RESS法制备超细萘粒子-高校化学工程学报.PDF

第16 卷第3 期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.3 Vol.16 2002 年 6 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities June 2002 文章编号：1003-9015(2002)03-0321-05 RESS 法制备超细萘粒子 蒋斌波, 陈纪忠, 阳永荣 (浙江大学化学工程与生物工程学系, 浙江 杭州 310027) 摘 要: 采用常规、简便的喷射装置，建立了一套超临界溶液快速膨胀(Rapid Expansion of Supercritical Solutions ， RESS)实验装置。该装置能有效地防止堵塞。以 CO2 为溶剂，萘为溶质，考察了喷嘴直径及收集距离对沉积微粒粒 径的影响，研究了在不同的收集距离时粒径随溶液浓度的变化规律。结果表明喷嘴直径增大将使产物粒子粒径增大； 在50mm 的范围内，产物粒径随着收集距离的增加而明显增加，结果也显示出RESS 产物是通过更小粒子之间的碰 撞凝结而生长。当收集距离较大时，晶体的生长过程相比于晶核的形成过程对沉积微粒的粒径影响更大，故粒子粒 径随溶液浓度增加而增大；当收集距离较小时，晶核的形成过程占主导地位，因此产物粒径随溶液浓度的增加而减 小，符合经典成核理论。 关键词: 超临界溶液快速膨胀；超细粒子；CO ；萘 2 中图分类号：TQ026.3; TQ241.52; TQ051.69 文献标识码：A 1 前 言 超临界溶液快速膨胀制备超细粒子是利用难挥发性溶质在超临界条件下的溶解度随压力急剧变 化的特点，使含有难挥发性溶质的超临界流体通过喷嘴、毛细管、小孔等在极短时间(≤10－5 秒) 内进 行减压膨胀过程。压力的急剧变化(快速膨胀)使超临界溶液中的难挥发性溶质产生很高的过饱和度和 快速传递扰动，从而形成粒度分布窄的超细粒子。 自1984 年Krukonis[1]提出超临界流体是处理各种难以粉碎固体的新方法以来，超临界溶液快速膨 胀制备粒子技术因其流程简单、无溶剂残余、产生的颗粒粒径小且分布均匀等优点而受到普遍重视， 是近年来国际上正在积极开发的技术，已在无机物、有机物、高分子聚合物、生化药物等方面得到广 泛应用。 很多研究工作者针对各种体系的RESS 过程考察了溶液浓度、膨胀前后温度、压力及喷嘴结构等 过程参数对粒径的影响[2~4] ，以达到能够准确控制粒子的粒径及分布。但这些研究存在一些不同的报道， 如Mohamed 等[5] 以SC-CO2 为溶剂，萘为溶质，进行了有关RESS 过程条件对沉积微粒的粒径及其分 布的考察，得出增加溶质浓度能减小沉积微粒粒径的结论。而Matson 等[6] 的研究却得出相反的结论： 一般而言，对已研究的大部分物质的稀溶液来说，RESS 过程所产生的平均粒径随溶液浓度增加而增 大。由于晶体的成长在离开喷嘴后仍在进行，而以往文献往往忽略了这一过程对沉积微粒的影响。另 外，RESS 过程中微细喷嘴容易被堵塞，使RESS 难于连续进行。 针对上述问题，本文采用常规、简便的喷嘴，建立了一套超临界溶液快速膨胀实验装置，选用超 临界CO2 -萘体系，研究了喷嘴结构和收集距离对沉积微粒粒径的影响，并在不同的收集距离考察了溶 液浓度的影响。 2 实验部分 2.1 RESS 过程实验装置 RESS 过程实验装置如图 1 所示。钢瓶中的 CO2 经过制冷机后由高压柱塞泵打入浸埋在水浴槽中 收集日期：2001-01- 15；修订日期：2001-09-28 。 作者简介：蒋斌波(1974-) ，男，浙江台州人，浙江大学博士后，博士。 322 高 校 化 学 工 程 学 报 2002 年6 月 的萃取罐，并加压到指定压力后保压。经充分 P