天然产物化学第10章超临界流体萃取

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1、第十一章超临界流体萃取物质有三种状态：气态、液态、固态物质的第四态：超临界状态流体状态一、概述◆临界状态是物质的气、液两态能平衡共存的一个边缘状态,在这状态下,液体和它的饱和蒸汽密度相同,因而它们的分界面消失,这状态只能在一定温度和压强下实现,此时的温度和压强分别称为“临界温度”(Tc)和“临界压力”(Pc)。超临界状态：物质的压力和温度同时超过它的临界压力(pc)和临界温度(Tc)的状态。超临界流体（SCF）是指处于超临界状态的流体。此时，气液界面消失，体系性质均一，既不是气体也不是液体，呈流体状态，故称为超临

2、界流体。超临界气体、液体和超临界流体的性质比较性质气体液体超临界流体101.3kPa，15-30ºC15-30ºCTc,Pc密度（g/mL）（0.6-2）×10-30.6-1.60.2-0.5粘度[g/（cm.s）]（1-3）×10-4（0.2-3）×10-2（1-3）×10-4扩散系数（cm2/s）0.1-0.4（0.2-3）×10-50.7×10-3由以上特性可以看出，超临界流体密度接近液体，粘度接近气体，比液体小得多；扩散系数介于气体和液体之间，是气体的几百分之一,是液体的几百倍。超临界流体的特性1．超临界

3、状态下流体的密度与液体很接近，使流体对溶质的溶解度大大地增加了，一般可达几个数量级；2．具有气体扩散性能；3.在超临界状态下气体和液体两相的界面消失，表面张力为零，反应速度最大，热容量、热传导率等出现峰值；4．在临界点附近，压力和温度的微小变化可对溶剂的密度、扩散系数、表面张力、黏度、溶解度、介电常数等带来明显的变化。（可利用压力与温度的改变来实现萃取和分离）67在超临界区,C02密度随压力急剧变化8溶解度等温线有机物在超临界流体中溶解度的变化：低于临界压力时，几乎不溶解；高于临界压力时，溶解度随压力急剧增加。超

4、临界流体的这些特殊性质，使其成为良好的分离介质和反应介质，根据这些特性发展起来的超临界流体技术在分离、提取、反应、材料等领域得到了越来越广泛的开拓利用。试剂临界温度（℃）临界压力（MPa）CO231.067.38甲烷-83.04.6丙烷97.04.26二氯二氟甲烷111.73.99甲醇240.57.99乙醚193.63.68纯物质都具有超临界状态，具有普遍性超临界流体萃取（SupercriticalFluidExtraction，SFE）超临界流体萃取是利用超临界流体作萃取剂，从液体或固体中萃取出某些成分并进行分

5、离的技术。二、超临界流体萃取基本原理（一）超临界流体萃取的基本原理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流体状态，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。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部提取。提取完成后，改变体系温度或压力，使超临界流体变成普通气体逸散出去，物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出，达到提取和分离的目的。一股来讲，超临界流体的密度越大，其溶解度就越大，反之亦然。也就是说，超临界

6、流体中物质的溶解度在恒温下随压力P(P＞Pc时)升高而增大，而在恒压下，其溶解度随温度（T＞Tc时）增高而下降，这一特性有利于从物质中萃取某些易溶解的成分，而超临界流体的高流动性和扩散能力，则有助于所溶解的各成分之间的分离，并能加速溶解平衡，提高萃取效率。（二）超临界流体的选择原则用作萃取剂的超临界流体应具备以下条件:化学性质稳定，对设备没有腐蚀性，不与萃取物反应；临界温度应接近常温或操作温度，不宜太高或太低，最好在室温附近或操作温度附近；操作温度应低于被萃取溶质的分解或变质温度；临界压力低，以节省动力费用；对被

7、萃取物的选择性高（容易得到纯产品）；纯度高，溶解性能好，以减少溶剂循还用量；货源充足，价格便宜，如果用于食品和医药工业，还应考虑选择无毒的气体。超临界流体，通常有二氧化碳、氮气、氧化二氮、乙烯、乙烷、丙烷、甲醇、氨和水、三氟甲烷等。超临界流体萃取的工业化过程所选用的流体绝大多数是超临界二氧化碳。超临界CO2萃取的优点：1、萃取能力强，萃取率高；2、萃取操作温度低（30~70℃），能较完好地保存样品有效成分不被破坏，不发生次生化，特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解破坏的成分的萃取。3、CO2的临界压力适中，目前

8、工业水平易达到（萃取操作参数容易控制），有效成分及产品质量稳定；4、CO2的临界密度是常用超临界溶剂中最高的（合成氟化物除外），即溶解能力较好；165、CO2无毒、无味、不燃、不腐蚀、价廉，易于精制、易于回收，无污染；7、检测、分离方便，能与GC、IR、MS、GS/MS等现代分析手段结合起来，能高效快速地进行分析。超临界CO2萃取的局限：（1）对油溶性成分溶解能力较强而对