《超临界萃取技术》word版

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1、1．超临界流体萃取的简介超临界流体萃取(Supercriticalfluidextraction，简称SFE)是用超临界条件下的流体作为萃取剂，由液体或固体中萃取出所需成分(或有害成分)的一种分离方法。超临界流体(Supercriticalfluid，简称SCF)是指操作温度超过临界温度和压力超过监界压力状态的流体。在此状态下的流体，具有接近于液体的密度和类似于液体的溶解能力，同时还具有类似于气体的高扩散性、低粘度、低表面张力等特性。因此SCF具有良好的溶剂特性，很多固体或液体物质都能被其溶解。常用的SCF有二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨等．其中以二氧化碳最为

2、常用。由于SCF在溶解能力、传递能力和溶剂回收等方面具有特殊的优点．而且所用溶剂多为无毒气体．避免了常用有机溶剂的污染问题。早在100多年前，人们就观察到临界流体的特殊溶解性能，但在相当长时间内局限于实验室研究及石油化工方面的小型应用。直到20世纪70年代以后才真正进入发展高潮。1978年召开了首届专题讨论会，1979年首台工业装置投入运行，标志着超临界萃取技术开始进入工业应用。超临界萃取之所以受到青睐，是由于它与传统额液-液萃取或浸取相比，有以下优点：①萃取率高；②产品质量高；③萃取剂易于回收；④选择性好。1．超临界萃取的基本原理1．1．超临界流体特性所谓超临界流

3、体（SCF），是指一类压强高于临界压强Pc,温度高于临界温度Tc，的流体，这种流体既不是液体，也不是气体，是一类特殊的流体。超临界流体的物性较为特殊。表1将超临界流体的这些物性与气体、液体的表1超临界流体的物性及与普通流体物性的比较ρ(kg﹒m-3)D(m2﹒s-1)μ(Pa﹒s)气体（0.1Mpa,15～30℃）0.6～2（0.1～0.4）×10-4（0.1～0.3）×10-4液体（0.1Mpa,15～30℃）600～1600（0.02～0.2）×10-8（0.02～0.3）×10-2超临界流体，P=Pc，T=Tc200～5007×10-8（0.1～0.3）×10

4、-4P=4Pc，T=Tc400～9002×10-8（0.3～0.9）×10-4相应值作了比较。从表中可以看出：①超临界流体的密度接近于液体密度，而比气体密度高得多。另一方面．超临界流体是可压缩的，但其压缩性比气体小得多；②超临界流体的扩散系数与气体的扩散系数相比要小得多，但比液体的扩散系数又高得多；③超临界流体的粘度接近于气体的粘度，而比液体粘度低得多。1.2．超临界萃取原理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，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的

5、密度，粘度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～100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。在超临界状态下．将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小的成分萃取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加，极性增大，利用程序升压可将不同极性的成分进行分步提取。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以通过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相，被萃取物质则自动完全析出或基本析出，从而达到分离提纯的目

6、的，并将萃取分离两过程合为一体，这就是超临界流体萃取分离的基本原理。1．3．萃取溶剂的选择并非所有溶剂都适宜用作超临界萃取，超临界萃取对溶剂有以下要求①有较高的溶解能力．且有一定的亲水—亲油平衡；②能容易地与溶质分离，无残留，不影响溶质品质；③无毒，化学上为惰性，且稳定；④来源丰富，价格便宜；⑤纯度高。在所研究的超临界物质中，只有几种适用于超临界萃取的溶剂：二氧化碳、乙烷、乙烯，以及一些含氟的氢化合物，其中最理想的溶剂是二氧化碳，它几乎满足上述所有要求，它的临界压强为7.38MPa，临界温度为31.16℃，目前几乎所有的超临界萃取操作均以二氧化碳为溶剂，它的主要特点

7、是：①易挥发，易于与溶质分离；②粘度小，扩散系数高，有很高的传质速率；③只有分子量低于500的低分于化合物才易溶于二氧化碳；④中、低分子量的卤化物、醛、酮、酯、醇、醚易溶于二氧化碳；⑤极性有机物中只有低分子者才溶于二氧化碳；⑥脂肪酸和甘油三酯不易溶于二氧化碳，但单酯化作用可增加溶解度；⑦同系物中溶解度随分子量的增加而降低；⑧生物碱、类胡萝卜素、氨基酸、水果酸、氯仿和大多数无机盐不溶于二氧化碳2．超临界流体萃取的特点2．1．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CO2与萃取物迅速成为两相(气液分离)而立即分开，不存在物料