分离技术概论超临界萃取.pptx

分离技术——超临界流体萃取浙江大学材料与化工学院陈欢林教授、张林博士mailto:chenhl@zju.edu.cnchenhl@zju.edu.cnlinzhang@zju.edu.cn新型萃取分离技术的衍生与拓展超临界流体 (Supercritical fluids SCF)超临界流体是指超过临界温度和临界压力状态的流体。临界流体既不同于气体，也不同于液体的一种流体状态。 超临界流体性质在临界点附近，在临界温度稍高的区域内，压力稍有变化，就会引起密度很大的变化，流体的密度随压力增高而迅速增加，并接近液体密度； 在临界温度与临界压力以上，无论压力多高，流体都不能液化；在超临界状态下，流体对很多液体、固体物质的溶解能力都有较大增强，并接近于液体的溶解能力。 物 性常温、常压下气体 超临界流体常温、常压下液体 TC,pC～TC, 4pC 密 度 (g/cm3)0.006～0.0020.2～0.50.4～0.90.6～1.6 粘 度(×10-4g/cm.s)1～31～33～920～300自扩散系数 (cm2/s）0.1～0.40.7～10-30.2～10-3(0.2~2)×10-5超临界流体与气体、液体传递性质的比较?气体、液体和超临界流体的性质 物性 气体常温、常压 超临界流体 液体常温、常压 Tc 、 Pc～Tc 、4Pc 密度（g/cm3）0.6~2×10-30.2~0.50.4~0.90.6~1.6粘度 (MPa.s)0.01~0.030.01~0.030.03~0.090.2~3.0 自扩散系数(cm2/s) 0.1~0.40.7×10-30.2×10-3 (0.2~2)×10-5导热系数（W/m.K）(5~30)×10-3(30~70)×10-3(70~250)×10-3 超临界流体的特性气体特征： 粘度小，接近于普通气体；扩散系数比液体大100倍。液体行为： 密度大，接近于普通液体，溶解度较大。 可供选用溶剂的临界性质物质沸点℃临界温度临界压力临界密度物质沸点℃临界温度临界压力临界密度氩－122.44.860.53氟利昂-11198.14.41甲烷－164－83.04.640.160异丙醇82.5235.24.760.273氪-63.85.500.920甲醇240.58.100.272乙烯－10310.05.120.217正己烷69.0234.22.970.234氙16.75.891.150乙醇78.2243.46.300.276三氟甲烷26.24.850.620正丙醇263.45.170.275氟利昂-1328.93.920.580丁醇275.04.300.27二氧化碳－78.531.07.380.468环己烷280.34.07乙烷－88.032.44.880.203苯80.1288.14.890.302丙烯－47.792.04.670.288乙二胺319.96.270.29丙烷－44.597.24.240.220甲苯110.6320.04.130.292氨－33.4132.311.390.236对二甲苯343.03.52n-丁烷－0.5152.03.800.228吡啶347.05.630.31二氧化硫157.67.880.525水100.0374.122.060.326n-戊烷36.5196.63.370.232 超临界流体的溶剂选择原则化学性质稳定，对设备没有腐蚀性；临界温度应接近室温或操作温度；操作温度应低于萃取组分的分解、变质温度；临界压力最好在4PMa上下（降低压缩动力）；选择性尽可能高（容易得到高纯度产品）；对萃取质的溶解度高（减少溶剂用量）；萃取剂必须对人体无毒。 CO2作为超临界流体萃取剂·的特征临界温度基本上在常温下（31.06℃）；临界密度较大（0.448g/cm3)；对大多数溶质有较强的溶解能力，传质速率较高；水在CO2相中的溶解度很小；具有不燃、无毒、易得、稳定性好；易与萃取产物分离。CO2密度随压力与温度变化的特点在超临界区域内，CO2流体密度在很宽的范围内变化（150g/L--900g/L) ,适当控制流体压力与温度，可使溶剂密度变化达3倍以上;在临界点附近，压力与温度的微小变化，可引起流体密度的大幅度改变。CO2的对比密度-温度-压力的关系图超临界流体萃取中的相平衡二元流体混合物相行为的分类 Ⅰ型相图的各种临界轨迹线近似为直线，两组分临界性质相近；其混合物性质接近理想溶液；出现压力的极大值，大部分为简单小分子构成的系统；呈现温度的最小值，在一定压力下，混合物的沸点比二个纯组分的都小，存在最低恒沸点；呈现温度的最高值，在一定压力下，混合物的沸点比二个纯组分的都大，存在最高恒沸点；两种组分分子间的相互作用较纯组分分子间的要小，出现对Rauolt定律的正偏差。 与组分