文档介绍：超临界流体技术及其应用
大连化物所博士生seminar
超临界流体的概念
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。
超临界流体(SCF)的特性
物质状态
密度(g/cm3)
粘度(g/cm/s)
扩散系数(cm2/s )
气态
(-2) ×10-3
(1-3) ×10-4
-
液态
-
(-3) ×10-2
(-2) ×10-5
SCF
-
(1-9) ×10-4
(2-7) ×10-4
由以上特性可以看出,超临界流体兼有液体和气体的双重特性,扩散系数大,粘度小,渗透性好,与液体溶剂相比,可以更快地完成传质,达到平衡,促进高效分离过程的实现。
超临界流体技术的应用
超临界萃取(SFE)与分离
超临界流体在化学反应工程中的应用
超临界流体在颗粒制备中的应用
超临界流体萃取原理
SFE是利用SCF作为萃取剂,从液体和固体中萃取出特定成分,以达到某种分离的目的。

一般说来,物质的溶解能力与其密度成正比关系。所以,在临界点附近,温度和压力的微小变化往往会导致溶质的溶解度发生几个数量级的变化。利用超临界流体的这个性质进行分离操作效果奇佳,而且过程无相变,能耗较低。因此,超临界流体已突破了一般流体的范畴。随着研究的深入,它越来越有希望成为一种特殊溶剂,在各个领域的应用中大显身手。常见的超临界流体有CO2、氨、乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、乙醇、丁醇、水等,由于CO2的临界温度、临界压力较易达到,而且化学性质稳定,无毒、无臭、无色、无腐蚀性,容易得到较纯产品,因此是最常用的超临界流体。
某些常用流体的物理特征
超临界流体萃取设备
SFE的基本流程是:由钢瓶提供高纯液体(CO2)经高压泵系统,流入保持在一定温度(高于Tc)下的萃取池。在萃取池中可溶于SCF的溶质扩散分配溶解在SCF中,并随SCF一起流出萃取池,经阻尼器减压获升温后进入收集器,多余的SCF排空或循环使用。
超临界流体萃取技术的应用
超临界流体萃取金属离子
超临界流体(O2)用于提取金属离子相对来说是一项未成熟的技术,但是发展很快并引起了广泛关注。
一般来说,O2的溶解度有限或不溶,但可通过加入一些改性剂或有机配体来增加溶解度。O2中的溶解度:(1)与金属离子配位降低其极性;(2)O2成为一种极性溶剂能够更好地溶解金属离子。
超临界流体在化学反应工程中的应用
将化学反应置于超临界流体中进行源于超临界流体性质的独特优点,超临界流体中的反应具有许多特点,如反应速率、产率、选择性等可用压力调节,可将非均相反应变成均相反应,改善非均相反应的传质速度,用环境友好溶剂取代有害溶剂,可将化学反应与分离过程结合起来等。
:通常超临界反应装置的压力设定值高达40MPa,潜在的危险是不容忽视的,因此要做好安全防范措施。
,由于H2能混溶在超临界相中从而消除了从气相到超临界相的传质阻力,因此在超临界流体中进行加氢反应具有很大的优越性。