在2.85左右，這正好處于H2O2的穩(wěn)定區(qū)間（pH=24）有利于反應(yīng)很好的進(jìn)行。scCO2中烯烴的氧化反應(yīng)杜邦（Du Pont）公司氟產(chǎn)品分部采用超臨界CO2技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)特氟龍（Teflon）聚合物，該法可替代傳統(tǒng)的水法聚合。超臨界CO2工藝優(yōu)于水法工藝，CO2溶劑易于從產(chǎn)品中回收，并循環(huán)使用，同時(shí)可得到干燥的產(chǎn)品。用超臨界CO2技術(shù)生產(chǎn)的氟聚合物具有良好的物

6、理性質(zhì)。包括熱穩(wěn)定性、光學(xué)性能和高純度。應(yīng)用實(shí)例該公司專利摘錄年產(chǎn)三萬噸超臨界多元流體精制稻米過程設(shè)計(jì)及其裝備開發(fā)為了解決國外超臨界CO2精制3萬噸難以快速達(dá)到國內(nèi)外政府部門對糙米中允許農(nóng)藥殘留量及重金屬含量不斷升級的高標(biāo)準(zhǔn)與嚴(yán)格要求等問題，特開發(fā)超臨界多元流體過程設(shè)計(jì)及其裝備技術(shù)。應(yīng)用實(shí)例發(fā)展前景食品工業(yè)：例如植物色素和天然香味成分的提取、發(fā)酵酒精的濃縮；化妝品工業(yè)：魚油中的高級脂肪酸的提取、化妝品原料的提取等；發(fā)展前景化學(xué)工業(yè)：纖維染色技術(shù)、原油的回收、潤滑油的再生等；醫(yī)學(xué)工業(yè)：生物活性物質(zhì)和天然藥物提取、從大豆中提取大豆磷脂等。 發(fā)展前景近20 年來，scCO2作為一種新型溶劑或介質(zhì)，由于自身的獨(dú)特優(yōu)勢和性質(zhì)而備受人們的重視，成為目前研究和發(fā)展的活躍領(lǐng)域。在化學(xué)反應(yīng)、聚合物合成改性、醫(yī)藥、紡織、納米技術(shù)及生物工程等方面， scCO2以其優(yōu)良的特性和完全的綠色生產(chǎn)贏得了人們的肯定。超臨界流體技術(shù)與現(xiàn)有的各種技術(shù)相結(jié)合必將展現(xiàn)出其獨(dú)特的