超臨界流體技術(shù)課件

1、 超臨界流體技術(shù) 應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望演講人：0.1超臨界流體(SCF)及其性質(zhì)SCF是指處于臨界溫度(T)和臨界壓力(P)以上的流體。 （如二氧化碳、乙烯、丙烷等）。SCF具有3個(gè)特性：密度是常壓體的1001000倍，具有類似液體的高密度；粘度是普通液體的0.10.01倍，具有類似氣體的低粘度；擴(kuò)散系數(shù)是普通液體的10-100倍。因此，SCF具有良好 的溶解能力和傳質(zhì)特性。Tour在1822年首次報(bào)道了超臨界現(xiàn)象，Hannry和、Hogarth又在1879年通過實(shí)驗(yàn)證明了超臨界流體對(duì)高沸點(diǎn)固體物具有特有的溶解性能。到了20世紀(jì)40年代，已有學(xué)者開始對(duì)超臨界流體性質(zhì)進(jìn)行較為系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，

2、但超臨界流體應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展則是最近三十年的事情。由于超l臨界流體獨(dú)特性能使其在天然物的分離提取、化學(xué)反應(yīng)、材料合成或凈化、試劑制備、環(huán)境修復(fù)等多個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用。在20世紀(jì)70年代末到80年代中期，超臨界萃取技術(shù)得到飛速發(fā)展，在歐洲甚至出現(xiàn)了年處理量千萬噸級(jí)的超臨界萃取工廠。近十年來超臨界流體技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷得到拓展，其中超臨界條件下的各種化學(xué)反應(yīng)和納米材料合成與制備是當(dāng)今研究的兩大熱點(diǎn)。0.1超臨界流體(SCF)形成及發(fā)展0.2超臨界流體應(yīng)用分類超臨界流體萃取技術(shù)超臨界流體沉降技術(shù)超臨界條件下的化學(xué)反應(yīng)1.超臨界流體萃取SC-CO2的臨界溫度(31.1 ) 接近室溫,在溫和條件下提取

3、可防止熱敏性物質(zhì)的降解,使高沸點(diǎn)、低揮發(fā)度的物質(zhì)遠(yuǎn)在其沸點(diǎn)之下萃取出來; CO2 的臨界壓力(7.38 MPa) 處于中等壓力,就目前工業(yè)水平其超臨界狀態(tài)一般易于達(dá)到; CO2 無毒、無味、不燃、不腐蝕,萃取產(chǎn)品無溶劑殘留,故能滿足對(duì)藥物、食品等溶劑殘留控制質(zhì)量指標(biāo),不造成對(duì)人體健康的危害和對(duì)環(huán)境的污染; 萃取速度快,效率高,能耗少,且操作參數(shù)易于控制,因而能使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定; 超臨界CO2 還具有抗氧化滅菌作用,有利于保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量。1.超臨界流體萃取1.超臨界流體萃取SC- CO2 很難直接從植物中萃取出極性較大的物質(zhì),如黃酮類、皂苷類、生物堿類等。這時(shí)加入少量的極性夾帶劑(或稱改性劑、

4、共溶劑) 能增大CO2 對(duì)極性物質(zhì)的溶解能力,有利于萃取的進(jìn)行。少量的極性夾帶劑,如水、甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等的加入,不僅能增大超臨界流體密度,更重要的是能與某些溶質(zhì)分子形成新的較強(qiáng)的分子間作用力,從而提高過程的選擇性。例如在30 、20 MPa 條件下提取中藥柴胡時(shí),萃取出來的主要成分是柴胡揮發(fā)油,但加入適量的水醇溶液作夾帶劑時(shí),則可以使柴胡皂苷的提取率達(dá)3.06 % 研究表明,材料在超臨界流體中與在常用溶劑中制備比較,得到的晶形、顆粒度、抗燒結(jié)能力等性質(zhì)大不相同。在超臨界流體中,得到小的、高度微晶化的顆粒;而在常用溶劑中,則得到團(tuán)聚或非晶態(tài)的顆粒,這些顆粒的粒徑分布較寬,這對(duì)材料的性

5、質(zhì)是不利的。而超臨界流體技術(shù)在這方面的應(yīng)用已日益受到關(guān)注。日前主要有快速膨脹法、抗溶劑法以及其他衍生制備方法等。2.超臨界流體沉降技術(shù)2.超臨界流體沉降技術(shù)RESS快速膨脹法(RESS)：RESS方法是先將溶質(zhì)溶解在超臨界流體中。然后使超臨界流體在非常短的時(shí)間內(nèi)通過一個(gè)噴嘴進(jìn)行減壓膨脹，并形成一個(gè)以音速傳遞的機(jī)械擾動(dòng)。這樣，超臨界流體通過快速膨脹就會(huì)形成極高的過飽和度,使溶質(zhì)在瞬間形成大量晶核，并在短時(shí)間內(nèi)完成晶核的生長，從而最終形成大量粒徑及形態(tài)均一的超細(xì)微粒。RESS 技術(shù)可產(chǎn)生幾微米到幾百微米的微粒?？捎糜谥苽渚?xì)陶瓷前驅(qū)體、催化劑顆粒、磁性材料、感光材料、聚合物微球、涂料粉劑等,尤其在生化制劑及藥物控釋微粒制備等方面更具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。RESS過程多采用SC - CO2 作為溶劑,但由于SC- CO2 溶解能力較小,使RESS 應(yīng)用范圍有限,雖然有時(shí)可以通過在超臨界流體中加入夾帶劑來提高溶解度,但無論如何,加入夾帶劑都可能在最終形成的微粒中引入灰分。而且顆粒的粒度不易控制,顆粒收集也相對(duì)復(fù)雜。2.超臨界流體沉降技術(shù)RESS2.超臨界流體沉降技術(shù)SAS3.超臨界條件下的化學(xué)反應(yīng)SC- CO2 中的化學(xué)反應(yīng)目前,研究人員對(duì)SC-CO2 中的化學(xué)反應(yīng)如氧化、催化加氫、烷基化、羰基化、酶催化、聚合等反應(yīng)進(jìn)行了許多有意義的探索性工作 , 特別是SC- CO