超临界流体Microsoft文档.doc

姓名:学号:专业:超临界流体C02随着环境的温度和压力变化，任何-•种物质都存在三种相态■气相，液相，固相，三相成平衡 态共存的点叫三相点如图1所示，图1为纯物质的压力■温度相图，图中的临界点(critical point) 是指相图中汽液平衡线向高温延仲时汽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(critical temperature, T c)和临界压力(critical pressure, Pc)当流体的对比压力(流体压 力与其临界压力之比，Pr)和对比温度(流体温度与其临界温度之比,TQ同时大于1时，流体就 处于超临界状态(简称SC状态)，即流体的温度和压力同时超过其临界温度和临界压力时流体 所处的状态，图1中的阴影部分就是通常所说的超临界区物体处于超临界状态时(超临界区), 由于气液两相性质非常相近，以致无法清楚分别，所以称Z为“超临界流体”liquidcritical pointgastemperature图1纯物质的压力一温度相图不同的物质其临界点的压力和温度各不相同.超临界流体(Super Critical fluid,简称SCF)是指 温度和压力均高于其临界点的流体，常用來制备成的超临界流体有二氧化碳，氨，乙烯，丙烷， 丙烯，水等。

1超临界CO?二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26°C,压力高于临界压力Pc=72.9atm的状态下，性质 会发生变化，其密度近液体，粘度近丁气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解 能力用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛的应用前景超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之-，因为它具有以下儿个特点：(1) CO2临界温度为31.26°C，临界压力为72.9atm,临界条件容易达到2) CO2化学性质不活泼，无色无味无毎，安全性好3) 价格便宜，纯度高，容易获得2 二氧化碳超临界萃取(Superitical Fluid Extraction-CO2)所谓的二氧化碳超临界萃取是将已经压温加压成超临界状态的二氧化碳作为溶剂，以其极高 的溶解丿j萃取平时不易萃取的物质，以下冇儿项关于萃取的说明： 2」溶解作用在超临界状态下，co?対不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性，沸点和分子量密 切相关，一般来说有以卜•规律：亲脂性，低沸点成分可在104KPa(约1人气压)以下萃取，如挥发 油，烧，酯，陋，环氧化合物，以及天然植物和果实中的香气成分，如桜树脑，麝香草酚，洒花 中的低沸点酯类等；化合物的极性基团（如・0H,・COOH等）愈多，贝愈难萃叹强极性物质如糖, 氨基酸的萃取压力则要在4x104KPa以上.另外化合物的分子量愈大，愈难萃取；分子量在200~ 40（）范|韦|内的成分容易萃取，有些低分了量，易挥发成分共至可肯接用CO?液体提取；高分了量 物质（如蛋白质，树胶和蜡等）则很难以二氧化碳萃取。

分子临界温度临界压力临界密度分子临界温度临界压力临界密度Ho-239.912.80.032cf3ci2&838.70.579N2-147.033.50.314NH3132.3111.30.235Xe16.657.71.110CH3OH240.078.50.272co231.26572.90.468CH3CN274.747.70.237c2H632.348.20.203h2o374.2218.30.315cf3h25.947.80.526（单位：）°Catmg/cm表2.常见分子的临界数据2.2特点将超临界二氧化碳大量地拿來做萃取Z用是因为它具有以下儿个萃取技术上的特点：•超临界CO?流体常态下是无色无味无毒的气体，与萃取成分分离后，完全没冇溶剂的残留, 可以冇效地避免传统溶剂萃取条件下溶剂毒性的残留.同时也防止了提取过程对人体的毒害和对 环境的污染，是一种犬然且坏保的萃取技术萃取温度低，CO?的临界温度为31.265°C，临界压力为72.9atm,可以有效地防止热敏性 成分的氧化，逸散和反应，完整保留生质物体的生物活性；同时也可以把高沸点，低挥发度，易 热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。

萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下 降使得CO?与萃取物迅速回复成为分离的两相（气液分离）而立即分开，不存在物料的相变过程， 不需回收溶剂，操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本，并且符合环保节能的潮 流萃取操作容易，压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数.在临界点附近，温度压力的微 小变化，都会引起CO2密度显着变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化，可通过控制温度或压 力的方法达到萃取冃的.压力固定，改变温度可将物质分离；反Z温度固定，降低压力使萃取物分 离；因此技术流程短，耗时少，占地小，同时对环境真正友善，萃取流体CO2可循环使用，并不 会排放废二氧化碳导致温室效应！•超临界流体的极性可以改变，一定温度条件下，只婆改变压力或加入适宜的夹带剂即可 提取不同极性的物质，町选择范围广.2.3影响萃取的因素影响超临界二氧化碳萃取的因素有下列儿点-超临界二氧化碳的密度，夹带剂，粒度，体积等 等溶剂强度与超临界流体的密度有关•温度一定时，密度（压力）增加，可使溶剂强度增加，溶质 的溶解度增加适用于萃取的超临界流体的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利丁选择性的提取, 但限制了其对极性较大溶质的应用.因此可在这些流体中加入少量夹带剂，以改变溶剂的极性。

最 常用來萃取的超临界流体为二氧化碳，通过加入夹带剂可适川于极性较人的化合物粒子的人小 可影响萃取的收率.一般来说，粒度小有利于超临界二PDF created with pdfFactory Pro trial version 绿色溶剂-超临界二氧化碳的萃取3二氧化碳技术主要应用范围二氧化碳，可以说是目前应用最广的超临界流体，这主耍是因为它没有毒性，临界温度低与 价格便宜等因素近年來最引人注意的研究领域则主要在机能性成分的萃収，纤维染色技术，半 导体的清洗，特殊药用成分的颗粒牛产，干洗技术，化学反应与超临界流体净米技术等以下为常见的超临界二氧化碳在各种工业中的应用范围3.1用于食品工业过去，人们通常釆用压榨法、蒸憎法、溶剂茅取法等方法,从天然物中提取油脂等有效成和生 物活性成分等然而，这些法各有缺点,超临界C02流体技术作为一种新型技术，已在食品工业中 得到了广泛的应用主要的应用方而是:食中有害成分的脱去以及有效成分的提取、食品原料的处理等方面例如, 我们可以利用该项技术从咖啡、茶中去咖啡因;可以进行啤酒花的萃取;以从植物中萃取风味物质, 可以从种动植物中萃取各种脂肪酸、提取索;可以从奶汕、鸡蛋中除去胆固等;还可从沙棘中提取 沙棘油。

3.2用于化妆品工业我们可以用此技术从天然物中提取香料、色素用于化妆品加工方面3.3用于化学工业常见使用超临界二氧化碳技术的应用包括了传统产业的干洗业，纤维染色技术，化学反应和 高科技产业的半导体清洗技术传统T洗业，正面临其所使用的有机溶剂，过氯酸乙烯 (percholoretylene),对于健康上与坏保上的危害的压力，许多主要的相关产业业者，也不断的寻 求替代的方法这个超临界流体工业化的应用，证明超临界二氧化碳，能有效的与传统民生工业 在价格上作竟争另外的，清洗应用包括了金属零组件的清洗，商业用洗碗机与一般的家用清洗 设备利用超临界二氧化碳，取代现行冇机溶剂的染色技术，对于环保，废水处理与制造成木上， 有非常多的优点.由于超临界二氧化碳流体，基本上的特性较接近气体，故对于应用于取代有机液 体，进行聚酯纤维的染色技术制程而言，不会有排废问题的产生，这述包括了工业用水的减少， 与有害工业废弃物的减量.在经济性的优点，还包括了产量的增加，减少能源的消耗，纤维染色技 术工业化的应用成功，将增强染色技术在经济上的竞争力，和纺织工业制程操作的技术提升，更 能有效减少废水的排放与染色的时间，对于时间，能源，环保与成木等层面，都是一大进步。

此外，下列的化工产业也开始使川超临界二氧化碳萃取技术，以降低牛产过程的污染物产 生:A石油残渣油的脱沥B原油的回收，润滑油的再牛C. 坯的分离，煤液化汕的提取D. 含有难分解物质的废液的处理3.4医学工业超临界二氧化碳在医学工业上的应用远超过其他工业，因此将超临界二氧化碳在医学 工业范畴内的应用分为三大类■生物活性物质和天然药物提取，药剂学，约物分析3.4.1生物活性物质和天然药物提取(A) 浓缩沙丁鱼油，扁藻中的EPA和DHA,综合利用海藻资源开辟了新的途径.(B) 从蛋黄中提取蛋黄磷酯(C) 从大豆中提取大豆磷酯(D) 从烂掉的番茄中提取卜胡萝卜素3.4.2药剂学超临界流体结品技术是根据物质在超临界流体中的溶解度对温度和压力敏感的特性 制备超细颗粒，其中气体抗溶剂过程(GAS)常用于牛:物活性物质的加工.GAS过程是指在高 压条件下溶解的二氧化碳使有机溶剂膨胀，内聚能显着降低，溶解能力减小，使已溶解的 物质形成结晶或无定型沉淀的过程.3.4.3药物分析将超临界流体用于色谱技术称超临界流体色谱，兼有高速度，高效和强选择性，高分 离效能，且省时，用量少，成本低，条件易于控制，不污染样品等，适用于难挥发，易热 解高分子物质的快速分析.专家用超临界流体色谱分析了咖啡，姜粉，胡椒粉，蛇麻草，大 麻等。

3.4.4特殊药用成分的颗粒生产在药晶工业应用上，特殊药品颗粒的制造，也是目前超临界流体技术工业化应用重要 技术发展超临界流体技术能有效的控制药用颗粒的形成，不论是实心颗粒或是内部结构 松散的颗粒，极性或是非极性以及粒径III 50nm到50pm大小的颗粒都能生产，这些颗粒 形成的应用技术主要有三大类，分别是：超临界溶液快速膨胀法(RESS),气体或超临界流 体的反溶剂(GAS or SAS)以及压缩反溶剂沉淀(PCA)已有的研究发现，釆用超临界CO2流体技术萃取中草药，具有的主要优点是(1) CO2无色、无味、无毒,且通常条件卞为气体，无溶剂残留问题2) 萃取温度接近室温,整个提取分离过程可在暗场中进行，对于那些在湿、热、光等条件卜-敏 感的物质和芳香性物质的提取特别适合，在很人程度上避免了常规提取过程中，经常发生的分解、 沉淀等反应，能最大程度地保持各组分的原冇特性，为明确真正的药物成分提供了方便，为进一步阐 明药理提供了基础3) 工艺流程简单、工序少、耗时短，省去了某些分离梢制步骤，生产周期短、效率高4) 超临界CO2的溶解能力和渗透能力强，扩散速度快，且是在连续流动态的条件下进行，萃出 物不断地被移走，提取完全，能充分利用宝贵的中药资源。

5) 超临界CO2的溶解能力随温度与压力的改变而变化,因而可通过改变温度和压力来实现 选择性提取分离特別是巧其他物理分离手段联用吋(如超临界精憎、吸附等)，能实现高选择性提 取6) CO2只对溶质起作川，不改变溶质之外的任何成分或原料基体，因此不会产生任何新的“三 废”物质，对环境保护极为有利7) CO2价廉易得，其临界温度和临界压力低，操作上易于实现,并可循环使用，使产品总成本大 为降低⑻用纯CO2提収后的料渣，有时还能得到很好的综合利用,以充分发挥其综合效益4结论由于超临界二氧化碳萃取技术在萃取后能将二氧化碳再次利用，把对环境的污染降至最低， 所以未来传统工业若是能以超临界二氧。