文档介绍：本课程的作用和任务
超临界流体(Supercritical fluid, SCF) 技术是高压化学工程的一部分。超临界流体技术原理基础课程,涉及高压条件下流体力学、热力学、传质学、化学反应等方面的理论和基础知识。通过本课程的学习,掌握有关超临界流体的基本性质及其应用,了解和掌握技术的发展趋势和方向,掌握高压化学工程的基础知识和理论,加强和提高化学工程专业研究生的知识水平,拓展知识面。
超临界相平衡热力学基础和模型
超临界流体及其混合物的物理性质
超临界流体中溶剂和溶质分子间相互作用的分子基础
超临界流体萃取过程中的传质理论
超临界流体中或超临界条件下的反应
超临界流体制备超微细颗粒材料
本课程的主要内容
问题
1、10MPa,40℃,NH3。
2、10MPa,40 ℃,CO2
两者有何差异?
何谓超临界流体?超临界流体是液体?气体?
所谓超临界流体是指物质的压力和温度同时超过其临界压力(Pc)和临界温度(Tc)时的流体。其具体特征为:
1、处于临界点状态的物质可实现从液态到气态的连续过渡,两相界面消失,汽化热为零。
2、超过临界点的物质,不论压力有多大,都不会使其液化,压力的变化只引起流体密度的变化
第一部分:超临界相平衡热力学基础和模型
Pc
Tc
TP
(1)物质的一般相态
(2)二氧化碳的相图
从表中可以得出如下趋势:
(1)大部分碳氢化合物其临界压力在5MPa左右;
(2)对低碳烃化物,如乙烯、乙烷等,其临界温度近常温,而环状的脂肪烃和芳香烃具有较高的临界温度;
(3)水和氨具有较高的临界温度和压力,这是因为极性大和氢键的缘故;
(4)二氧化碳具有温和的临界温度和相对较低的临界压力,为最常用的超临界流体;
(5)对于临界温度在0~100℃范围的流体,适用于提取天然植物有效成分。
(3)超临界流体的历史
1822年——发现超临界现象。
1869年——测定出CO2的临界参数。
1879年——对固体的溶解现象。
1930年后——大量研究有关超临界流体的现象。
1950年——提出超临界流体用于分离。
1970年——后加快研究,出现工业化装置。
1978年——萃取咖啡因。
1979年——渣油处理。
1982年——啤酒花萃取。
1990年——我国进行产业化技术和设备攻关,94年引进生产装置。
(4)超临界流体技术的应用
1、萃取和热力学平衡
天然植物有效成分
生物化工产品分离
2、反应
酶催化反应
超临界条件下反应
超临界水反应
3、材料制备
微细颗粒材料,如催化剂、聚合物、药物
缓控释药物材料
聚合物的溶胀、改性
4、微电子领域——表面清洗。
5、色谱
6、其他,如印染、电镀、反胶束、设备设计等