超临界流体萃取的应用

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1、超临界流体萃取的应用前言超临界流体萃取（SupercriticalFluidExtraction，SFE）是20世纪70年代末发展起来的一种新型物质分离、精制技术。它的应用已经渗透到生物技术、环境污染治理技术等高新技术领域，而且在石油工业、食品工业、化妆品香料工业、合成工业等领域中均得到了不同程度的发挥。超临界流体的性质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。通常气体的临界温度(Tc)是指其能被液

2、化的最高温度，而临界压力(Pc)是指在临界温度下气体被液化的最低压力。在临界温度下增加压力使其超过Pc时，流体的某些性质(如溶解特性)常接近于液体，而其它某些性质(如传递特性)则接近于气体，即流体性质介于气体和液体之间，将这种状态的流体称为超临界流体(SupercriticalFluid，简称SCF)。它具有十分独特的物理化学性质，它的密度接近于液体，粘度接近于气体，扩散系数大、粘度小、介电常数大。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液化的非凝聚性气体。超临界流体具有十分独特的物理化学性质，它的密度接近于液体，粘度接近于气体，扩

3、散系数大、粘度小、介电常数大，扩散度接近于气体。另外，根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化，因此，在提取、精制、反应等方面，越来越多地被用来作代替原有有机溶媒的新型溶媒使用，分离效果较好，是很好的溶剂。超临界流体萃取的原理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，超临界流体萃取技术是指在不改变化学组成的条件下，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萃取分离的提纯方法。以气体萃取介质为例，当气体处于超临界状态时，可先

4、将气体与待分离物质充分接触，然后让气体选择某一种需要分离的组分如极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分对其进行萃取，之后利用减压、升温的方法，气体就由超临界状态变成普通气体再经压缩后返回萃取器进行循环利用，而留下萃取后的组分，使其析出，这样就达到了萃取分离提纯的目的。超临界流体萃取的特点超临界流体萃取技术与一般液体萃取技术相比，SFE的萃取速率和范围更为理想。萃取过程是通过温度和压力(P)的调节来控制与溶质的亲和性而实现分离的。其特点：(1)通过调节P可提取纯度较高的有效成分或脱出有害成分；(2)选择适宜的溶剂(如cO2)可在较低温度或无氧环

5、境下操作，分离、精制热敏性物质和易氧化物质；(3)SFE具有良好的渗透性和溶解性，能从固体或黏稠的原料中快速提取出有效成分；(4)降低超临界流体的密度，容易使溶剂从产品中分离，无溶剂污染，且回收溶剂无相变过程，能耗低；(5)兼有萃取和蒸馏的双重功效，可用于有机物的分离、精制。但是，SFE也存在缺陷：萃取率低、选择性不够高。CO2超临界流体萃取而在诸多萃取剂中使用最广的是CO2，综合起来有如下的原因：1)临界温度和临界压力低(Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作条件温和，对有效成分的破坏少，因此特别适合于处理高沸点热敏性物质，如香精、香

6、料、油脂、维生素等；　　2)CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂；　　3)CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不污染环境，且可避免产品的氧化：4)CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金量，并且无有害溶剂的残留；5)在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，或升高温度即可析出，不必经过反复萃取操作，所以超临界CO2萃取流程简单。　　因此超临界CO2萃取特别适合于对生物、食品、化妆品和药物等的提取和纯化。但是由于CO2是非极性溶剂，对于非极性，弱极性的目标组分的溶解度较大。对于中等极性、极性的物质来所说，一般要加入能改善其在C

7、O2中的溶解度的极性溶剂———改性剂。改性剂的加入还能降低操作温度和压力、缩短萃取时间。适宜的改性剂，其分子结构上应该既有亲脂基团，又有亲CO2基团。改性剂改性作用可以从分子间相互作用得到解释。另外改性剂还起到了与待萃物争夺基体活性点的作用，使被萃物与基体的键合力减弱，从而更易被萃取出来。目前比较常用的改性剂有甲醇、丙酮、乙醇、乙酸乙酯等，其中甲醇使用最为广泛作为改性剂的一类。衍生化试剂可降低被萃物的极性，多用于酚和离子化合物的萃取。需要指出的是，改性剂的作用是有限的，它在改善超临界流体的溶解性的同时，也会削弱萃取系统的捕获作用，导致共萃物的增

8、加，还可能会干扰分析测定。所以，改性剂的用量要尽可能小。夹带剂在超临界CO2微乳液萃取技术中也起着非常重要的作用。超临界CO2微乳液是由合适的表面活性