超临界流体的应用

大庆师范学院

超临界流体的应用

年级: 09工四

学号: 200901030938 姓名: 王心

专业: 化学工程与工艺

指导老师: 刘海燕

二零一二年三月十八日

摘 要

本论文从超临界流体定义、性质开始介绍，最后谈谈它更多的应用。超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术。在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度和临界压力，高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。再临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取。

关键词：超临界流体的定义 性质 优点 应用

目 录

摘 要................................................................................................................................ 1 第1章 绪 论...................................................................................................................... 1.1 本论文的背景和意义 ........................................................................................... 1.2 本论文的主要方法和研究进展 ........................................................................... 3 1.3 本论文的主要内容 ............................................................................................... 4 第2章 超临界流体的介绍 (5)

2.1超临界流体的概念.................................................................................................. 5 2.2超临界流体的优点.................................................................................................. 5 2.3超临界流体的性质.................................................................................................. 5 第3章 超临界流体的应用 (6)

3.1超临界流体应用原理.............................................................................................. 6 3.2超临界流体的应用.................................................................................................. 6 结 论................................................................................................................................ 8 参考文献.. (9)

第一章绪论

1.1 本论文的背景和意义

超临界流体与气体和液体相比，可以说兼具后两者的优点而又克服了它们的不足，而且超临界流体萃取操纵条件温顺，所以超临界流体萃取技术相比其它分离方法上风非常明显。目前，超临界流体萃取技术在各领域应用过程中还有很多题目有待解决，相信通过国内外专家的共同努力，该技术在各领域的应用必将深进，而且会不断拓宽，其在产业生产上的作用也将随之日益凸显。

1.2 本论文的主要方法和研究进展

超临界流体具有溶解其他物质的特殊能力,1822年法国医生首次发表物质的临界现象,并在1879即被Hogarth 学者研究发现无机盐类能迅速在超临界乙醇中溶解

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,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,以及从苦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.

1.3 本论文的主要内容

超临界二氧化碳萃取分离过程的原理是利用超临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用，利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。

1

2.1 超临界流体的概念

温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体。

纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点界点附近，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。温度压力略高于临界点的状态，称为超临界流体。

2.2超临界流体的优点

流体，兼有气体液体的双重性质和优点：

1.溶解性超临界流体的处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的强

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。

2.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。 3.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。（对萃取和反萃取至关重要）

2.3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能化的非凝聚性气体。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(约两个数量级)，所以有较好的流动性和传递性能。它的介电常数随着力而急剧变化(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。

结 论

在本学期的化工热力学课上，我简单认识了超临界流体，而在之后选择的这个题目上，我了解到了更多有关超临界流体的知识。

最开始，我仅仅知道超临界流体因为它溶解度受压力和温度的影响很大这一特点，被广泛用于萃取。在这段自学中，我收获颇丰。超临界流体的应用还有超临界水氧化技术、超临界流体干燥、超临界流体染色、超临界流体制备超细微粒、超临界流体色谱和超临界流体中的化学反应等。这其中我最为感兴趣的还是超临界水。

超临界流体，是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性。SF 的密度和液体相近，粘度与气体相近，但扩散系数约比液体大100倍。由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩散作用，因而SF 对许多物质有很强的溶解能力。超临界流体对物质进行溶解和分离的过程就叫超临界流体萃取l 。可作为SF 的物质很多，如二氧化碳、亚氮、乙烷、庚烷、氨、等，其中多选用CO2（临界温度接近室温，且无色、无毒、无味、不易然、化学惰性、价廉、易制成高纯度气体）。

于以上的特点。因而超临界流体具有广泛的应用，相信通过我们的努力，会让它更好地为人类服务。

参考文献

[参考文献]：

[1] 《超临界流体科学与技术》，韩不兴，理学博士，加拿大Saskatchewan

大学化工系博士后。

[2] 《超临界CO2流体萃取技术—工艺开发及应用》,廖传华，化学工业出版

社。

[3] 《超临界流体与纳米医药》化学工业出版

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超临界流体技术的应用与原理

超临界流体分离技术的原理及应用 超临界流体（SCF）是指在临界温度和临界压力以上的流体，高于临界温度和临界压力而接近临界点状态，称为超临界状态。处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨，故称为SCF。超临界流体具有选择性溶解物质的能力，并随着临界条件（T，P）而变化。超临界流体可从混合物中有选择地溶解其中的某些组分，然后通过减压，升温或吸附将其分离析出。 超临界流体萃取分离过程的原理是超临界流体对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。 超临界分离技术的特点：(1)萃取速度高与液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；(2)在接近常温条件下操作，能耗低于一般精馏发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；(3)传热速率快，温度易于控制；(4)适合于挥发性物质的分离。 超临界流体具有许多不同于一般液体溶剂的物理化学特性，基于超临界流体的萃取技术具有传统萃取技术无法比拟的优势，近年来，超临界流体萃取技术的研究和应用从基础数据、工艺流程到实验设备等方面均有较快的发展。但由于对超临界流体本身尚缺乏透彻的认识，对其化学反应、传质理论以及反应中热力学的本质问题研究有待深入，而且超临界流体萃取分离技术需要高压装置，因而对工艺设备的要求往往也比较高，需要有较大的投入等原因的客观存在，因此目前超临界流体的大规模实际应用还存在诸多问题需要进一步解决。 目前国际上超临界流体萃取与造粒技术的研究和应用正方兴未艾，技术发展应用范围包括了：萃取(extraction)，分离(separation)，清洗(cleaning)，包覆(coating)，浸透(impregnation)，颗粒形成(particle formation)与反应(reaction)。德国，日本和美国已处于领先地位，在医药，化工，食品，轻工，环保等方面研

超临界流体的应用

大庆师范学院 超临界流体的应用 年级: 09工四 学号: 200901030938 姓名: 王心 专业: 化学工程与工艺 指导老师: 刘海燕 二零一二年三月十八日

摘 要 本论文从超临界流体定义、性质开始介绍，最后谈谈它更多的应用。超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术。在较低温度下，不断增加气体的压力时，气体会转化成液体，当温度增高时，液体的体积增大，对于某一特定的物质而言总存在一个临界温度和临界压力，高于临界温度和临界压力后，物质不会成为液体或气体，这一点就是临界点。再临界点以上的范围内，物质状态处于气体和液体之间，这个范围之内的流体成为超临界流体。超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可作为溶剂进行萃取。 关键词：超临界流体的定义 性质 优点 应用

目 录 摘 要................................................................................................................................ 1 第1章 绪 论...................................................................................................................... 1.1 本论文的背景和意义 ........................................................................................... 1.2 本论文的主要方法和研究进展 ........................................................................... 3 1.3 本论文的主要内容 ............................................................................................... 4 第2章 超临界流体的介绍 (5) 2.1超临界流体的概念.................................................................................................. 5 2.2超临界流体的优点.................................................................................................. 5 2.3超临界流体的性质.................................................................................................. 5 第3章 超临界流体的应用 (6) 3.1超临界流体应用原理.............................................................................................. 6 3.2超临界流体的应用.................................................................................................. 6 结 论................................................................................................................................ 8 参考文献.. (9)

超临界流体的特性及其应用

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超临界流体技术原理及其应用

“超临界流体技术原理及其应用” 院选课读书报告 (2012~2013下学期) 题目:SC—CO2流体技术基本原理及其应用前景系专业名称: 学生姓名: 学号: 指导教师:

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超临界流体及其应用

超临界流体及其应用 摘要：本文介绍了一种新的物质状态——超临界流体，介绍了它的相关特性，并对关于超临界流体近几年的研究做了简单介绍，以及对其发展前景做了展望。 关键词：超临界流体相物质状态 一、引言： 通常我们对物质的认识是固态、液态、气态三种，然而随着科学的发展物态便无法简单的限制到这三态之间，一些新型物态陆续被提出。1879年克鲁克斯（Sir William Crookes,1832-1919）首次发现等离子态（Plasma），作为一以由自由电子和带电离子为主要成分的物质，它无法被划分入固液气三态，于是它被视为物质的第四态。1822年法国Cagniard在进行实验时发现超临界流体的特性，他将炮管密封，其中加入不同温度的流体，再放入燧石的小球，球在炮管中滚动时会有声音的不连续变化，但当温度超过临界温度时，声音的不连续变化消失了，炮管的流体中液体和气体的密度变得相同，变成一个超临界流体的相，因此也没有二相之间的相界限。这种特殊的相态同样无法划归入之前的三态，亦属一种新的相态。1877年德国科学家奥托·雷曼（Otto Lehmann,1855－1922）运用偏光显微镜首次观察到了液晶化的现象，之后和德国植物生物学家弗里德里希·莱尼泽(Friedrich Reinitzer,1857-1927)合作进一步研究，最终发现了这种介于固体和液体之间的新的相态——液晶。最近的研究又表明更有超固态和中子态存在。 当前人提出了这些新相态，我们似乎便可以突破思维定势，相信在气体之上、液气之间、固液之间、固体之下都有其他状态。当然也存在其他分类方式，科学家也按照分子之间的相互关系作分类，则存在固态、液态、气态、等离子态、费米子凝聚态和夸克-胶子酱这几种状态。但是任一种分类法无法完全涵盖所有物质状态，我们同样相信仍然还有很多物质形态是我们目前所无法解释的，这也是我们孜孜以求的目标。 限于篇幅和所学知识，本文仅就超临界流体做一介绍。 二、超临界流体及其性质： 当物质超过临界温度和临界压 力之上时，气体和液体的性质会趋于 类似，最后会形成一个均匀相，在相 图中可以更清楚的看到： 当温度高于300K,压强大于 100bar时，两相分界线消失，此时 液体和气体性质相似，这就是超临界 流体。 Figure 1 超临界流体相图

超临界流体技术原理及应用

〈〈超临界流体技术原理及应用〉〉教学大纲 课程名称：超临界流体技术原理及应用 课程英文名称：Supercritical Fluid Technology-Principles and practices 课内学时：32 课程学分：2 课程性质：选修课开课学期：每学年第二学期 教学方式：课堂讲授考核方式（考试/考查）：考试 大纲执笔人：赵锁奇主讲教师：赵锁奇 师资队伍：赵锁奇、许志明、孙学文 一、课程内容简介 讲授超临界流体技术的基本热力学原理，分析超临界流体萃取、超临界流体在材料制备及超临界流体中化学反应等领域中的各种现象及规律，介绍超临界流体技术的发展动向。 二、课程目的与要求 掌握超临界流体技术的基本热力学原理，并运用这些原理分析超临界流体萃取，超临界流体在材料制备及超临界流体超临界流体中化学反应等领域中的各种现象，并能灵活运用解决实际问题。了解超临界流体技术的发展动向。 学习本课程后，应达到以下基本要求： 1.掌握超临界流体的高压流体相平衡基本行为规律。 2.掌握超临界流体萃取的热力学和传递因素对萃取过程的影响规律。 3.掌握超临界流体中均相及非均相化学反应的特性。 4.掌握超临界流体技术在材料制备中几种基本过程的热力学原理 5.了解超临界流体技术在天然物质萃取，化学反应，印染、材料制备及半导体清洗等方面的应用。 三、教学内容及学时安排 绪论（2学时） 介绍超临界流体基本概念，超临界流体技术的起源发展及现状，超临界流体的参考书及信息源；讲解课程重点内容纲要 第一章纯流体近临界相行为及物理化学性质（2学时） 讲解纯流体相图及临界点的定义和临界参数与分子结构关系，纯流体的临界性质及临界参数的估算方法，临界点的经典和非经典描述，纯流体的传递性质。 第二章超临界流体混合物相行为（4学时） 讲授混合物的临界点热力学判据，详细分析含超临界流体的二元系六类高压流体相特性及其间的变化规律，对超临界流体萃取的指导意义，讲授三元系相图的热

超临界萃取及其应用

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超临界流体的理化性质及应用_李娴

超临界流体的理化性质及应用 李 娴, 解新安 (华南农业大学1.食品学院,2.生物质能研究所,广东广州510641) 摘 要:主要介绍了常温、常压下为液态的超临界流体的理化性质,包括密度、粘度、离子积、还原性等,并对超临界流体在化工、生物质及环保等领域的应用进行了综述,同时对超临界技术的发展前景进行了展望。 关键词:超临界流体;理化性质;超临界技术中图分类号:T Q 013.1 文献标志码:A 文章编号:0367-6358(2010)03-0179-04 T he Physicochemical Properties and A pplications of Supercritical Fluid LI Xian 1, XIE Xin -an 2 (S outh China Ag riculture Univ e rsity , 1.Colleg e of Food S cience ,2.I nstitu te of B ioener gy T ech nolog y ,Guang d ong ,G uang zh ou 510641,Ch ina) Abstract:T he physical and chemical properties of supercritical fluid that w as liquid under nor mal temperature and pressure,including density,viscosity ,ion product and r educibility,w ere introduced.The applications o f supercritical fluid in chemical industry,biom ass and environmental protection w ere described.Furthermor e,the future developm ent w as discussed. Key words:super critical fluid;physicochem ical properties;supercritical fluid technolog y 收稿日期:2009-06-19 基金项目:广东省科技计划国际合作项目(2007B050200010) 作者简介:李 娴(1986~),女,硕士生,E -m ail:lx ian1986@https://www.sodocs.net/doc/2c8546486.html, 。 超临界流体(SCF)是介于气体和液体之间的一种特殊聚集态。19世纪60年代,英国科学家Thom as Andr ew s 首次发现超临界现象;1879年,H annay 和H ogarth 发表了第一篇有关超临界流体的论文/超临界流体能够溶解固体物质0,为超临界流体萃取技术的应用提供了依据。随着对超临界流体性质认识的深入,超临界干燥、化学反应等新技术不断涌现并得到快速发展,所涉及的应用范围也迅速扩大。目前,在ISI Web of Know ledg e 数据库中有关超临界的论文已高达17000篇。我国在这一领域的研究工作起步较晚。1985年北京化工学院从瑞士进口了第一台超临界流体萃取装置,进行了不少研究工作。之后相继成立了相关的学术组织,定期召开国际性或全国性超临界流体会议,并且有许 多论文、专著等学术性文章发表。目前我国在中国知网数据库中发表的关于超临界的文章数已超过14000篇。本文对常温、常压下为液态的超临界流 体的理化性质及其应用进行了综述,并对此技术的发展前景进行了展望,以期能为我国在超临界这方面的研究工作提供参考。 1 超临界流体的性质及其机理 超临界流体是指温度和压力均高于临界点的流体。图1为纯物质的压力-温度相图,图中的临界点C 是指相图中气液平衡线向高温延伸时气液界面恰好消失的那个点,此处所对应的温度和压力即为临界温度和临界压力。图中阴影部分即超临界区。 # 179#第3期化 学 世 界

超临界流体及其应用

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超临界流体和二氧化碳及其应用 一．超临界流体简介 超临界流体是指当物质处在稍高于临界温度和压力的状态时，既不是一般意义上的气体也不是液体的流体。超临界流体是一种高密度流体，具有气体和液体的双重特性，并且其介电常数、极化率和分子行为与气、液两相均有显著的差别。超临界流体能通过分子键的相互作用和扩散作用将许多物质溶解，因此是一种优良的溶剂。而且在稍高于临界点的区域内，很小的压力变化，可引起密度的很大变化，从而引起溶解度的很大变化。人们利用超临界流体的这种性质提取和分离某些物质，这种技术成为超临界萃取。超临界萃取由于具有无毒、无污染、操作简单以及能耗低的有点，正得到越来越广泛的应用。除此之外，近年来超临界流体与许多学科领域交叉不断扩展着其应用范围，在萃取、喷涂、发泡、清洗、制备超细微粒、聚合中同样有着广足的发展和应用。 二．超临界流体萃取 当气体超过一定的温度、压力时, 便进入超临界状态, 此时的流体成为超临界流体。超临界流体兼有气液两重性的特点, 它既有气体相当的高渗透能力, 又兼有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。这种溶解能力能随体系参数( 温度和压力) 而发生变化。因而可以通过改变体系的温度和压力使被提取物的溶解度发生变化而分离出来, 从而达到分级提取的目的. 这种技术的优点有： 1．萃取分离效率高； 2．可在较低温度下进行，适用于分离热敏性物料； 3．与传统的分离方法比，能耗低； 4．易回收溶剂和溶质； 5．溶剂无毒，可用于食品加工和医药行业。 目前超临界流体研究进展和应用最快的是二氧化碳的超临界萃取。二氧化碳超临界流体萃取分离过程的原理是控制超临界流体在高于临界温度（Tc=31.1 ℃）和临界压力（pc=7.28 MPa）的条件下，从目标物中萃取有效分，当恢复到常压和常温时，溶解在二氧化碳流体中的成分立即以溶于吸收液的液体状态与气态二氧化碳分开，从而达到萃取目的[4]。二氧化碳是一种不活泼的气体，萃取过程

超临界萃取的发展与应用

超临界萃取的发展与应用[摘要] 现如今，生态环境的日益恶化和能源的日益枯竭已经成为了人类生存面临的两大难题，为了缓解这些问题，科学家和研究者们提出了一系列的方案和技术，如绿色工艺，原子经济，绿色化学等等。因此，新的绿色、环境友好型的技术和工艺越来越受到人们的关注和重视。近几十年来兴起的超临界萃取技术就是一项环境友好型的技术，因其独特的物理化学性质和所具备的许多优点，因此越来越受到人们的重视，并且随着研究的不断深入，超临界萃取技术的应用也越来越广泛。 [关键词] 超临界流体；超临界二氧化碳；应用；前景 1 超临界流体 物质是以气、液和固3种形式存在，在不同的压力和温度下可以进行相的转换。在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。在压温图中，高于临界温度和临界压力的区域就称为超临界区，如果流体被加热或被压缩至其临界温度(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，具有类似液体性质，同时还保留有气体性能，这种状态的流体称为超临界流体。 超临界流体的密度与液体相近，其对溶质的溶解能力比临界点状态以下的要大，而粘度却接近与气体，自扩散系数通常是普通液体的100多倍，且几乎不存在表面张力。因此SCF的许多物理性质介于气体及液体之间，从而致使其具有良好的质量及热量传输性质（扩散性、粘度、热传导、热容）。此外，在临界点附近稍微改变温度及压力，其密度通常会发生较大的变化，利用超临界流体这一特性可改变溶质在其中的溶解度。超临界流体既具有气体的高扩散能力，又具有液体的强溶解能力的特点。 表1 相的物理性质 相密度(g/ml) 扩散系数(cm2/s) 粘度(g/cm.s) 气体(G) 10-310-110-4超临界流体(SCF) 0.3～0.910-4～10-310-4～10-3液体(L)110-510-2