超臨界流體 - 副本

超臨界化學(xué)反應(yīng)主講：XX成員：XX一、超臨界流體的定義純凈物質(zhì)要根據(jù)溫度和壓力的不同，呈現(xiàn)出液體、氣體、超臨界氣體萃取三種典型流程固

體等狀態(tài)變化，如果提高溫度和壓力，來觀察

狀態(tài)的變化，那么會發(fā)現(xiàn)，如果達到特定的溫

度和壓力，會出現(xiàn)液體與氣體界面消失的現(xiàn)象，該點被稱為臨界點。在臨界點附近，會出現(xiàn)流

體的密度、粘度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)

等所有流體的物性發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象。溫度

和壓力均高于臨界點時的流體，稱為超臨界流

體。一、超臨界流體的定義例如:當(dāng)水的溫度和壓強升高到臨界點(t=374.3℃，p=22.05MPa)以上時，就處于一種既不同于氣態(tài)，也不同于液態(tài)和固態(tài)的新的流體態(tài)──超臨界態(tài)，該狀態(tài)的水即稱之為超臨界水。二、超臨界流體的性質(zhì)超臨界流體由于液體與氣體分界消失，是即使提高壓力也不液化的非凝聚性氣體。超臨界流體的物性兼具

液體性質(zhì)與氣體性質(zhì)。它基本上仍是一種氣態(tài)，但又不同于一般氣體，是一種稠密的氣態(tài)。其密度比一般氣體要大兩個數(shù)量級，與液體相近。它的粘度比液體小，但擴散速度比液體快(約兩個數(shù)量級)，所以有較好的流動性和傳遞性能。它的介電常數(shù)隨壓力而急劇變化(如介電常數(shù)增大有利于溶解一些極性大的物質(zhì))。另外，根據(jù)壓力和溫度的不同，這種物性會發(fā)生變化。三、超臨界流體的優(yōu)點超臨界流體的處于臨界溫度和臨界壓力以上，介于氣體和液體之間的流體，兼有氣體液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點：高溶解能力高擴散系數(shù)有效控制反應(yīng)活性和選擇性無毒性和不燃性四、超臨界流體的應(yīng)用原理物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度，受壓力和溫度的影響很大.可以利用升溫,降壓手段(或兩者兼用)將超臨界流體中所溶解的物質(zhì)分離析出，達到分離

提純的目的(它兼有精餾和萃取兩種作用)。例如在高壓條件下，使超臨界流體與物料接觸,物料中的高效成分(即溶質(zhì))溶于超臨界流體中(即萃取).分離后降低溶有溶質(zhì)的超臨界流體的壓力，使溶質(zhì)析出。如果有效成分(溶質(zhì))不止一種，則采

取逐級降壓，可使多種溶質(zhì)分步析出。在分離過

程中沒有相變，能耗低。五、超臨界流體的應(yīng)用超臨界流體萃取超臨界水氧化技術(shù)超臨界流體干燥超臨界流體染色超臨界流體制備超細微粒超臨界流體色譜五、超臨界流體的應(yīng)用其中以超臨界流體萃取應(yīng)用得最為廣泛。在恒溫變壓或恒壓變溫時，體積變化很大，改變了溶解性能，故可用于提取某些物質(zhì)，這種技術(shù)稱為超臨界流體萃取。很多物質(zhì)都有超臨界流體區(qū)，但由于CO2的臨界溫度比較低(304.1K),臨界壓力也不高(7.38MPa),且無毒,無臭,無公害，所以在實際操作中常使用CO2超臨界流體。如用超臨界CO2從咖啡豆中除去咖啡因，從煙草中脫除尼古丁，從大豆或玉米胚芽中分離甘油酯,對花生油、棕櫚油、大豆油脫臭等。啤酒花有效成分萃取啤酒花中對釀酒有用的部分是揮發(fā)油和軟樹脂中的律草酮又稱α─酸。揮發(fā)油賦予啤酒特有的香氣，而α─酸在麥芽汁煮沸過程中將異構(gòu)化為異α─酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，

α─酸的萃取率可達95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃、黃亞東等對啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進行了分析,氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態(tài)CO2萃取物的異同;并對超臨界CO2萃取物進行釀酒試驗,結(jié)果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味,還能改善口味。植物油脂的萃取超臨界二氧化碳萃取對植物油脂的應(yīng)用比較廣泛成熟，呂維忠等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時間對萃取率的影響。通過正交試驗得到優(yōu)化工藝條件為：萃取壓20MPa，萃取溫度50℃，萃取時間5h。銀建中等建立了一套超臨界流體萃取實驗裝置,就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進行了較為詳細的實驗研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時間等對萃取率的影響之后,獲得了指導(dǎo)實際生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)條件。色素的分離超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國使用合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營養(yǎng)價值，深受消費者喜愛。孫慶杰等采用超臨界CO2萃取技術(shù)從番茄加工副產(chǎn)品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時間對萃取率的影響。當(dāng)萃取壓力在15~25MPa，溫度40~50℃，流量20kg/h，萃取1~2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來。姜煒介紹超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時間和流速等參數(shù)確定了最佳工藝條件，在此條件下,得到的辣椒紅色素的色價達150以上，且雜質(zhì)含量符合國家標(biāo)準。超臨界CO2流體萃取的優(yōu)點：CO2的臨界溫度接近于室溫，適合于熱敏性物質(zhì)，完整保留生物活性，而且能把高沸點，低揮發(fā)度，易熱解的物質(zhì)分離出來。CO2的臨界壓力適中，目前工業(yè)水平易達到CO2的臨界密度是常用超臨界溶劑中最高的，即溶解能力較好CO2無毒、無味、不燃、不腐蝕、價廉，易于精制、易于回收，無污染影響超臨界CO2流體萃取的因素：密度夾帶劑粒度流體體積六、常見物質(zhì)的臨界點超臨界二氧化碳，其臨界溫度為31.06℃，臨界壓力為7.38M