分离技术—超临界流体萃取方法与设计
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CO2-十四-己醇体系的流体相变特性 具有Ⅶ型 相图的超临界流体相变系统
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
流体混合物在不同浓度区间的相行为
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
三类三元混合物的相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
不同压力下Ⅰ型三元混合物相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
3. 呈现温度的最小值，在一定压力下，混合物的沸点比二个纯组分的都小， 存在最低恒沸点；
4. 呈现温度的最高值，在一定压力下，混合物的沸点比二个纯组分的都大，
存在最高恒沸点；
5. 两种组分分子间的相互作用较纯组分分子间的要小，出现对Rauolt定律
的正偏差。
分离技术—超临界流体萃取方法和
设计
与组分浓度相关的流体相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
CO2作为超临界流体萃取剂·的特征
临界温度基本上在常温下（31.06℃）； 临界密度较大（0.448g/cm3)； 对大多数溶质有较强的溶解能力，传质速率较高； 水在CO2相中的溶解度很小； 具有不燃、无毒、易得、稳定性好； 易与萃取产物分离。
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
0.2～10-3
常温、常 压下液体
0.6～1.6
20～300
(0.2~2)×10-5
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
气体、液体和超临界流体的性质
物性
气体 常温、常压
超临界流体
液体
Tc 、 Pc
常温、常压 ～Tc 、4Pc
密度 （g/cm3）
粘度 (MPa.s)
0.6~2×10-3 0.01~0.03
152.0 157.6 196.6
3.80 0.228 吡啶
347.0 5.63 0.31
7.88 0.525 水
100.0 374.1 22.06 0.326
3.37
0.2分32离技术—超临设界计流体萃取方法和
超临界流体的溶剂选择原则
化学性质稳定，对设备没有腐蚀性； 临界温度应接近室温或操作温度； 操作温度应低于萃取组分的分解、变质温度； 临界压力最好在4PMa上下（降低压缩动力）； 选择性尽可能高（容易得到高纯度产品）； 对萃取质的溶解度高（减少溶剂用量）； 萃取剂必须对人体无毒。
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体萃取中的相平衡
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
二元 流体 混合 物相 行为 的分 类
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
Ⅰ型相图的各种临界轨迹线
1. 近似为直线，两组分临界性质相近；其混合物性质接近理想溶液；
2. 出现压力的极大值，大部分为简单小分子构成的系统；
临界 压力 4.86 4.64 5.50 5.12 5.89 4.85 3.92
临界密 度
0.53 0.160 0.920 0.217 1.150 0.620 0.580
物质
沸点 ℃
氟利昂-11
异丙醇 82.5
甲醇
正己烷 69.0
乙醇
78.2
正丙醇
丁醇
临界温 临界压 临界
度来自百度文库
力 密度
198.1 4.41
235.2 4.76 0.273
240.5 8.10 0.272
234.2 2.97 0.234
243.4 6.30 0.276
263.4 5.17 0.275
275.0 4.30 0.27
二氧化碳 －78.5 31.0
乙烷
－88.0 32.4
7.38 0.468 4.88 0.203
环己烷 苯
280.3 4.07 80.1 288.1 4.89
CO2密度随压力与温度变化的特点
1. 在 90超0g临/L界) ,区适域当内控，制C流O体2流压体力密与度温在度很，宽可的使范溶围剂内密变度化变（化1达503g倍/L以--上;
2. 在临界点附近，压力与温度的微小变化，可引起流体密度的大幅度改
变。
分离技术—超临界流体萃取方法和
设计
CO2的对比密度-温度-压力的关系图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体性质
在临界点附近，在临界温度稍高的区域内， 压力稍有变化，就会引起密度很大的变化， 流体的密度随压力增高而迅速增加，并接近 液体密度；
在临界温度与临界压力以上，无论压力多高， 流体都不能液化；
在超临界状态下，流体对很多液体、固体物 质的溶解能力都有较大增强，并接近于液体 的溶解能力。
0.2~0.5 0.01~0.03
0.4~0.9
0.6~1.6
0.03~0.09 0.2~3.0
自扩散系数 (cm2/s)
导热系数 （W/m.K）
0.1~0.4 (5~30)×10-3
0.7×10-3 (30~70)×10-3
0.2×10-3
(0.2~2)×10-5 (70~250)×10-3
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体的特性
气体特征： 粘度小，接近于普通气体；扩散系 数比液体大100倍。
液体行为： 密度大，接近于普通液体，溶解度 较大。
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
可供选用溶剂的临界性质
物质
沸点 ℃
氩
甲烷
－164
氪
乙烯
－103
氙
三氟甲烷
氟利昂-13
临界温 度
－122.4 －83.0
-63.8 10.0 16.7 26.2 28.9
不同压力下Ⅱ型三元混合物相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
0.302
丙烯 丙烷
－47.7 92.0 －44.5 97.2
4.67 0.288 4.24 0.220
乙二胺 甲苯
319.9 6.27 110.6 320.0 4.13
0.29 0.292
氨
－33.4 132.3 11.39 0.236 对二甲苯
343.0 3.52
n-丁烷 二氧化硫 n-戊烷
－0.5 36.5
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体与气体、液体传递性质的比较
物性
密度
(g/cm3)
粘度
(×10-4g/cm.s)
自扩散系数 (cm2/s）
常温、常 压下气体
0.006～0.002
1～3
0.1～0.4
超临界流体
TC,pC
0.2～0.5
～TC, 4pC
0.4～0.9
1～3
3～9
0.7～10-3
分离技术—超临界流体萃取方 法和设计
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
新型萃取分离技术的衍生与拓展
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体 (Supercritical fluids SCF)
超临界流体是指超 过临界温度和临界 压力状态的流体。
临界流体既不同于 气体，也不同于液 体的一种流体状态。
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
流体混合物在不同浓度区间的相行为
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
三类三元混合物的相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
不同压力下Ⅰ型三元混合物相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
3. 呈现温度的最小值，在一定压力下，混合物的沸点比二个纯组分的都小， 存在最低恒沸点；
4. 呈现温度的最高值，在一定压力下，混合物的沸点比二个纯组分的都大，
存在最高恒沸点；
5. 两种组分分子间的相互作用较纯组分分子间的要小，出现对Rauolt定律
的正偏差。
分离技术—超临界流体萃取方法和
设计
与组分浓度相关的流体相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
CO2作为超临界流体萃取剂·的特征
临界温度基本上在常温下（31.06℃）； 临界密度较大（0.448g/cm3)； 对大多数溶质有较强的溶解能力，传质速率较高； 水在CO2相中的溶解度很小； 具有不燃、无毒、易得、稳定性好； 易与萃取产物分离。
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
0.2～10-3
常温、常 压下液体
0.6～1.6
20～300
(0.2~2)×10-5
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
气体、液体和超临界流体的性质
物性
气体 常温、常压
超临界流体
液体
Tc 、 Pc
常温、常压 ～Tc 、4Pc
密度 （g/cm3）
粘度 (MPa.s)
0.6~2×10-3 0.01~0.03
152.0 157.6 196.6
3.80 0.228 吡啶
347.0 5.63 0.31
7.88 0.525 水
100.0 374.1 22.06 0.326
3.37
0.2分32离技术—超临设界计流体萃取方法和
超临界流体的溶剂选择原则
化学性质稳定，对设备没有腐蚀性； 临界温度应接近室温或操作温度； 操作温度应低于萃取组分的分解、变质温度； 临界压力最好在4PMa上下（降低压缩动力）； 选择性尽可能高（容易得到高纯度产品）； 对萃取质的溶解度高（减少溶剂用量）； 萃取剂必须对人体无毒。
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体萃取中的相平衡
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
二元 流体 混合 物相 行为 的分 类
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
Ⅰ型相图的各种临界轨迹线
1. 近似为直线，两组分临界性质相近；其混合物性质接近理想溶液；
2. 出现压力的极大值，大部分为简单小分子构成的系统；
临界 压力 4.86 4.64 5.50 5.12 5.89 4.85 3.92
临界密 度
0.53 0.160 0.920 0.217 1.150 0.620 0.580
物质
沸点 ℃
氟利昂-11
异丙醇 82.5
甲醇
正己烷 69.0
乙醇
78.2
正丙醇
丁醇
临界温 临界压 临界
度来自百度文库
力 密度
198.1 4.41
235.2 4.76 0.273
240.5 8.10 0.272
234.2 2.97 0.234
243.4 6.30 0.276
263.4 5.17 0.275
275.0 4.30 0.27
二氧化碳 －78.5 31.0
乙烷
－88.0 32.4
7.38 0.468 4.88 0.203
环己烷 苯
280.3 4.07 80.1 288.1 4.89
CO2密度随压力与温度变化的特点
1. 在 90超0g临/L界) ,区适域当内控，制C流O体2流压体力密与度温在度很，宽可的使范溶围剂内密变度化变（化1达503g倍/L以--上;
2. 在临界点附近，压力与温度的微小变化，可引起流体密度的大幅度改
变。
分离技术—超临界流体萃取方法和
设计
CO2的对比密度-温度-压力的关系图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体性质
在临界点附近，在临界温度稍高的区域内， 压力稍有变化，就会引起密度很大的变化， 流体的密度随压力增高而迅速增加，并接近 液体密度；
在临界温度与临界压力以上，无论压力多高， 流体都不能液化；
在超临界状态下，流体对很多液体、固体物 质的溶解能力都有较大增强，并接近于液体 的溶解能力。
0.2~0.5 0.01~0.03
0.4~0.9
0.6~1.6
0.03~0.09 0.2~3.0
自扩散系数 (cm2/s)
导热系数 （W/m.K）
0.1~0.4 (5~30)×10-3
0.7×10-3 (30~70)×10-3
0.2×10-3
(0.2~2)×10-5 (70~250)×10-3
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体的特性
气体特征： 粘度小，接近于普通气体；扩散系 数比液体大100倍。
液体行为： 密度大，接近于普通液体，溶解度 较大。
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
可供选用溶剂的临界性质
物质
沸点 ℃
氩
甲烷
－164
氪
乙烯
－103
氙
三氟甲烷
氟利昂-13
临界温 度
－122.4 －83.0
-63.8 10.0 16.7 26.2 28.9
不同压力下Ⅱ型三元混合物相图
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
0.302
丙烯 丙烷
－47.7 92.0 －44.5 97.2
4.67 0.288 4.24 0.220
乙二胺 甲苯
319.9 6.27 110.6 320.0 4.13
0.29 0.292
氨
－33.4 132.3 11.39 0.236 对二甲苯
343.0 3.52
n-丁烷 二氧化硫 n-戊烷
－0.5 36.5
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体与气体、液体传递性质的比较
物性
密度
(g/cm3)
粘度
(×10-4g/cm.s)
自扩散系数 (cm2/s）
常温、常 压下气体
0.006～0.002
1～3
0.1～0.4
超临界流体
TC,pC
0.2～0.5
～TC, 4pC
0.4～0.9
1～3
3～9
0.7～10-3
分离技术—超临界流体萃取方 法和设计
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
新型萃取分离技术的衍生与拓展
分离技术—超临界流体萃取方法和 设计
超临界流体 (Supercritical fluids SCF)
超临界流体是指超 过临界温度和临界 压力状态的流体。
临界流体既不同于 气体，也不同于液 体的一种流体状态。