大庆师范学院
超临界流体的应用
年 级: 09工四 学 号: [1**********]8 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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大庆师范学院
超临界流体的应用
年 级: 09工四 学 号: [1**********]8 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。
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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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