高化学讲座作业—超临界.docVIP

课程名称：高级化学讲座 课题名称：超临界流体科学与技术 主讲教师：杨海健 班级：化材院09级应用化学2班 学生：陈欢 学号 超临界流体科学与技术 一、超临界流体科学与技术的概述 1.超临界流体的定义 　　纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度和压力，会出现液体与气体界面消失的现象，该点被称为临界点。在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。温度和压力均高于临界点时的流体，称为超临界流体。 温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)。例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3 ℃，p=22.05 MPa)以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态──超临界态，该状态的水即称之为超临界水。 2.超临界流体的性质 　 超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体。超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。它基本上仍是一种气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态。其密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。它的粘度比液体小，但扩散速度比液体快(约两个数量级)，所以有较好的流动性和传递性能。它的介电常数随压力而急剧变化(如介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质)。 另外，根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化。 3.超临界流体的优点 超临界流体的处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体，兼有气体液体的双重性质和优点： 溶解性强 　 密度接近液体，且比气体大数百倍，由于物质的溶解度与溶剂的密度成正比，因此超临界流体具有与液体溶剂相近的溶解能力。 　 扩散性能好 　 因黏度接近于气体，较液体小2个数量级。扩散系数介于气体和液体之间，为液体 的1-100倍。具有气体易于扩散和运动的特性，传质速率远远高于液体。 　 易于控制 在临界点附近，压力和温度的微小变化，都可以引起流体密度很大的变化，从而使溶解度发生较大的改变。（对萃取和反萃取至关重要）。 4.超临界流体的应用原理 物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度的影响很大.可以利用升温,降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离析出，达到分离提纯的目的(它兼有精馏和萃取两种作用).例如在高压条件下，使超临界流体与物料接触,物料中的高效成分(即溶质)溶于超临界流体中(即萃取).分离后降低溶有溶质的超临界流体的压力，使溶质析出。如果有效成分(溶质)不止一种，则采取逐级降压，可使多种溶质分步析出。在分离过程中没有相变，能耗低。 5.超临界流体的应用 　　如超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,简称SFE)、超临界水氧化技术、超临界流体干燥、超临界流体染色、超临界流体制备超细微粒、超临界流体色谱(supercritical fluid chromat ??2009年纯化超临界流体色谱技术的需求 ography)和超临界流体中的化学反应等,但以超临界流体萃取应用得最为广泛。很多物质都有超临界流体区，但由于CO2的临界温度比较低(304.1K),临界压力也不高(7.38MPa),且无毒,无臭,无公害，所以在实际操作中常使用CO2超临界流体。如用超临界CO2从咖啡豆中除去咖啡因，从烟草中脱除尼古丁，从大豆或玉米胚芽中分离甘油酯,对花生油、棕榈油、大豆油脱臭等。又例如从红花中提取红花甙及红花醌甙(它们是治疗高血压和肝病的有效成分),从月见草中提取月见草油(它们对心血管病有良好的疗效)等。使用超临界技术的唯一缺点是涉及高压系统,大规模使用时其工艺过程和技术的要求高,设备费用也大。但由于它优点甚多,仍受到重视。超临界流体密度很大，具有溶解性能。在恒温变压或恒压变温时，体积变化很大，改变了溶解性能，故可用于提取某些物质，这种技术称为超临界流体萃取。 　　在超临界水中，易溶有氧气，可使氧化反应加快，可将不易分解的有机废物快速氧化分解，是一种绿色的“焚化炉”。 　　由于超临界流有密度大且粘稠度小的特点，可将天然气转化为超临界态后在 管道中运送，这样既可以节省动力，又可以增加运输速率。 　　超临界二氧化碳具有低粘稠度、高扩散性、易溶解多种物质、且无毒无害，可用于清洗各种精密仪器，亦可代替干洗所用的氯氟碳化合物，以及处理被污染的土壤。 　　超临界二氧化碳可轻易穿过细菌的细胞壁，在其内部引起剧烈的氧化反应，杀死细菌。 　　利用超临界流体进行萃取.将萃取原料装入萃取釜。采用二氧化碳做为超临界溶剂。二氧化碳气体经热