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超临界流体技术原理及应用

扩散系数介于气体和液体之间(大约是气 体的1/100,比液体要大数百倍).因而超临界
流体既具有液体对溶质有比较大的溶解度 的特点,又具有气体易于扩散和运动的特 性,传质速率大大高于液相过程。也就是 说超临界流体兼具气体和液体的性质。
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是一种气、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, 可用于超临界流体干燥。
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1.3.2改进的工艺流程
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1.3.3几种产品SC—CO2萃取工艺流 程的介绍
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超临界流体苹取技术的工业应用
⑥在物理化学性质的研究方面,除了对表 面张力、粘度、传热和传递特性进行了大 量的研究外,还对超临界流体的渗透及其 在聚合物中的吸附等进行了探索。
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⑦超临界流体技术已应用到了化学反应和超 临界流体色谱,这极大地促进了超临界流 体技术的发展,并促使人们对超临界流体 技术中的基础理论问题进行更为深入地研 究。
超临界流体技术 原t
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1.1 超临界流体 基本特征
当流体的温度和压力 处于它的临界温度和临 界压力以上时,称该流 体处于超临界状态。
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气体、液体和超临界流体性质
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从数据可知,超临界流体的密度比气体大 数百倍,具体数值与液体相当。其粘度仍 接近气体,但比起液体来,要小2个数量级。
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能在接近常温下操作,对热敏性物质可适用;因粘 度小、扩散系数大,提取速度较快;溶质和溶剂 的分离彻底而且容易。从它的特性和完整性来看, 相当于一个新的单元操作,特别适合于热不稳定 性天然产物和生理活性物质的分离与精制。在发 达国家,超临界流体萃取技术发展很快,已普遍 用于医药、食品、香料、石油化工、环保等领域, 成为获得高质量产品的最有效方法之一。各国纷 纷推出各具特色的提取装置,已从实验室走向工 业化阶段。
*发展历史 *工业化进展
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1.3超临界CO2是常用的超临界流体
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SC—CO2除了具有超临界流体上述性质外, 且SC—CO2是非极性流体,加之CO2无毒、 惰性、无残留等一系列优点,一使之成为 最常用的超临界流体。
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CO2相图
目前有关超临界流体萃取的物性数据仍然很
少,同时也缺乏能正确推算超临界流体萃取过 程的基本热力学模型。由于人们对近临界点的 压缩流体的行为不甚了解,目前的一些推算多 为半定量性质,传递性质的研究则更少。没有 这些基本数据和理论,过程设计和经济概算就 十分困难,严重阻碍了超临界流体萃取过程的 开发。
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(2)高压设备和泵
工业生产中,高压操作是不可避免的,如何
解决由于高压带来的一些不利因素,使得该
技术可以可靠、安全地生产是非常重要的。
超临界流体萃取需在相当高的压力下操作,
压缩设备的投资比较大,在高压下操作,还
会引起附加的费用。某些超临界流体萃取过
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物质处于其临界温度(Tc)和临界压力 (Pc)以上状态时,向该状态气体加压,
气体不会液化,只是密度增大,处于均相 状态,具有类似液态性质,同时还保留气 体性能,这种状态的流体称为超临界流体 (Supercritical fluid,简称SCF)
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1.2超临界流体技术的发展
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1.3.5关于“超临界CO2流体萃取” 虽然采用超临界CO2流体萃取技术能有效地
将需要分离提取的组分从原料中分离出来,但
超临界CO2流体萃取技术也不是万能的,仍存 在需要解决的问题。CO2的分子结构决定了它 对一定的分离过程有很大的局限性:对于烃类
和弱极性的脂溶性物质的溶解能力较好,但对
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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。
而超临界流体萃取则是通过调节体系的压 力和温度来控制溶解度和蒸气压这两个参 数进行分离的,故超临界流体萃取综合了 溶剂萃取和蒸馏的两种功能和特点,进而 决定了超临界流体萃取具有传统普通流体 萃取方法所不具有的优势:通过调节压力 和温度而方便地改变溶剂的性质,控制其 选择性;适当地选择提取条件和溶剂,
于强极性的有机化合物则需加大萃取压力或使
用夹带剂来实现分离。一般来说,超临界CO2 萃取压力比较高,对设备的要求高,提取能力
小而且能耗较大;因此如何采取外部措施对超
临界CO2萃取过程的选择溶解能力和提取速率
进行强化就成了当前研可编究辑ppt 的新动向。
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1.4 超临界流体萃取技术的优点及存在问题 1.4.1超临界流体萃取技术的优点 1.4.2超临界流体萃取技术的存在问题 (1)相平衡及传递研究不充分
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超临界CO2是常用的超临界流体
超临界点附近, CO2压力和温度的微小变 化都可以引起流体密度很大的变化,并相 对地表现为溶解度的变化。因此,人们可 以利用压力、温度的变化来实现萃取和分 离的过程。
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1.3SC--CO2萃取技
术应用及研究进展
1.3.1基本流程
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③状态方程的研究仍以立方型为主,对各 种状态方程在超临界区的适用性进行了比
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较,并加以改进。
④在缔合理论、混合规则方面提出了一些 新的见解,并将统计力学的方法运用于热 力学研究中。
⑤模型化方面除了进行多组分混合物的模 拟外,还进行了多级分离过程的模拟,目 前模型化已开始迈向了实用化。
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1.3.4超临界流体技术基础理论研究的主要发 展特点如下。
①多相平衡的研究已从二元体系跨入到三 元体系,超临界流体除了应用二氧化碳外, 已扩展到各种低碳原子的烃类及其衍生物, 如CHF3、CF3Br等。 ②研究对象中加强了对天然产物萃取的研 究,如对脂肪酸及脂肪酸酯、萜二烯类、 芳香油类等提取的理论研究。
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