什么是超临界流体
超临界流体解析如下:超临界流体:高于临界压力和临界温度时所形成的单一相态,既不是液体,又不是气体。特征(1)密度与液体相近,具有与液体相似的溶剂作用,即对样品组分溶解能力强。(2)粘度比液体低,扩散系数比液体高,具有良好的传质性能,有利于样品中化学成分扩散进入流体中。(3)表面张力几乎为零,较容易渗透进样品基质空隙中,有利于流体与样品充分接触(4)在临界点附近,压力与温度的微小变化将导致流体密度较大的变化,从而大幅度改变其对成分的溶解能力,有利于不同极性成分的分离及提取物的解析。超临界流体的发展史超临界流体具有溶解其他物质的特殊能力,1822年法国医生Cagniard首次发表物质的临界现象,并在1879即被Hannay 和Hogarth 二位学者研究发现无机盐类能迅速在超临界乙醇中溶解,减压后又能立刻结晶析出。但由于技术,装备等原因,时至20世纪30年代,Pilat 和Gadlewicz 两位科学家才有了用液化气体提取“大分子化合物”的构想。1950年代,美苏等国即进行以超临界丙烷去除重油中的柏油精及金属,如镍,钒等,降低后段炼解过程中触媒中毒的失活程度,但因涉及成本考量,并未全面实用化。1954年,Zosol用实验的方法证实了二氧化碳超临界萃取可以萃取油料中的油脂。此后,利用超临界流体进行分离的方法沉寂了一段时间。70年代的后期,德国的Stahl等人首先在高压实验装置的研究取得了突破性进展之后,“超临界二氧化碳萃取”这一新的提取,分离技术的研究及应用,才有实质性进展。1973及1978年第一次和第二次能源危机后,超临界二氧化碳的特殊溶解能力,才又重新受到工业界的重视。1978年后,欧洲陆续建立以超临界二氧化碳作为萃取剂的萃取提纯技术,以处理食品工厂中数以千万吨计的产品,例如以超临界二氧化碳去除咖啡豆中的咖啡因,以及自苦味花中萃取出可放在啤酒内的啤酒香气成分。超临界流体萃取技术近30多年来引起人们的极大兴趣,这项化工新技术在化学反应和分离提纯领域开展了广泛深入的研究,取得了很大进展,在医药,化工,食品及环保领域成果累累。
超临界流体的特点
超临界流体的特点如下:1、超临界流体的溶解能力取决于它的温度和压力,通常和流体的密度呈正相关,随流体的密度增加而增加。2、在临界点附近,压力、温度的微小变化会引起流体密度及其对物质溶解能力的较为显著的变化。3、被用作超临界流体的溶剂有乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、甲醇、乙醇、水、二氧化碳等多种物质,超临界二氧化碳是首选的萃取剂。因二氧化碳的临界条件易达到(Tc=304.1 K,Pc=7.347 MPa),且无毒、无味、不燃、价廉、易精制,这些特性对热敏性和易氧化的产物更具有吸引力。4、无毒性、不燃性和无腐蚀性。超临界二氧化碳流体无毒和不可燃,有利于安全生产,而且来源丰富,价格低廉有利于推广应用,降低成本。5、容易达到超临界条件。二氧化碳临界温度为Tc=31.1℃ ,临界压力为Pc=7.3MPa,二氧化碳的超临界条件与水相比(水的临界温度为374℃,临界压力为22MPa)更容易达到。6、超临界流体,又称为稠密气体或高压气体,它不同于一般的气体,也有别于一般液体,兼有液体和气体的双重特性,密度接近于液体,粘度和扩散系数接近于气体,渗透性好,与液体溶剂萃取相比,可以更快地完成传导,达到平衡,促进高效分离过程的实现。
超临界流体的性质
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,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。超临界流体的优点: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10-100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。