超临界流体及应用

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1、超临界流体和二氧化碳及其应用曹国宝（海南省海南大学材料与化工学院，海口570228）摘要本文简要介绍了超临界流体的特性，综合其性能简述其在萃取、喷涂、发泡、清洗、制备超细微粒、聚合中的特性和应用。并展望超临界流体未来的应用方向。关键词超临界流体萃取喷涂发泡清洗超细微粒聚合应用SupercriticalFluidAndCarbonDioxide’sApplicationCAOGUOBAOAbstactThisarticleintroducethecharacterofSupercriticalFluidbr

2、iefly,thenpresentitscharacteristicsandapplicationinextract,flamepainting,foaming,cleaning,makeultrafinedust,polymerization.AfterthatlookingforwardSupercriticalFluidapplicationinthefuture.KeywordsSupercriticalFluidExtractFlamepaintingFoamingFleaningUltrafi

3、nedustPolymerizationApplication一．超临界流体简介超临界流体（SupercriticalFluid，简称SF或SCF）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[1]。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

4、度的很大变化[1]。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(SupercriticalFluid)。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

5、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[2].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；1．溶剂无毒，可用于食品加工和医药行业[3]。下图所示为超临界流体在萃取中的应用：医药工业化学工业化妆工业食品工业中草药提取酶，纤维素精制金属离子萃取烃类分离共沸物分离高分子化合物分

6、离植物油脂萃取酒花萃取植物色素提取天然香料萃取化妆品原料提取超临界流体萃取的应用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（SFE）分离过程的原理是控制超临界流体（二氧化碳）在高于临界温度（Tc=31.1℃）和临界压力（pc=7.28MPa）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，萃取过程中不会发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、

7、无臭、无毒、安全性非常好；超临界二氧化碳具有优良的溶剂力，能够将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。曾锁林等研究发现超临界二氧化碳的极性小，适宜非极性或极性较小物质的提取；若要提取极性较大的成分，需要加入合适的调节剂——夹带剂，以提高超临界流体对萃取组分的选择性和溶解性，从而改善萃取效果。目前，常用的夹带剂有甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等[5]。一．超临界流体喷涂超临界流体一般为小分子,更容易地穿透高聚物等固体物质,使其有效的溶胀,可使涂料基体有效的稀释,目前有很多种超临界流体可用于涂料稀释剂。实验证明用超临

8、界流体进行喷涂不仅可以有效降低粘度、减少有机溶剂的用量，消除对环境的污染，而且还可提高产品的质量和外观效果，是十分有前途的一种新兴方法[6]。目前超临界喷涂中应用较为广泛的是超临界二氧化碳。常规溶剂型涂料一般有两个基本组成部分成膜物和有机溶剂。成膜物包括聚合物、助剂等用于粘接成膜。有机溶剂则用于稀释涂料,使之达到施工所需粘度。对于超临界流体涂料体系，与常规体系有很大的不同,传统涂料中的30%~70%有机溶剂被二氧化碳取代，它替