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1、2003年2月化学工业与工程第20卷第1期Feb.2003CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGVol.20No.1专题综述超临界水的特性及应用张丽莉,陈丽,赵雪峰,于琳,田宜灵(天津大学理学院,天津300072)摘要:介绍了水在高温高压下的热力学性质、氢键、离子积、扩散系数和粘度等在超临界区域的特殊性,以及超临界水溶液在介电常数、偏摩尔体积、溶解性和极性等方面的特殊性质,并阐述了超临界水在化学反应和废物处理中的特殊应用。关键词:超临界水;性质;临界曲线;化学反应中图分类号:O61112;文献标识码:A文章编号:1004-9533(2003)01-0033-06O611
2、13PropertiesofSupercriticalWaterandItsApplicationZHANGLi-li,CHENLi,ZHAOXue-feng,YUJing-lin,TLANYi-ling(SchoolofScience,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Thisreviewcoverstheunusualcharacteristicincludingthethermo-physicalproper-ties,Hydrogenbonding,ionicproduct,diffusecoefficientandvlsc
3、osityetalofsupercriticalwa-ter(SCW)athightemperaturesandpressures.Furthermore,thespecialpropertiesofsupercrit-icalaqueoussolutionindielectrlcconstant,partialmolarvolume,solubilityandpolaritywerepr-esented.TheapplicationsofSCWinchemicalreactionandwastedisposalwerealsointroduced.Keywords:supercritica
4、lwater;property;criticalcurve;reaction气体和液体统称流体。低于临界温度近年来,超临界流体因其独特性质而作Tc的气体可通过压缩变为液体。当温度高为溶剂或反应介质应用在众多领域。在超临于Tc,压力大于pc时,难以区分其为气体或界条件下,通过控制压力可以操纵反应环境,液体,只能称为流体,其中接近临界点C的增强反应物和产物的溶解度,消除相间传质称为超临界流体(Supercriticalfluid,简称为对反应速率的限制。由于传质能力的增强,SCF)。在SCF中进行的化学反应的速度比液相反收稿日期:2001-10-25作者简介:张丽莉(1978-),女,湖北宜昌人
5、,在学硕士,主要从事超临界物质性质的研究。34化学工业与工程2003年2月应要快。目前相关的研究包括均相羧化反应,光异构化反应,化学发光反应,热解反应,Diels-Alder反应等。尤其是SCF水中的有机物氧化反应,因SCF水的介电常数远小于通常条件下的液态水而能很好地溶解有机物和氧,这一方法在消除环境污染中得到应用。而超临界流体的粘度和扩散系数等物理性质类似于气体,其零表面张力使它有利于溶入多孔性物质中。在临界点附近,流体密度随压力升高急剧增大,使超临界流体具有较高1)))20MPa;2)))60MPa;3)))100MPa;4)))的密度,近于液体的数值,可以溶解许多固体150MPa;5
6、)))250MPa;6)))500MPa;7)))或高沸点的物质,这种特征为超临界萃取创1000MPa;8)))2500MPa;9)))5000MPa;造了条件。因此,SCF水的性质及其应用日10)))10000MPa益得到重视。图1水的温度)密度图1超临界水的性质恒容热容Cv和恒压热容Cp在临界点发散[1]到无穷力。水的临界温度Tc=374e,临界压力Pc在临界点附近,物质的许多性质都发生[2]=2211MPa,临界密度Qc=0132g/dm。当体很大变化,但多数性质只在近临界点的狭系的温度和压力超过临界点时,称为超临界小区域内发生大的波动。在化学过程中经常水。与普通状态的水相比,超临界水
7、有许多利用近临界区的这一特点。但有些性质的变特殊的性质。化却延续到很宽的范围,其中最典型的是恒[3]111超临界水的热力学性质压热容,它在临界点时为无穷大,但在超临界水的密度可从类似于蒸汽的密度400e(比Tc高出26e)的温度和3211MPa值连续地变到类似于液体的密度值,且密度(比pc高出10MPa)的压力条件下,其值仍显可随温度和压力的变化而发生很大的变化,著高于在远离临界点的更高或更低压力下的特别是在
