超临界CO2染色教学文案.ppt

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1、超临界CO2技术目录一、超临界CO2技术简述二、超临界CO2技术在染色方面的应用三、超临界CO2技术在其他方面的应用四、超临界CO2技术存在的问题及发展趋势2一、超临界CO2技术简述超临界流体(supercriticalfluid，SCF)是指流体的温度和压力处于它的临界温度和临界压力以上，即处于超临界状态，其性质介于气体和液体之间，既具有液体一样的密度、溶解能力、传热系数等物性，又具有气体的低黏度和高扩散性，而且在临界点附近对温度和压力特别敏感，常见的有超临界CO2、超临界乙烯、超临界水等。4超临界流体的密度比气体的密度大数百倍，其数值与液体相当，而粘度比液体小两个数量级，其数值与气

2、体相当，扩散系数介于气体和液体之间(约为气体的1/100，比液体的扩散系数要大数百倍)。由此而知，超临界流体具有与液体相当的密度，具有与液体相似的可溶解性的性能；同时又具有气体易于扩散的特点，它的低粘度、高扩散性，有利于溶解在其中的物质扩散和向固体基质的渗透。5超临界流体的临界压力和临界温度因其分子结构而异，分子极性越强，分子量越大，临界温度越高，临界压力则越低。最引人注目、研究最多的还是C02。6超临界CO2(supercriticalcarbondioxide,)是超临界流体的一种，临界温度304K(31℃)，压力7.14MPa。超临界CO2的扩散系数比液态大数百倍，表明其向固体基

3、质中的渗透比液体快得多。而其密度又接近于液态时的密度，所以有较好的溶解性。7左图是CO2的相图。由该图可看出，气液相平衡线的终点C所对应的温度和压力分别为临界温度Tc和临界压力Pc。温度和压力高于Tc和Pc的状态(阴影部分)为超临界状态。8由上表可看出，超临界CO2的扩散系数比液态大数百倍，表明其向固体基质中的渗透比液体快得多，而其密度又接近于液态时的密度，所以有较好的溶解性。CO2的临界温度为31．05℃，临界压力为7.14MPa。而水的临界温度是374℃，临界压力是22.13MPa，所以应用CO2的超临界技术要比水容易得多。9超临界CO2流体的性质及优点①与有机试剂相比，无毒、阻燃

4、，无溶剂残余，廉价易得，使用安全，不会污染环境。②与水相比，CO2分子成对称结构，极性很小，根据相似相溶原理，能溶解水不能溶解的非极性或极性较低的有机物，可以作为有机反应的溶剂，将脂溶性反应物和产物溶于其中而保持反应的均相性，也可作萃取剂，通过调节温度压强控制CO2流体的溶解性，把不同的有机物从混合态逐步分离出来。10③具有通过调节超临界CO2中温度、压强单一变量就能适用于多种反应条件的潜力。④作反应剂的同时又是萃取剂，可通过萃取分离剩余的反应物和反应产物。⑤CO2不但为反应提供了惰性环境，而且可以循环使用，节约能源和资源。⑥CO2本身也可以作为反应物，直接参与聚合等反应。11二、染色

5、方面的应用超临界流体染色于1988年出现了第1项关于纺织品染色的专利，该专利描述了一种含染料的超临界流体流向或以蒸气形式散向基质的染色过程，1989年由德国西北纺织研究中心的科学家SchollMeyer等第1次进行了采用超临界染色技术对PET的染色实验，1991年德国费伦的Jasper公司与DTNW密切合作，开发成功第1台染色中样机，自1995之后，许多应用的研究报道层出不穷，其中以分散染料染聚酯纤维的研究报道最多，成果也最为显著。13基本原理工艺及设备影响因素14基本原理染料的溶解→向纤维移动→向纤维表面吸附→向纤维内部扩散溶于超临界CO2的染料多呈单分子杂乱分散的状态，在这种状态下

6、染色，染浴中的染料较活泼。CO2分子粘度低，浴染料分子间作用力又小，具有极高的扩散系数，可是染料分子快速地扩散到纤维的空隙中，以达到对纤维均匀染色的效果。15工艺16整个流程主要由CO2钢瓶、高压泵、染缸(或高压釜)组成。染缸内带有搅拌器,根据需要,可在染缸内配有不锈钢染色经轴或染料皿,以实现织物和纤维的染色。染色时,将织物卷绕在染色经轴上,并装在搅拌器周围。将染料放置在染缸的底部,然后将染缸密封。先通入CO2清洗几次后,在一定压力下将体系加热到染色温度,当达到恒定温度时,染缸加压到工作压力,然后在恒定不变的温度和压力条件下搅拌。CO2在染色过程中,不断地流动通过染缸（或高压釜）,然后

7、经减压阀减压变为气体后,通入大气或循环使用。待染色完毕后,将高压釜转为常压,便可取出干燥的布样。17内容一般染色机低浴比染色机超低浴比染色机超临界流体染色机染料媒介水水水CO2浴比1:15以上1:(10-15)1:(5-10)—染色过程溶解和分散溶解使用助剂分散剂、醋酸—上染率（5%（o.w.f））70%75%75%100%染料节省率（5%（o.w.f），上染率70%为准）4.5%6.7%6.7%30%污水成分酸、纤维、染料、分散剂—后处理工艺