超临界萃取技术简介

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1、超临界萃取技术简介贺沅波(中山大学化学与化学工程学院化学专业05级，广州510275)摘要：本文从SFE的慕本概念以及SFE萃取技术的基本概况着手，重点阐述SFE技术用于屮药和天然产物,超临界技术用于纳米材料制备,并简单介绍超临界苹取技术的实验装置。关键字：超临界流体，超临界流体萃取技术，中药和天然产物提取，纳米材料制备引言a20世纪60年代Zosel傅士提出超临界萃取(SFE)工艺并被成功地应用于咖啡豆脱咖啡因的工业化生产以來,SFE技术被视为环境友好且髙效节能的新的化工分离技术，这种分离技术在很多领域得到了

2、广泛的重视和开发⑴。同时，随着对SCF性质认识的深入，超临界微粒化、超临界条件下的化学反应、超临界色谱等超临界流体新技术也得到了迅速发展，所涉及的应用范围也在迅速扩大，遍及化工、能源、燃料、医药、食品、香料、环保、海洋化工、生物化工、分析化学等众多领域门⑷,近年来又拓展到印染、微电子和清洗领域,成为当今国际高科技研究的前沿与热点。1基本概念及简介1.1SCF的基本概念和SFE技术简介超临界流体(supercriticalfluid,SCF)是指流体的温度和圧力均处于其临界温度(Tc)和临界圧力(Pc)Z上，性质

3、介于气体和液体Z间，以单相形式存在的一种流体状态。处于临界点附近的流体，其温度和压力的微小变化都能导致其密度、粘度、扩散系数等性质的显箸变化叫超临界流体萃取(supercriticalfluidextraction,SFE)正是利用超临界流体作为溶剂所具冇的一系列特殊理化性质来实施化工分离的一种单元操作，它是近30年才发展起来的一项新兴分离技术。SCF兼具气、液两重特性，即密度接近液体，而粘度和扩散系数乂与气体相似，因而它具冇与液体相当的萃取能力和与气体相当的传质性能。SFE由于其操作参数易于控制、萃取具有选择

4、性、相对能耗低，以及萃取后溶剂易于与被萃取产物分离等特点，使得SFE技术优于传统萃取技术，因而得到了蓬勃的发展。1.2超临界CO2萃取技术的基本原理超临界CO?流体是指处于临界温度与压力(称临界点)以上的C02,其具有介于气体和液体之间的气液两重性质，因而具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性，比普通液体溶剂传质速率高，并且扩散系数介于液体和气体之间，具有较好的渗透性。超临界CO2流体对溶质的溶解度取决于其密度，在临界点附近，压力和温度发生微小变化时，密度即发生变化，从而会引起溶解度的变化。因此，将温度或压力适

5、当变化，可使溶解度在100-1000倍的范围内变化，因而具冇较高的溶解性。通常，超临界CO2流体密度越大，其溶解能力就越大，萃取能力就越强，在恒温下随压力升高，溶质的溶解度增大；在恒压下随温度升高，溶质的溶解度减小。因此这就为SFE的过程控制提供了理论根据，即可以通过改变温度和压力参数来有选择性的萃取冃标物。萃取后形成的SCF相屮既含有被分离出的物质，乂含冇SCF相，但在一般情况下，要分离物质的沸点髙于SCF的沸点，通过压力的简单变化就可以实现萃取剂与冃标产物的完全分离。同时超临界CO?流体的高扩散性和流动性则

6、有助于所溶解的各成分彼此分离，达到萃取分离的目的，并能加速溶解平衡，提高萃取效率。1.3超临界CO2萃取技术的特点与其它萃取技术相比，超临界CO?萃取技术具有以下优点：①CO2的超临界温度约为31」°C,可在接近室温的坏境下进行萃取，不会破坏生物活性物质，并能冇效地防止热敏性物质的氧化和逸散，所以特别适用于分离、精制低挥发度和热敏性物质。②蒸饰和萃取合二为一。可同时完成蒸溜和萃取两个过程，尤其适用于分离难分离的物质，如有机混合物、同系物的分离精制等。③具有良好的选择性。可通过改变温度或压力来改变密度，达到提取分

7、离的口的，操作方便，过程调节灵活。④超临界CO?流体具有极高的扩散系数和较强的溶解能力，有利于快速萃取和分离。⑤超临界CO?萃取的产品纯度高。选择适当的压力、温度或夹带剂，可提取高纯度的产品，尤其适用于中草药和功能保健品成分的萃取浓缩。⑥溶剂和溶质分离方便。只需通过改变温度和压力就可达到溶质和溶剂的分离，操作简便。⑦节省能源。在超临界流体萃取工艺中，一般没有相变的过程，只涉及显热,且溶剂在循环过程中温差小，易于实现热量回收，从而节省能源。2.超临界流体萃取技术的应用2.1超临界CO2萃取在中药和天然产物中的应用

8、研究表明，用超临界C02(SC-CO2)作溶剂对药物、食品等的提取分离有以下独到的优点：①sc-co2的临界温度⑶」。C)接近索温，在温和条件下提取可防止热敏性物质的降解，使高沸点、低挥发度的物质远在其沸点Z下萃取出来；②CO,的临界压力(7.38MPa)处于屮等压力，就冃前工业水平其超临界状态一般易于达到；③CO?无毒、无味、不燃、不腐蚀，萃取产品无溶剂残留，故能满足对药物、食品等溶