《超临界萃取》PPT课件

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1、第五章超临界流体萃取SupercriticalFluidExtraction（SCFE）2021/8/51本章内容第一节序言第二节超临界流体的萃取原理第三节超临界CO2的溶剂特征第四节SC-CO2萃取以及拖带剂的作用第五节超临界流体萃取的热力学基础简介第六节SC-CO2萃取流程及在生物工业中的应用2021/8/52基本要求：掌握超临界流体的萃取原理和超临界CO2的溶剂特征；了解SC-CO2萃取中拖带剂的作用，了解SC-CO2萃取流程及在生物、食品工业中的应用。重点：超临界流体的萃取原理；超临界CO2的相图；SC-CO2萃取流程及在生物、

2、食品工业中的应用。2021/8/53第一节序言超临界流体：是指状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点—临界点后的流体。超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，无相之境。超临界流体萃取：是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，兼有蒸馏和液液萃取的特征，也称为“超临界气体萃取”。2021/8/54一、超临界流体超临界流体是物质介于气体和液体之间的一种特殊的聚集状态。临界温度（Tc）：当其气体的温度超过Tc后，不管施加多大压力都不能使其变为液体→是气体能够液化的最高温度临界压力（pc）：是指在临界温度下，液化气体所需的压力。

3、2021/8/55任何纯净化合物都存在“超临界”状态的过渡态：T＜Tc时，液态和固态共存；T＞Tc时，只存在一相，即“超临界”流体状态。当气体的温度超过Tc，压力超过pc后，物质的聚集状态就介于气态和液态之间→超临界流体→兼具气体和液体的双重特性。2021/8/56黏度较小、扩散和渗透能力都较大（接近于气体）；密度较大、溶解溶质的能力较大（接近于液体）；有良好的传质特性及溶解特性，且在临界点附近这种特性对压力和温度变化非常敏感→T不变，溶解度随密度（压力）的↑而↑；压力不变，T↑，溶解度可能↑或↓。2021/8/57二、超临界流体的特点

4、（1）密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密度显著变化；（2）压力和温度的变化均可改变相变；（3）粘度和扩散系数接近于气体，具有很强传递性能和扩散速度；（4）SCF的介电常数、极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别。2021/8/58三、超临界流体的应用超临界萃取超临界中化学反应超临界聚合反应SCF超细颗粒及薄膜材料制备2021/8/59四、超临界流体萃取的特点（1）虽要求高压，但萃取溶剂是“气体”，操作中可以方便地改变其压力和温度，还可改变超临界流体的组成，因此能自由地改变它对物质的溶解能力。（2）萃取、分

5、离和溶剂回收都能在很低的温度下进行，目的物不易发生变性。（3）产品纯度高，且无污染，适合于高附加值的产品，尤其是食品、医药等天然物质的萃取。2021/8/510五、超临界流体的研究历史1822年，Cagniard首次报道物质的临界现象。1879年，Hanny发现了超临界流体对固体有溶解能力，为超临界流体的应用提供了依据。1947年，Messmore用SFE除去石油中的沥青。1970年，Zosel采用SC-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖啡因，超临界流体的发展进入一个新阶段。1992年，Desimone首先报道了SC-CO2为溶剂，超临界聚合

6、反应，得到分子量达27万的聚合物,开创了超临界CO2高分子合成的先河。2021/8/511六、存在问题及应用前景1、存在问题（1）设备在高压下工作，设备投资大，维修费用大，设计和制造技术要求高。（2）不能连续操作，生产能力小。（3）有关溶解度测定、相平衡关系、状态方程开发等基础性研究不足。目前超临界萃取技术的应用仅局限于高附加值产品。2021/8/5122、应用前景（1）超临界流体技术是“绿色工艺”,为“绿色工业”提供一个新的思路。（2）将在生物产品分离、高分子聚合、酶催化反应、材料制备等方面广泛应用。（3）新材料的开发应用，设备耐压问

7、题将得到解决；随着体系研究的深入，基础数据逐步完善，设备放大问题也可解决。2021/8/513第二节超临界流体的萃取原理超临界流体是一种超过临界压力和临界温度的非凝缩性的高密度的流体，它的性质介于气体和液体之间，因而具有优异的溶剂性质。物质的溶解能力一般和它的密度成正比关系，超临界流体可以通过压力和温度的变化大幅度调节流体的密度，以便有选择地溶解目的物。2021/8/514密度g/mL黏度g/(cm•s)扩散系数cm2/s气体(101.3KPa,15~30℃)超临界流体(Tc,Pc)液体(15~30℃)(0.6~2)×10-30.2~0

8、.50.6~1.6(1~3)×10-4(1~3)×10-4(0.2~3)×10-20.1~0.40.7×10-3(0.2~3)×10-5（1）密度接近液体，因此对溶质有较高的溶解度。（2）黏度接近气体，扩散