超临界萃取技术及其应用.ppt

关于超临界萃取技术及其应用*第1页，共41页，星期日，2025年，2月5日*简介超临界CO2萃取(SupercrifraeCO2Extrction)是利用超临界状态下的CO2流体作为萃取溶剂，从液体或固体物料中萃取出某种或某些组份，而进行物质分离的一种新型分离技术。该技术国际上自六十年代开始研究，在七十年代末在工业上得到应用。随着对其基础理论、应用技术和工艺装备的深入研究与开发，与传统的蒸馏、萃取等分离技术相比，越来越清楚地显示出其在技术上的先进性和经济上的竞争力，受到了越来越多的科研、设计和生产单位的关注和重视，应用领域不断扩大。第2页，共41页，星期日，2025年，2月5日*一、超临界C02萃取技术的基本原理按热力学原理，当物质所处的温度T大于其固有的临界温度Tc，且同时压力P大于其固有的临界压力Pc时，该物质即处于超临界状态。在此状态下，物质的气态和液态相界消失，故称为超临界状态。这是一种可压缩的高密度流体，是通常所说的气、液、固以外的第四态，它的分子间力很小，类似气体。它的密度可以很大，接近液体，所以这是一个气液不分的状态，没有相界面．也就没有相际效应．有助于提高萃取效率和大幅度节能。在实际应用中，作溶剂的超临界状态必须处于高压或高密度下，以具备足够的萃取能力，故又称为稠密气体。C02的超临界温度Tc＝31℃，超临界压力Pc＝7.13MPa其相平衡图如图1所示。第3页，共41页，星期日，2025年，2月5日*第4页，共41页，星期日，2025年，2月5日*处于超临界状态的C02即具有选择溶解其它物质的能力。通过调整适当的温度和压力可选择性地萃取物质。然后再经减压、升温或吸附，使溶解在超临界CO2中的被萃取物与CO2分离，从而达到分离和提纯的目的。第5页，共41页，星期日，2025年，2月5日*二、超临界C02及其萃取技术的主要特点1.CO2的物质特点：与通常采用的超临界流体物质，如N2、N20、CH4、C2H4、等相比，CO2有如下特点：第6页，共41页，星期日，2025年，2月5日*CO2来源广，价格低廉。从合成氨工厂和发酵工业装置中可以很方便地得到CO2，因此CO2具有原料优势CO2不燃烧，不助燃，故使用操作安全。CO2无毒，易挥发，不会残留，因而可满足人们对安全卫生的要求。CO2对设备无腐蚀性，可降低设备维护维修费用，延长设备寿命。CO2的临界温度低，接近常温，使整个工艺节能，同时可满足对热敏性物质保护提取的要求。由于上述特点，CO2是目前使用最多，应用最广泛的超临界流体。第7页，共41页，星期日，2025年，2月5日*2.超临界CO2的物化特性超临界CO2与气体和液体CO2相比，有如下物化特性。这些物化特性决定了超临界CO2流体。兼具了气体和液体优点，它在萃取性能上超过气体或液体。（1）密度接近于液体。在超临界区的CO2，其密度为(0.2?O.9)×103kg／m3，接近于常温常压下的液体的密度(0.6?1.6)×103kg／m3，故其具有不低于或接近普通液体的溶解能力。第8页，共41页，星期日，2025年，2月5日*(2)粘度接近于气体。超临界CO2的粘度为(3?9)×10-8Pa·s，接近于常温常压下的气体的粘度(1-3)×10-8Pa·s，故其输送动力消耗远低于液体。(3)扩散系数远大于液体。超临界CO2的扩散系数为(0.2?0.7)×10-7m2／s，液体的为(0.2?0.7)×10-9m2／s液体约为的100倍。故其传质速度远大于液体，可以较诀地达到萃取相平衡，从而大大提高萃取效率。在常温常压下的气体、液体和超临界流体的几种物理性质如表1所示。第9页，共41页，星期日，2025年，2月5日*第10页，共41页，星期日，2025年，2月5日*3.一种新的单元操作在传统的分离方法中．溶剂萃取是利用溶剂和各溶质间的亲和性(表现在溶解度)的差异来实现分离的；蒸馏是利用溶液中各组分的挥发度(蒸气压)的不同来实现分离的，而SFE则是通过调节C02的压力和温度来控制溶解度和蒸气压这两个参数来进行分离的，故超临界C02萃取综合了溶剂萃取和蒸馏的两种功能和特点．从它的特性和完整性来看．可相当于一种新的单元操作。第11页，共41页，星期日，2025年，2月5日*3、超临界C02的萃取特性(1)溶解特性超临界C02是一种非极性流体，符合相似相溶的原理。其溶解力随物质极性的减弱而增大，随物质分子量的增大而减弱。一般地表现为，对分子量小，极性弱的物质易溶解，对分子量较大，极性较强的物质难溶解，对分子量