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本科论文打印稿范文 目录摘要2关键词2Abstract2Key Words2引言3正文31超临界萃取技术概述31.1超临界流体31.2超临界流体萃取技术原理31.3提高萃取效率的方法41.4超临界流体萃取技术要求41.5超临界流体萃取特点52超临界流体萃取技术在工业上的应用52.1在生物化工中的应用52.2在食品工业中的应用52.3在医药工业的应用52.4在环境保护中的应用52.5在化学工业中的应用62.6SCF技术在材料制备中的应用72.7SCF在化学分析中的应用83超临界流体萃取技术存在的问题及解决方法83.1面临问题83.2解决方法84超临界流体萃取技术的展望85结论与讨论9致谢9参考文献10超临界流体技术及其应用研究化学工程与工艺张绪满指导教师王凤翔摘要:简述超临界流体萃取技术的发展历程及国内外的超临界技术的发展现状、前景预测。 超临界萃取是一种独特,高效,清洁的新型提取、分离手段。 超临界流体萃取技术在工业上有着广泛的应用,超临界流体萃取技术可以应用于生物化工工业、食品工业、医药工业、环境保护以及化学工业等。 尤其在化学工业中它可以被应用于石油化工、煤化工、精细化工领域中。 超临界技术在应用的同时也产生了一些问题;分离过程在高压下进行,设备一次性投资大;萃取釜无法连续操作,造成装置的时空产生率比较低;过程消耗指标不容忽视。 这些都是急需解决的问题,因为它们直接影响技术的推广。 然后对技术的未来提出了一些设想,超临界流体萃取因其独特的物理化学特性,同时结合起来超高压技术,超声波技术,超滤技术,微胶囊技术,静电场,磁场,精馏等技术,将会取得更大的社会经济效益。 最后得出了超临界萃取技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用的结论。 关键词:超临界流体;相平衡;萃取;Application andDevelopment Trendof supercritical fluid extractionStudent majoringin chemicalEngineering andTechnology ZhangXuman TutorWang FengxiangAbstract:Brief Descriptionof supercritical fluid extraction technology andthe development of supercriticaltechnology athome andabroad,the developmentof thestatus quoforecast.Supercritical extractionis aunique,highly efficient,clean newextraction,separation means.Supercritical fluidextraction technologyin awide rangeof industrialapplications,supercritical fluidextraction technologycan beapplied tobiological chemicalindustry,food industry,pharmaceutical industry,environmental protectionand chemicalindustries.Especially in the chemicalindustry itcan beused in the petrochemicalindustry,coal chemical,fine chemicalindustry inthe area.Supercritical technologyintheapplication alsohad someproblems;separation processunder highpressure,one-time investmentand equipment;extraction kettlecan notbe continuousoperation,resulting inthe installationspace-time productionrate isrelatively low;process ofconsumption indicatorscan notbe ignored.These areurgently neededto solvethe problem,because theydirectly affectthe promotionof technology.On thefuture oftechnology andput forwardsome ideas,supercriticalfluidextraction becauseof theirunique physicaland chemicalcharacteristics,bined withEHV technology,ultrasound technology,ultrafiltration technology,microencapsulation technology,electrostatic field,magic field,such asdistillation technology,Will achievegreater socialand economicbenefits.Finally ethe supercriticalextractiontechnologyinthehistory ofdevelopmentofhuman societyhas playedan irreplaceablerole inthe conclusion.Key words:Supercritical fluid;Phase equilibrium;extraction;引言超临界萃取技术(SupercriticalFluidExtraction即SFE)作为一种独特,高效,清洁的新型提取、分离手段。 目前超临界流体技术研究和应用最多的除了萃取外,还包括超临界条件下的酶催化反应、结晶、超细颗粒制备、细胞破碎、高分子材料的合成等它们被广泛应用于食品工业、精细化工、医药工业、生物技术、环境保护、材料加工、油漆、喷涂、印染等行业。 已展现出良好的应用前景,成为取代传统化学分离方法的首选。 早在1879年,科研人员就发现超临界流体对固体和液体有显著的溶解能力,但未被重视。 20世纪50年代,美国的Todd和Elgin从理论上提出SCF用于萃取分离的可能性。 90年代后,原西德对这一领域首先做出了许多基础和应用的研究。 1978年1月在西德Essen举行了第一次超临界流体技术研讨会,为该技术的发展掀开了新的一页,从此超临界流体技术成为世界关注的热点。 1988年在法国尼斯召开了第一届国际超临界流体技术会议,之后,国际上每3年举行一次国际超临界流体会议,以促进超临界流体技术的发展。 世界上最早把超临界萃取技术大规模应用于工业化生产的是德国。 1978年德国建立工厂用于咖啡豆中咖啡因的脱除。 之后,美国、澳大利亚及欧洲一些国家也相继将超临界萃取技术应用于萃取咖啡因、啤酒花、香精、药用物质及脱臭等方面。 近年来,SCF作为一种新型分离技术,在基础理论研究、工艺设备的设计以及工业化等方面都取得了较大的发展。 在德国、美国、英国、日本和瑞士等发达国家,超临界萃取技术发展极为迅速。 我国对超临界萃取技术的研究始于20世纪70年代末80年代初。 我国的超临界流体研究工作,可大致分为三个阶段。 第一阶段,20世纪80年代初,国内少数研究单位和大学利用进口的实验装置进行了超临界CO2萃取技术的工艺探索;第二阶段,20世纪80年代后期,一些工程设计力量较强的研究单位开始进行超临界CO2萃取装置的研究与工业化开发;第三阶段,装置和工艺的工业化研究初见成效。 1996年以来,我国每2年举行一次超临界流体技术及应用研讨会,极大的促进了国内的交流与发展。 另外,国家对超临界流体技术的研究给予了较大的支持。 初步统计,迄今为止,自然科学基金委员会已资助近20项基础研究课题,资助金额约为120万元。 “八五”期间国家科技攻关又专门立项支持超临界萃取技术的应用与工程研究,总经费约250万元。 另外各省市、各部委、各地区和单位也投入了大量的资金,估计超过千万元。 据不完全统计,目前,我国100L以上的超临界萃取装置有10多台,规模最大的达到500L。 我国已从研究阶段向工业化生产阶段迈进。 产品有沙棘籽油、小麦胚芽油、卵磷脂、辣椒红色素、青蒿素等。 25L以下的中小型装置有120台左右,除西藏、青海、海南外,几乎每个省都有,超临界萃取技术在我国取得了长足的发展。 1,21超临界流体萃取技术概述1.1超临界流体超临界流体是指超临界温度(T c)和临界压力(P c)状态下的高密度流体。 超临界流体具有气体和液体的双重特性,其粘度与气体相似,但扩散系数比液体大得多,其密度和液体相近。 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。 超临界流体萃取,由于萃取中的一个重要因素是压力,有效的溶剂萃取过程也可以在非临界状态下实现,因此广义地称之为压力流体萃取。 超临界流体技术自上世纪70年代开始崭露头角,随后便以其环保、高效等显著优势轻松超越传统技术,迅速渗透到萃取分离、石油化工、化学反应工程、材料科学、生物技术、环境工程等诸多领域,并成为这些领域发展的主导之一1.2超临界流体萃取技术原理3,4。 5,6临界温度是指高于此温度时,无论加压多大也不能使气体液化;临界压力是指在临界温度下,液化气体所需的压力。 超临界流体是温度和压力同时高于临界值的流体,亦即压缩到具有接近液体密度的气体。 超临界流体的密度和溶剂化能力接近液体,粘度和扩散系数接近气体,在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化极其敏感,在不改变化学组成的条件下,即可通过压力调节流体的性质。 超临界流体萃取分离过程是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。 当气体处于超临界状态时,其性质介于液体和气体之间的单一相态,具有和液体相近的密度,粘度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为液体的10100倍;因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些成分提取出来。 超临界萃取的实际操作范围可以通过调节压力或温度,改变溶剂密度从而改变溶剂萃取能力的操作条件。 当前,超临界流体技术已在许多领域得以广泛应。 1.3提高萃取效率的方法提高萃取效率的方法除了适当提高萃取压力、选取合适萃取温度和增大超临界流体流量之外,还可以采用加入适量的夹带剂,利用高压电场和超声波等措施。 1.3.1加入夹带剂加入适量合适的夹带剂可明显提高超临界流体对被萃取组分的选择性和溶解度。 对夹带剂甲醇的加入对超临界流体的溶解能力和萃取选择性进行了研究,结果表明甲醇的加入可以显著增加流体的溶解能力,且其增加的程度随甲醇的添加量的增加而增加,这在一定程度上有利于极性物质的提取,但是加入甲醇后会使流体的选择性降低。 因此在添加夹带剂时,应选择最优添加量。 表面活性剂也可以作为夹带剂提高超临界流体萃取效率,提高的程度与其分子结构有关,分子的脂溶性部分越大,其对超临界流体的萃取效率提高越多。 在选择萃取剂时应注意以下几点: (1)在萃取阶段,夹带剂与溶质的相互作用是首要的,即夹带剂的加入能使溶质的溶解度较大幅度提高; (2)在溶质再生(分离)阶段,夹带剂应易于与溶质分离; (3)在分离涉及人体健康的产品时,如药品、食品和易夹带剂的毒性问题。 1.3.2利用高压电场高压脉冲电场可显著改善萃取溶质与膜脂等成分的互溶速率及通过细胞壁物质的传质能力,从而提高萃取效率。 用高压脉冲电场强化超临界CO2萃取荔枝种仁精油,在300MPa以下时,高压脉冲处理可明显改善超临界萃取效率;尤其是在萃取率低于80%时,高压脉冲电场效果显著。 1.3.3利用超声波在超临界流体萃取天然生物资源活性有效成分的过程中,采用强化措施减少萃取的外扩散阻力往往能取得很好的萃取效果。 研制了带有超声换能器的萃取器,利用超声强化超临界萃取中的传质过程。 用超声波强化超临界CO2萃取紫杉醇。 研究表明,如要完全萃取紫杉醇,未强化超声超临界CO2的萃取时间是强化超声超临界CO2的3倍。 在对1.1%紫杉醇浸膏的萃取实验中,强化超声的超临界CO2很快达到100%萃取,而未强化超声的超临界萃取在3倍时间及用量相同条件下只达到41%的萃取率,这充分显示了超临界萃取与超声技术并用的优越性。 1.4超临界流体萃取技术要求1.4.1超临界流体萃取的基本过程 (1)依靠压力变化的萃取分离法(等温法或绝热法)在一定温度下,使超临界流体和溶质减压,经膨胀后分离,溶质由分离器下部取出,气体经压缩机返回萃取器循环使用。 (2)依靠温度变化的萃取分离法(等压法)经加热、升温使气体和溶质分离,从分离器下部取出萃取物,气体经冷却、压缩后返回萃取器循环使用。 (3)用吸附剂进行的萃取分离法(吸附法)在分离器中,经萃取出的溶质被吸附剂吸附,气体经压缩后返回萃取器循环使用1.4.2超临界流体的选择性超临界流体萃取过程能否有效地分离产物或除去杂质,关键是超临界流体萃取中使用的溶剂必须具有良好的选择性。 提高溶剂选择性的基本原则7,8。 是操作温度应和超临界流体的临界温度相接近;超临界流体的化学性质应和待分离溶质的化学性质相接近。 若两条原则基本符合,效果就较理想,若符合程度降低,效果就会递减。 作为萃取溶剂的超临界流体必须具备以下条件; (1)萃取剂需具有化学稳定性,对设备没有腐蚀性; (2)临界温度不能太低或太高,最好在室温附近或操作温度附近; (3)操作温度应低于被萃取溶质的分解温度或变质温度; (4)临界压力不能太高,可节约压缩动力费; (5)选择性要好,容易得到高纯度制品; (6)溶解度要高,可以减少溶剂的循环量; (7)萃取溶剂要容易获取,价格要便宜1.5超临界流体萃取特点对生物产品的分离具有极大的诱惑力,其原因是它存在有许多特点 (1)超临界萃取同时具有液相萃取和精馏的特点。 超临界萃取过程是由两种因素,即被分离物质挥发度之间的差异和它们分子间亲和力的大小不同,同时发生作用而产生相际分离效果的。 (2)超临界流体萃取的独特的优点是它的萃取能力取决于流体的密度,而密度很容易通过调节温度和压力来加以控制。 (3)超临界流体萃取中的溶剂回收很简便,并能大大节省能源。 被萃取物可通过等温减压或等压升温的办法与萃取剂分离,而萃取剂只需重新压缩便可循环使用。 9。 2超临界流体萃取技术在工业上的应用2.1在生物化工中的应用由超临界流体的特性可知,它特别适合用于热敏性生物物质的分离和提取。 目前超临界流体萃取技术已应用于提取和精制混合油脂,如用EPA(二十碳五烯酸)和DHA(二十二碳六烯酸)总含量为60%的鱼油为原料,可得到纯度高达90%的EPA和DHAtisse等凌等界CO2富集微生物菌丝体中多不饱和脂肪酸的方法在工艺上是可行的,但富集效果还有待进一步提高。 N.Vedaraman等2.2在食品工业中的应用超临界流体萃取技术在食品工业的应用已有相当长的历史。 用超临界流体萃取技术脱除咖啡豆和茶叶中的咖啡因早已实现工业化生产。 德国SKW公司生产脱咖啡因茶,采用超临界流体萃取技术生产能力达6000t/h。 此外,SKW公司还将超临界流体萃取技术应用于啤酒的生产,该公司超临界流体萃取加工酒花的设备的生产能力为104t/hMahdi Pourmortazavi等法相比此法具有明显优势:萃取时间短、成本低、产品更纯净。 P.Ambrosino等界流体萃取玉米中白僵菌毒素进行了研究。 将超临界流体技术应用于食品领域,可使食品的外观、风味和口感更好,因此超临界流体萃取技术在食品工业具有广阔的应用前景。 2.3在医药行业中的应用超临界流体萃取在医药行业的应用是非常广泛的,尤其值得一提的是在中药有效成分的提取方面,我国做了大量工作。 目前,超临界流体萃取中药有效成分已实现工业化生产,浙江康莱特公司将其用于萃取抗癌中药,云南森菊公司拥有两套1000升的萃取除虫菊成分的超临界流体萃取装置提优越,具有收率高、提取时间短及无溶剂残留等优点,适合于藏成药安神丸的制备。 9。 Marion L7对超临界流体萃取法富集沙丁鱼中EPA和DHA的操作条件进行了优化。 袁成8对超临界流体萃取微生物发酵法生产的真菌油脂进行了研究,结果表明采用超临9对超临界流体萃取牛脑中的胆固醇进行了研究。 10。 Seied11研究了利用超临界流体萃取植物中的精油,结果表明,与蒸馏12对超临13。 杜玉枝等14研究表明,CO2超临界萃取比石油醚抽Ben liu等萃取中药有效成分进行了研究,如川芎、白芷、当归和黄连等。 2.4在环境保护中的应用超临界流体萃取技术在环境保护领域尤其是处理被污染的固体物料和水体等方面具有广阔的应用前景。 于恩平明,用超临界流体萃取技术可以清除固体物料中的有机毒性物质。 高连存等炼焦车间土壤进行了SFE研究,比较了温度和压力对超临界流体萃取PAH(苯丙胺酸羟化酵素)类化合物的影响,并且用GC-MS(气-质联用法)分析结果和索式提取法做了对比,结果其回收率远远高于索式提取法的回收率。 游静等萃取相结合富集水中有机污染物的方法,表明超临界流体萃取对水中极性较大的有机化合物的处理是可行的。 V.Librando等环芳烃污染物进行了研究,多环芳烃回收率达到90%以上。 Kong-Hwa Chiu等界流体萃取技术应用于治理环境中的有机污染物。 除了上面提到的几个方面的应用,超临界流体萃取技术还在日化、陶瓷和仪器分析等领域有着重要的应用。 2.5在化学工业中的应用在化学工业中,SCFE(超临界流体萃取)技术已在石油化工、煤化工、精细化工领域中应用,已用来分离精制石蜡族、芳香族的同系物;己内酰胺、己二酸、DMT(二甲基色胺)等水溶液脱水,回收有机物,分离醇水共沸物;从油渣中脱除沥青和重金属,分离纯油,萃取煤中的石蜡、煤焦油等,废油回收利用,三次采油等许多领域多化学反应过程中起了重要作用,但也带来了一些缺点。 所以寻找新的、污染小的、无污染的清洁物质,取代常规溶剂系统是当今世界化学工业的方向之一。 超临界CO2流体是较理想的反应介质之一2.5.1异丙醇胺新工艺异丙醇胺系列产品,它含一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺3种产品。 一异丙醇胺可用作表面活性剂,去垢剂,纺织助剂,香料、染料助剂,医药、农药中间体,分散剂等;二异丙醇胺可用作去垢剂、脱硫剂、医药、农药中间体;三异丙醇胺可作水泥助磨剂,橡胶、塑料、聚氨酯加工的交联剂和助剂等。 氨和环氧丙烷反应生成 一、 二、三异丙醇胺,这是一个3级串联反应。 以任何比例的氨和环氧丙烷反应,产物中都有不同比例的 一、 二、三异丙醇胺生成。 只不过随着氨和环氧丙烷摩尔比不同,三者的比例会有所不同而已。 目前采用超临界法合成新工艺克服了现有工艺的不足,采用两个措施一是加大氨环比,控制三异丙醇胺在产物中的质量比例低于5%,这5%的三异丙醇胺在公司内使用;二是降低水的用量,将水用量控制在氨投入量的5%以下。 采用超临界反应条件,即反应温度和压力均超过物料的临界参数下进行反应;采用静态混合器和另一种先进的混合方法相结合的技术解决了物料充分混合的问题。 已证明,采用超临界条件下反应,大大提高了反应效率,缩短了反应时间,在相同氨环比下,三异丙醇胺的比例得到了较大程度的降低。 三异丙醇胺产量最终控制在产品总量5%8%。 该超临界合成工艺,目前已在南京红宝丽公司扩大到具有生产能力1000t/h的生产装置上。 采用超临界法连续精馏生产的产品纯度已达到99%以上2.5.2合成碳酸酯新工艺TNRI(日本东北国立研究所)用超临界CO2,开发了从环氧物有效合成碳酸酯的无催化剂工艺。 在合成中,这种CO2既是参与反应的原料,也是反应用的溶剂。 由于没有有害的催化剂,这种对环境友好的工艺已受到有关方面极大的关注。 因为,一般从环氧化合物合成碳酸酯用的CO2是惰性气体,因此需要用催化剂激活CO2。 相反,超临界CO2可起到原料和活性溶剂的双重作用,不需要用催化剂即可进行上述反应。 据TNRI报道,他们采用超临界CO2从苯乙烯环氧物成功地合成了苯乙烯碳酸酯,产率达到96%。 采用超临界CO2作溶剂和碳源,反应在120和7.58.5MPa压力下进行。 15研究了利用超临界流体萃取黄连根中的黄连成分。 很多学者对超临界流体16利用超临界流体萃取方法处理多氯联苯污染物的研究表17对炼钢厂18研究了用固相吸附与超临界流体19对超临界流体萃取海洋沉积物和土壤样本中的多20也将超临21。 溶剂在许22。 21。 2.5.3在烯烃聚合方面超临界合成技术,在烯烃聚合方面已呈现出良好的应用前景,并取得了令人瞩目的成果,该技术对聚烯烃工业具有重要意义。 2000年投产的北欧的Bortar PP(聚丙烯)工艺,是用超临界丙烷作稀释剂的PE工艺技术的延伸,该工艺使用串联的桨液反应器的气相反应器。 Bortar工艺是在超临界条件下,可以在比较高的温度下操作,环管反应器的保留时间为1h,气相反应物为2h。 20世纪90年代超临界CO2技术就大量用于高分子合成工业,1999年美国杜邦公司称,已建成1套用超临界CO2作介质生产特氟隆的装置2.5.4超PE细粉体的制备利用超临界流体制备PE(聚乙烯)细粉的最大优点是产品纯度高、几何形状均匀、尺寸分布范围窄、制造工艺简单、操作温度比较低、适用材料范围广。 其中超临界溶液快速膨胀法,被认为是最具发展潜力的方法之一。 系统流程为物料定量地加入双螺杆挤压机,在挤压机第1段将物料熔融成130左右的黏弹性物;推动物料继续向前流动,在挤压机第2段,通过高压泵,定量地加入相同温度下的超临界CO2,然后将聚乙烯(PE)熔体与超临界CO2溶成均相流体流入高压泵,温度保持恒定,加压至一定压力,高压流体在喷雾塔内,通过喷嘴喷成细的雾滴,这时流体高速泄压,超临界CO2膨胀成低密度气体,溶解度急剧减小,PE微粒析出。 采用超临界CO2快速膨胀法技术生产出的微粒粒径为20m以下和5m以下两个系列PE蜡微粉产品。 已证明,超临界CO2流体喷雾干燥技术制备的粉体超细颗粒光泽度好、形状规则和应用效果好体(SCF)应用于制备超微粉体是近10几年发展起来的的颗粒,它表现出表面效应、体积效应、量子效应和宏观隧道效应已成为高新技术中的一个热门领域,它不仅本身是一种功能材料,而且为新的功能材料复合与开发展现出了广阔的应用前景,在材料、化工、轻工、冶金、电子、生物、医学、基因工程、传感器制造、保健,以及军事、航空、航天等领域得到了广泛应用。 超临界流体重结晶利用SCF的特点,实现气相或液相重结晶,使物质粒粒微粒化,颗粒颗径分布均匀,此技术开辟了制备超微粉体新途径。 Ptersen和Matson等研究了PS在苯或戊烷,聚苯甲砜在丙烯,聚丙烯在戊烷,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在丙烯中的RESS(SCF快速膨胀法)过程及KI与PE在乙醇中的共沉积。 Mawson等在超临界CO2中制备了含氟聚合物纤维和微粒,还有的将聚乳酸制成生物可降解的聚合物微球2.5.5超临界流体中的酶催化酶是一类由生物细胞产生并具有催化活性的特殊蛋白质,它具有专一性强(酶催化具有区域选择性和立体选择性),催化效率高,在常温、常压和等温条件下能进行操作等优点,因此它有着化学催化剂无可比拟的优越性,现在已经成功地在scCO2中,用酶催化进行氧化、酯化、酯交换等反应,而且选择性和转化率都很高统上一直认为酶只能在水相中进行催化,极大地限制了酶的应用。 作为酶的反应介质,超临界流体当今正受到极大关注,超临界流体作为酶反应中间介质,有明显优点有似液体的高密度,似气体的高扩散系数、低黏度和低表面张力,因此显示出较大的溶解能力和较高的传递特性,从而大大降低了酶反应的传质阻力,提高了酶反应速率;反应底物的溶解性对超临界条件(温度、压力)特别敏感,通过简单的改变操作条件或附加其它设备,就可以达到反应物和底物的分离目的;无毒。 近年来基于超临界CO2的优点,在极性上与环己烷等非极性溶剂相近的特点,开展了超临界CO2介质中酶催化反应研究,并取得了令人鼓舞的发展。 例如超临界CO2中脂肪酶作为乙酸乙酯和异戊醇的醇解反应,用超临界CO2代替庚烷作反应介质,可使反应速度提高13倍。 如超临界流体中酶催化反应的研究,其中一个重要的应用是醇解鱼肝油制备不饱和脂肪酸,不久即可实现工业化;另一个领域是药物手性合成,目前手性药物的研究已成为国内外研究的新方向之一。 利23。 24。 超临界流25,超微粉体是指粒径1-100nm26。 超微粉的制成功27-29。 23,已经广泛应用于食品工业、药物工业和洗涤剂工业,然而酶在实际应用中也传用酶高效性和立体选择性合成和制备手性化合物是超临界流体中酶催化的新应,它将成为超临界流体中酶催化最具潜力和发展前景的领域之一2.6SCF技术在材料制备中的应用20世纪90年代超临界CO2技术就大量应用于高分子合成工业,美国杜邦公司已建成用超临界CO2作介质生产特氟隆的装置。 2000年投产的北欧的Bortar聚丙烯工艺,是用超临界丙烷作稀释剂的PE工艺技术的延伸制备,主要有三种方法:快速膨胀法(RESS)、抗溶剂法(SAS)和压缩抗溶剂法(PCA)。 就所制备的材料来看,已经涉及到微细颗粒、微孔材料、复合材料等物质和有机物质的固体颗粒制备,主要应用于难以粉碎的无机物和陶瓷材料和难以研磨的高分子材料物(如高分子和有机染料)。 利用超临界流体制备细粉的最大优点是产品纯度高、形状规则、光泽度好、制造工艺简单、操作温度比较低、适用材料范围广。 PCA与SAS类似,是将含有某种溶质的溶液喷入超临界流体中,溶剂与超临界流体互溶后,其溶解溶质的能力降低,则喷射后会产生多孔性颗粒。 此技术已成功地应用于微球制备及多微孔纤维和空心纤维的制备,以及药物分子与聚合物共沉淀等方面,取得了良好的效果。 制备材料所涉及的化学反应包括聚合、氧化、还原、分解等,其中以氢气为还原剂可以充分利用氢气与超临界流体互溶的优点在聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醋酸酯等聚合物中有较高溶解度,高压下二氧化碳溶在聚合物中后,减压使二氧化碳处于过饱和状态,产生大量气核,最后得到孔材料料,成功地将不同的添加混合物实现了高分子材料的改性或功能化,制得高分子/高分子复合材料、有机小分子/高分子功能材料、无机物/高分子复合材料等术也可制备无机复合材料。 将铂或钯的有机金属前驱物溶入超临界二氧化碳中,在固体表面沉积形成金属薄膜扩散性和零界面张力,可容易地将目标物填充入孔材料,制备一系列其他技术难以制得的碳纳米管复合物以及其他孔材料复合物2.7SCF在化学分析中的应用SCF与色谱技术结合便形成了超临界流体色谱(SFC),超临界流体色谱是以超(亚)临界流体为流动相,分配系数小的物质首先离开色谱柱,分配系数大的物质较晚离开色谱柱。 它兼容了气相色谱(GC)的高速、高效和高效液相色谱(HPLC)的选择性强、分离效果高等特点。 目前在GC和HPLC中广泛使用的手性选择剂也可用于SFC,而SFC的高传质速率和低毒使它比GC、HPLC更有应用潜力等联用。 SFC具备了效率高、成本低的优点,在科研和实际生产中得到广泛应用,已经涉及到精细化工、石油化工、制药、环境保护、天然产物合成与分离、各种检测等许多领域解度、分配系数、偏摩尔体积、偏摩尔焓等热力学性质流体色谱保留值得到溶质在超临界流体中的溶解度随压力的变化得到无限稀释条件下溶质的偏摩尔体积30。 31。 超临界流体技术可用于超细颗粒材料32-34。 RESS常用于无机35。 SAS主要应用于制备爆炸性物质、不能溶解于单一超临界流体的有机36。 超临界流体技术可用于制备聚合物孔材料,二氧化碳37。 目前,已经利用超临界流体制备了一系列聚合物复合材38。 超临界流体技39,还可在碳纳米管外壁沉积目标物质40。 利用超临界流体的高41。 43。 而且它还可与质谱、傅立叶变换红外光谱44。 SFC也是研究超临界流体热力学性质的一种有效研究手段,此方法已被用于研究溶45。 如可通过测定溶质的超临界46;通过测定一定温度下溶质保留值47。 3超临界流体萃取技术存在的问题及解决方法3.1面临的问题分离过程在高压下进行,设备一次性投资大;萃取釜无法连续操作,造成装置的时空产率比较低;过程消耗指标不容忽视。 3.2解决方法超临界流体萃取技术的开发, (1)应充分考虑其经济性能,只有那些能充分发挥该技术固有优点的过程才具有工业实用性的观点,正逐渐成为人们的共识。 (2)只有结合我国丰富天然产物资源开发出自己的分离新工艺,新技术才可能有进一步的发展,4超临界流体萃取技术的展望超临界流体技术是一种具有广阔应用前景的“绿色工艺”,符合当今世界注重可持续发展的潮流,为正在兴起的“绿色化学”提供一个新的思路。 自上世纪70年代开始超临界流体技术崭露头角,随后便以其环保、高效等显著优势轻松超越传统技术,迅速渗透到萃取分离、石油化工、化学反应工程、材料科学、生物技术、环境工程等诸多领域,并成为这些领域发展的主导之一。 超临界流体萃取因其独特的物理化学特性,同时结合起来超高压技术,超声波技术,超滤技术,微胶囊技术,静电场,磁场,精馏等技术,将会取得更大的社会经济效益。 5结论与讨论与气体、液体和固体一样,超临界流体具有自己的特点,也具有自己的局限性。 虽然超临界流体技术在许多方面已得到应用,但还远没有发挥其应有的作用。 这主要因为目前对超临界流体性质的认识还远远不够。 随着认识的深入,超临界流体技术势必得到越来越广泛的应用。 从目前发展趋势看,超临界技术将在以下方面发挥重要作用超临界流体萃取方面,虽然其发展历史较长,但仍保持其强劲的发展势头,在食品、医药等工业领域将发挥越来越重要的作用化学反应工程方面,环境好的超临界流体将取代一些有害的有机溶剂,并且使反应效率更高,甚至有可能得到通常条件下难以得到的产品材料科学方面,超临界技术应用前景十分广阔,其中包括聚合物材料加工、不同微粒的制备、药物的包封、多孔材料的制备、喷涂、印染等等环境科学方面,超临界水为有害物质和有害材料的处理提供了特殊的介质。 随着腐蚀等问题的解决,超临界水氧化处理污水、超临界水中销毁毒性及危险性物质等可能很快实现商业化。 另外,超临界流体技术在土壤中污染物的清除与分析等方面也具有一定的应用前景生物技术方面,超临界技术在蛋白质的提取和加工、细胞破碎中的应用等已引起重视洗涤工业中,超临界流体清洗纺织品、金属零部件等具有很多优点,目前已引起重视。 致谢经过三个月的准备和努力,本次毕业论文设计就要接近尾声了,作为一个本科生,首次接触毕业论文设计,经验不足,在准备过程中遇到了很多问题和难点,都是经过老师和同学们的帮助才能得以解决,在此对他们一一感谢。 首先,我要感谢我的指导老师王凤翔老师,本论文是在王老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。 这次论文的每个细节,都离不开王老师的细心指导。 王老师开朗的个性和宽容的态度,帮助我能够很快的融入我们这个新的实验室中,而王老师渊博的专业知识、严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,同样深深地感染和激励着我,是我学习的榜样。 从课题的选择到项目的最终完成,王老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。 在此谨向王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意!我还要感谢四年来授予我知识的所有老师们,是他们的谆谆教诲帮我打下了基础。 感谢在一起做毕业论文的同学们,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。 感谢我的舍友们,从开始进入课题到论文的顺利完成,他们都对本课题做了不少工作,给予我不少的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!另外,我要感谢论文参考文献的原作者。 这些专家、学者的研究成果,为我的论文写作提供了许多帮助。 参考文献:1化工百科全书:第二卷北京:化学下业出版社1991:325-3362Johannsen,M;Brunner,GSolubilitiy ofthe xanthinescaffeine,theo-phylline andtheobrominein supercriticalcarbon dioxideFluid PhaseEuilibr1994,95:215-2263陈斌,杨根金,贾暖等.表面活性剂在超临界流体萃取中的作用J.第二军医大学学报,2000,21 (5):463-465.4Gzlem GNl-stndag,Feral Temelli.Solubility behaviorofternary systemsof lipids,cosolvents andsupercriticalcarbon dioxideand processingaspectsJ.Sup Flu,xx,36:1-15.5周如梅,超临界萃取技术在天然产物中的应用企业技术开发xx,24 (7)15-176陈岚,满瑞林超临界萃取技术及其应用研究现代食品科技xx,22 (1)199-2037Marion Ltisse,Murielle Rozires,Abel Hiol,et al.Enrichment ofEPAand DHAfrom sardineby supercriticalfluidextraction withoutorganic modifierJ.Sup Flu,xx,38 (1):27-36.8袁成凌,余增亮,刘昌伟等.CO2超临界萃取技术富集微生物油脂中花生四烯酸的研究J.中国油脂,xx,27 (6):48-50.9N.Vedaraman,C.Srinivasakannan,G.Brunner,et al.Experimental andmodeling studieson extraction ofcholesterol fromcow brainusing supercriticalcarbondioxideJ.Sup Flu,xx,34:27-34.10包焕升.超临界流体萃取技术及应用J.化学世界,1992 (6):241-244.11Seied MahdiPourmortazavi,Modjtaba Ghadiri,SeiedehSomayyeh Hajimirsadeghi.Supercritical fluidextraction ofvolatileponents fromBunium 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organicpollutants fromenvir
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