超临界流体
特殊流体Ⅰ-超临界流体
超临界流体的特性
高密度
超临界流体的密度接近液体，具有较 高的溶解能力，可以用于萃取和分离 等过程。
低粘度
超临界流体的粘度较低，具有较好的 流动性，有利于传热和传质。
高扩散系数
超临界流体的扩散系数接近气体，可 以快速传递物质，有利于混合和分散。
介电常数可调
超临界流体的介电常数可以通过温度 和压力的调节来改变，从而影响其溶 解能力和化学反应性能。
03
密度和粘度的变化会影响超临界流体的传热和传质特性，进 而影响其在工业应用中的性能。
相行为和相平衡
超临界流体在压力和温度变化时表现 出复杂的相行为。在某些条件下，超 临界流体可以与气体或液体共存，形 成多相混合物。
相平衡受到压力、温度和流体的种类 等因素的影响。了解相平衡有助于预 测和控制超临界流体在分离、反应和 萃取等过程中的应用。
物质分离
萃取分离
超临界流体可作为萃取剂， 用于分离和纯化混合物中 的目标组分。
吸附分离
超临界流体可以作为吸附 剂，用于吸附和分离气体 或液体混合物中的杂质。
精馏分离
超临界流体可以用于精馏 过程，降低能耗和提高分 离效率。
传热
强化传热
超临界流体具有较高的热传导性和热容量，可用 于强化传热过程，提高换热效率。
能量。
在某些应用中，如超临界流体萃 取和反应中，表面张力的大小会
影响到相分离和传质过程。
05
超临界流体的实验研究方法
实验设备
高压反应釜
用于模拟超临界流体的压力和温 度条件，是实验中必不可少的设
备。
热力学测量仪
用于测量超临界流体的热力学性质， 如密度、压力、温度等。
光学仪器
用于观察超临界流体在实验过程中 的光学性质变化。
探究超临界流体的特性和应用
探究超临界流体的特性和应用超临界流体，指物质在高温高压条件下，其温度和压力已经超过了相应的临界点，不再存在明确定义的气液界面，而呈现出独特的物理和化学性质的一种状态。
在这种状态下，物质具有类似于气体和液体的性质，但又不同于它们。
超临界流体具有许多独特的性质和应用，近年来引起了科技界和工业界的广泛关注和研究。
超临界流体的性质超临界流体不仅具有气体和液体的性质，而且还表现出许多特殊的性质。
首先，超临界流体具有变量密度的特性，其密度可以通过调节压力和温度进行控制。
其次，超临界流体具有高扩散性，即在超临界状态下，流体分子能够快速地扩散，使其在反应和吸附等方面具有较高的效率。
此外，超临界流体还具有优异的溶解性和催化性能，在某些场合下，可以取代传统溶剂和催化剂。
超临界流体的应用超临界流体已经被广泛地应用于多个领域，包括材料科学、化学、能源、环境保护等领域。
1. 材料科学超临界流体可以用于材料的合成、制备和表面处理等方面。
例如，超临界流体在聚合物合成、纳米结构的制备和表面功能化等方面都表现出了无与伦比的优异性能。
此外，超临界流体还可以用于固体深度清洗和去污。
2. 化学超临界流体具有优异的溶解性和反应性能，可以用于化学反应和催化。
例如，利用超临界二氧化碳可以实现有机化合物的绿色合成和催化反应，同时还能有效地降低反应物的毒性和对环境的影响。
3. 能源超临界流体可以用于能源开发和利用。
例如，超临界水的热物理性质表现出了非常独特的性能，可以用于海水淡化、生物质转化和催化煤气化等领域。
4. 环境保护超临界流体可以用于环境保护和污染控制方面。
例如，利用超临界二氧化碳可以实现无害化废物处理和污染物的提取和过滤。
此外，超临界水的化学性质和生物相容性优异，可以用于环境污染修复和生态系统保护。
超临界流体的研究挑战超临界流体的研究与应用面临许多挑战。
首先，由于超临界流体的物理和化学特性十分独特，对其性质和反应机制进行深入的研究和认识仍然相对缺乏。
超临界流体技术
超临界流体技术1. 什么是超临界流体？纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象. 该点被称为临界点(critical point).超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体，在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象.2. 超临界流体的特性超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体.超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。
即，密度大大高于气体，粘度比液体大为减小，扩散度接近于气体。
另外，根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化，因此，在提取、精制、反应等方面，越来越多地被用来作代替原有有机溶媒的新型溶媒使用.例如，水的密度、离子、介电常数等以临界温度374℃为分界，发生急剧的变化。
特别是在常温状态下极性溶媒－水的介电常数到了临界点以上会急剧减小，超临界水的介电常数减小到与有机溶媒相同的水平. 由于这种特性，水在超临界状态，便具有与有机溶媒相同的特性，变成了可以与有机物完全混合的状态. 热容量值有较大变化，这也是临界点非常独特的特性之一。
从图3可知，临界点的热容量值急剧上升，几乎达到了无限大，然后再减小，如果恰当地利用这种特性，将能够得到一种非常优秀的热媒体.3. 超临界流体特性技术1)超临界水氧化技术(SCWO)超临界水氧化技术是使废水在水的超临界条件(P>218atm, T>374℃)下与氧化剂(O2、Air、H2O2等)反应，把废水中含有的有机物分解成无害成份的技术.在临界点以下的条件下，废水中含有的有机物处于并非与水完全混合的状态，形成界面(Boundary layer)。
因此，为使有机物与氧气反应，实现氧化分解，需要把气体状态的氧气溶解到水中，溶解的氧气重新通过有机物界面，只有这样才能使有机物与氧气反应。
超临界水
（3）其它超临界水氧化的应用 超临界水对有机物和一些气体的超强的 溶解能力可以应用在很多有机物的氧化分 解上。像一些残留农药的分解（如有机氮 磷等），以及难氧化有机物的氧化分解 （如乙酸等），反应比较彻底，产物为水、 二氧化碳、氮气等。但效果略差一点，一 般为95%左右。
2.超( 近) 临界水中的水解反应
• （1）超(亚)临界水中生物质的气化制 H2 生物质
在超(近) 临界水中发生气化反应,可产生H2 ,是一条环境友 好的制氢途径。其基本原理为,在高温的超(近) 临界水里, 淀粉、纤维素等生物质可转化为葡萄糖及其异构体,继续 升高温度可使葡萄糖及其异构体转化为H2 、CO 等。在 超(亚)临界水中进行生物质的气化，水不仅作为溶剂而且 作为反应物参与反应。生物质能够转化成为葡萄糖及其异 构体，继续升高温度葡萄糖及其异构体能够气化成为H2 、 CO等，生物质的气化率有望达到100％，气体产物中H2 的体积分数甚至可以超过50％，并且反应不生成焦油、木 炭等副产品，不会造成二次污染。该法为生物质生产清洁 燃料和化工原料提供了一条环境友好的重要途径，具有良 好的发展前景 。
超( 近) 临界水中生物质的水解反应
• 生物质是重要的可再生原料,主要包括纤 维素、木质素、淀粉等,它们在一定条件下 可转化为能源、化工原料、食品、饲料等, 因此进行生物质转化的研究具有重要意义。 近年来,利用高温的超(近) 临界水进行生物 质转化的研究引起了人们的广泛重视，开 展了许多非常有意义的工作。利用超(近) 临 界水对生物质进行转化,水不仅作为溶剂同 时作为反应物参与反应,成为由生物质生产 燃料气和化工原料的重要途径之一。
一概念
• 超临界水属于超临界流体的一种。所谓超 临界水，是指当气压和温度达到一定值时， 因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压 缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时， 水的液体和气体便没有区别，完全交融在 一起，成为一种新的呈现高压高温(374℃， 22.1MPa)状态的液体。 (Supercritical Water，简称SCW)
超临界流体
超临界流体技术超临界流体(Supercritical Fluids, SCF), 是一种在温度和压力处于其临界点以上时兼具液体和气体双重物性的流体。
超临界流体技术就是利用超临界流体的这种特性发展起来的一门新兴技术, 因其清洁、安全、高质、高效等显著优势超越传统技术, 被誉为“超级绿色”技术。
1超临界流体中的化学反应1.1 超临界CO2聚合反应超临界CO2(SC-CO2)用于聚合反应，是基于其惰性不会引起链转移，通过减压即可实现反应-分离一体化。
目前在SC-CO2中进行的的聚合反应大多为非均相聚合，主要有悬浮聚合、乳液聚合、分散聚合和沉淀聚合，前3 种都需要合成能溶于SC-CO2的特殊表面活性剂，而且聚合物很难与这些表面活性剂分离纯化，所以研究在SC-CO2中的沉淀聚合反应更具有实用意义。
SC- CO2具有双极性, 其极性与烃类相近。
根据相似相溶原理, 其既可溶解非极性物质, 又可溶解极性物质, 还能溶解许多有机固体。
对气体如H2、O2等也具有很高的溶解性, 有利于诸如催化加氢、催化氧化等反应的进行。
在不对称的催化加氢反应、Diels-Alder反应、氢甲酰化反应、烯烯键易位反应、烯环化反应等方面都有应用研究。
如, Burk[1]小组以SC-CO2为溶剂极大地提高了烯烃衍生物不对称氢化的对映性选择(99.5%,ee), 这无疑是一个完美的绿色合成反应。
陈坚等[2]在超临界CO2中进行氯乙烯（VC）自由基聚合，对聚合过程和树脂颗粒特性进行了研究。
实验发现聚合存在诱导期和自动加速效应，聚合初期一次加入引发剂、提高聚合压力和搅拌都会使转化率降低。
压力提高使得凝胶效应减弱，导致聚合转化率降低；聚合过程中部分自由基和活性聚合物链被聚合物包埋、金属釜壁面对自由基和活性聚合物链的终止作用也导致聚合转化率降低。
聚合成粒过程有别于传统氯乙烯悬浮聚合，树脂由初级粒子聚集而成，且多孔疏松、无皮膜。
1.2超临界水氧化的应用超临界水氧化是一种对有机物废料处理的新技术[3,4]，它的优点是被处理的有机物和氧在超临界水中可以完全混溶, 即反应过程中反应物成单一流体相; 并且在温度足够高( 400~ 600℃ ) 时, 氧化速度非常快, 可以在几分钟内将有机物完全转化为CO2和水。
超临界流体
超临界流体的应用
• 如超临界流体萃取(supercrtical fluid 超临界流体萃取(supercrtical extraction,简称SFE)、超临界水氧化技术、 简称SFE) extraction,简称SFE)、超临界水氧化技术、 超临界流体干燥、超临界流体染色、 超临界流体干燥、超临界流体染色、超临界流 体制备超细微粒、 体制备超细微粒、超临界流体色谱 chromatography)和超 (supercritical fluid chromatography)和超 临界流体中的化学反应等, 临界流体中的化学反应等,其中以超临界流体 萃取应用得最为广泛。 萃取应用得最为广泛。很多物质都有超临界流 体区，但由于CO2 临界温度比较低 CO2的 比较低(304.1K), 体区，但由于CO2的临界温度比较低(304.1K), 临界压力也不高(7.38MPa),且无毒 无臭, 也不高(7.38MPa),且无毒, 临界压力也不高(7.38MPa),且无毒,无臭,无公 所以在实际操作中常使用CO2超临界流体。 CO2超临界流体 害，所以在实际操作中常使用CO2超临界流体。
应用原理
• 物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度 的影响很大.可以利用升温,降压手段(或两者 兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离析出， 达到分离提纯的目的(它兼有精馏和萃取两种 作用).例如在高压条件下，使超临界流体与物 料接触,物料中的高效成分(即溶质)溶于超临 界流体中(即萃取).分离后降低溶有溶质的超 临界流体的压力，使溶质析出。如果有效成分 (溶质)不止一种，则采取逐级降压，可使多种 溶质分步析出。在分离过程中没有相变，能耗 低。
2、超临界流体萃取 的过程系统： 的过程系统：常见的 三种超临界萃取流程 示意图
• 第一种方式是控制系统的温度（a）。超临界萃 第一种方式是控制系统的温度（ ）。超临界萃 取是在产品溶质溶解度为最大时的温度下进行。 取是在产品溶质溶解度为最大时的温度下进行。 然后萃取液通过热交换器使之冷却。 然后萃取液通过热交换器使之冷却。溶剂可经 再压缩进入萃取器循环使用。 再压缩进入萃取器循环使用。 • 第二种方式是控制系统的压力（b）。富含溶质 第二种方式是控制系统的压力（ ）。富含溶质 的萃取液经减压阀降压。 的萃取液经减压阀降压。溶质可在分离器中分 离收集。 离收集。溶剂也经再压缩循环使用或者径直排 放。 • 第三种方式即吸附方式（c）。它包括在定压绝 第三种方式即吸附方式（ ）。它包括在定压绝 热条件下，溶剂在萃取器中萃取溶质。 热条件下，溶剂在萃取器中萃取溶质。然后借 助合适的吸附材料如活性炭等以吸收萃取液中 的溶剂。 的溶剂。
超临界流体技术
超临界流体技术超临界流体技术是一种在工业界广泛应用的创新技术，通过调节温度和压力使流体处于超临界状态，使其同时具备液体和气体的性质。
在这种状态下，流体的密度、溶解能力和扩散性能显著增强，为许多领域带来了巨大的应用潜力。
本文将探讨超临界流体技术的原理、应用领域以及未来发展前景。
一、超临界流体技术的原理超临界流体技术的核心原理是利用外界控制的温度和压力参数将流体带入超临界状态。
当温度和压力高于临界点时，流体既不是液体也不是气体，而是一种介于两者之间的状态。
在超临界状态下，流体的物理化学性质发生变化，使其在溶解性、传质性和反应性方面具有独特的特性。
二、超临界流体技术的应用领域1. 材料科学领域超临界流体技术在材料科学领域有广泛应用。
它可以用于材料的合成、表征和改性。
通过调节超临界流体的温度和压力，可以实现材料的高效合成，优化材料的物理性能，并在材料表面形成纳米级的结构。
此外，超临界流体技术还可以用于溶解废弃物和污染物，实现资源的回收和环境的治理。
2. 药物制剂领域超临界流体技术在药物制剂领域有广泛应用。
它可以用于药物的纯化、粒化和包封。
传统的制药方法往往需要使用有机溶剂，而这些溶剂对环境和人体健康有潜在风险。
超临界流体技术可以用超临界二氧化碳等无害溶剂替代有机溶剂，实现药物的高效纯化和粒化，并提高药物的生物可利用性。
3. 食品加工领域超临界流体技术在食品加工领域有广泛应用。
它可以用于提取食品中的活性成分、去除有害物质和保持食品的新鲜度。
传统的食品加工方法往往需要高温和化学添加剂，而这些方法会导致食品的营养价值和口感的损失。
超临界流体技术可以在低温和无添加剂的条件下实现食品的加工和保鲜，使食品更加健康和美味。
三、超临界流体技术的未来发展前景超临界流体技术在科学研究和工业应用中已经取得了显著的进展，但仍有许多挑战和机遇。
未来发展超临界流体技术需要解决物质选择、工艺优化和装备创新等方面的问题。
同时，超临界流体技术还可以与其他技术相结合，如纳米技术、生物技术和智能制造技术，推动新兴产业的发展。
超临界流体技术
超临界流体的性质
SCF传递特性与气体，液体的特征比较
物理特征 密度 （g/cm3） （0.6-2）*10-3 0.6-1.6 0.2-0.9 粘度 （g/cm/s） （1-4）*10-4 扩散系数 （cm2/s） 0.1-0.4
气体 液体 SCF
（0.2-3）*10-2 （0.2-2)*10-5 （1-9）*10-4 （0.2-0.7)*10-3
超临界流体的发展
• 1822年，Cagniard 首次报道物质的临界现象。 • 1879年，Hanny and Hogarth 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。 • 1970年，Zosel采用sc-CO2萃取技术从咖啡豆提 取咖啡因，从此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。
3 溶剂没有污染，可以回收使用，简单方便，节省能源。
超临界流体在制备超细颗粒及薄膜中的应用
快 速 膨 胀 过 程
在超临界状态时，当含有难挥发组 分的SCF通过毛细管等作快速膨胀，在 极短时间内〈10-5 S，组分在SCF中过饱 和度高达106倍，形成大量晶核，因而 得到粒径分布很窄,粒度极细的超细颗粒。 主要用于陶瓷原料SiO2,CeO2等超细颗 粒的制备. 将含有某种溶质的溶液通过喷入 SCF，溶剂与SCF互溶后,使溶液稀释膨 胀,降低原溶剂对溶质的溶解度，在短时 间内形成较大的过饱和度而使溶质结晶 析出，得到纯度高，粒径分布均匀的超 细颗粒。该技术成功用于微球制备,多微 孔纤维和空心纤维的制备.
超临界流体技术
主要内容
• 超临界流体的概述 • 超临界流体的发展 • 超临界流体的性质及应用
超临界流体的制备和应用
超临界流体的制备和应用超临界流体是介于气体-液体两相之间的一种物质状态，具有一定的密度、粘度和溶解能力。
在高温高压条件下，超临界流体的物理和化学性质会发生巨大的变化，因此被广泛应用于化学、材料、环保等领域。
本文将就超临界流体的制备和应用做详细阐述。
一、超临界流体的制备1.常用制备方法超临界流体的制备主要有三种方法：压缩法、膨胀法和化学反应法。
压缩法是以高压为主要手段，通过升高温度和压力把物质压缩至临界状态，进而转化为超临界流体。
膨胀法则是通过突然减压使液体在恒压下变为超临界流体。
化学反应法是利用化学反应产生的反应热，让物质在特定温度、压力条件下形成超临界流体。
2.影响制备的因素超临界流体的制备还受到多种因素的影响，如温度、压力、溶剂、反应物浓度等。
温度和压力是制备超临界流体的关键参数，它们的选择会直接影响反应物的状态和产率。
不同的溶剂或反应物浓度也会对制备过程产生重要影响，不同的配料比例可能导致制备结果不同。
二、超临界流体的应用1.化学领域超临界流体在化学领域有多种应用，例如在化学反应和催化领域中，超临界流体既可以作为反应介质，也可以作为溶剂。
在超临界流体中，反应速率和收率往往比传统的反应更高。
此外，超临界CO2在芳香化合物的合成和分离、核磁共振（NMR）试样制备、高质量蛋白质像素制备等领域也得到了广泛应用。
2.材料领域超临界流体在材料领域有突出应用，尤其是在金属纳米材料的制备中。
由于超临界反应物的可控性和高分散能力，超临界流体可以用于制备纳米颗粒、纳米形貌粉体、高含量纳米抗菌材料等。
此外，超临界流体还广泛应用于制备二氧化硅和其他纳米材料的天然长晶体的制备过程中，可以实现高质量、高效率、低成本的纳米材料制备。
3.环保领域超临界流体在环保领域也有重要作用，主要体现在有机污染物的净化和绿色化学反应中。
超临界流体具有高渗透能力和高粘度，可以有效地替代传统有毒有机溶剂，达到绿色化学反应的目的。
同时，超临界流体通过溶解和分离技术可以实现高品质的固体废物的回收利用，有重要的环保价值。
超临界流体
超临界流体是温度和压力同时高于临界值的流体，亦即压缩到具有接近液体密度的气体。
超临界流体的密度和溶剂化能力接近液体，粘度和扩散系数接近气体，在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化极其敏感，在不改变化学组成的条件下，即可通过压力调节流体的性质。
特性总体而言，超临界流体的属性介于气体和液体之间。
在表1中，显示一些常用作超临界流体的化合物之临界性质。
乙烷（C2H6）30.07 305.3 4.87 (48.1) 0.203丙烷（C3H8）44.09 369.8 4.25 (41.9) 0.217乙烯（C2H4）28.05 282.4 5.04 (49.7) 0.215丙烯（C3H6）42.08 364.9 4.60 (45.4) 0.232甲醇（CH3OH）32.04 512.6 8.09 (79.8) 0.272乙醇（C2H5OH）46.07 513.9 6.14 (60.6) 0.276丙酮（C3H6O）58.08 508.1 4.70 (46.4) 0.278在超临界流体中没有液体及气体之间的相界限，因此不存在表面张力，借由改变流体的压力和温度，可以微调超临界流体的特性，使其更类似液体或是气体。
物质在流体中的溶解度即为重要特性之一，在固定温度条件下，溶解度会随流体密度增加而增加。
由于密度也是随压力增加而增加，因此在压力增加时，溶解度也会增加。
溶解度和温度的关系比较复杂，在固定密度条件下，溶解度会随温度增加而增加，但靠近临界点时，温度轻微的增加会造成密度的大幅下降。
因此靠近临界点时，随着温度上升，溶解度会先下降，然后再上升[2]。
二种以上的超临界流体，只要温度及压力超过其临界点，二者均可以混溶，形成单一相的混合物。
二元混合物的临界点可以用二超临界流体的临界温度及临界压力，再配合加权平均求得：T c(mix) = （A的莫耳分率）x A的T c + （B的莫耳分率）x B的T c 若要有更高的准确度，临界点可以用像是彭-罗宾逊物态方程式之类的状态方程求得，或是用基团贡献（group contribution）法求得，像密度之类的其他性质，也可以用状态方程来计算[3]。
超临界流体
超临界流体定义纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点，在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)。
例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3 ℃，p=22.05 MPa)以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态──超临界态，该状态的水即称之为超临界水。
超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。
它基本上仍是一种气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态。
其密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。
它的粘度比液体小，但扩散速度比液体快(约两个数量级)，所以有较好的流动性和传递性能。
它的介电常数随压力而急剧变化(如介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质)。
另外，根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化。
物质在超临界流体中的溶解度，受压力和温度的影响很大.可以利用升温,降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离析出，达到分离提纯的目的(它兼有精馏和萃取两种作用).例如在高压条件下，使超临界流体与物料接触,物料中的高效成分(即溶质)溶于超临界流体中(即萃取).分离后降低溶有溶质的超临界流体的压力，使溶质析出。
如果有效成分(溶质)不止一种，则采取逐级降压，可使多种溶质分步析出。
在分离过程中没有相变，能耗低。
如超临界流体萃取(supercrtical fluid extraction,简称SFE),超临界水氧化技术、超临界流体干燥、超临界流体染色、超临界流体制备超细微粒、超临界流体色谱(supercritical fluid chromatography)和超临界流体中的化学反应等,但以超临界流体萃取应用得最为广泛。
超临界流体
超临界流体
超临界流体（supercritical fluid）温度、压力高于其临界状态的流体。
温度与压力都在临界点之上的物质状态归之为超临界流体。
超临界流体具有许多独特的性质，如粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感：粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体。
超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体。
超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。
它基本上仍是一种气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态。
其密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。
它的粘度比液体小，但扩散速度比液体快(约两个数量级)，所以有较好的流动性和传递性能。
它的介电常数随压力而急剧变化(如介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质)。
另外，根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化。
超临界流体理化性质及应用
超临界流体理化性质及应用超临界流体是介于气体和液体之间的一种状态，具有独特的物理和化学性质。
当物质受到高压和高温的条件下，其密度逐渐增加，粒子之间的相互作用也逐渐增强，形成超临界流体。
超临界流体的性质介于气体和液体之间，具有高扩散性、低粘度和高溶解力等特点。
超临界流体的物理性质主要是密度和介电常数。
在超临界状态下，密度随温度、压力的改变而增加，与气体相比密度更接近液体。
而介电常数则随温度、压力增加而减小，超临界流体表现出低介电常数的特征。
此外，超临界流体的粘度较低，使其具有出色的扩散性能，有利于对溶质的快速传递和溶解。
超临界流体广泛应用于化工、材料科学、医药等领域。
其中最常见的应用是超临界流体萃取和超临界干燥。
超临界流体萃取是利用超临界流体对物质进行精细分离和提取的方法。
超临界流体具有较高的溶解力和扩散性，可以在较低温度下完成物质的溶解和分离过程。
萃取过程中，超临界流体通过溶解和分离物质，然后通过调节温度和压力来控制溶质溶解度和分离效果。
超临界流体萃取在食品工业、化妆品、药物提取等领域得到广泛应用。
超临界干燥是利用超临界流体将溶质从固体转变为气体状态的干燥方法。
传统干燥方法可能会导致溶质的结晶和热敏性物质的氧化、分解，而超临界流体干燥由于其具有较低的表面张力和高扩散性，可以在较低温度下快速将溶质转变为气体状态，避免了热敏性物质的热分解和固-气相变过程中的结晶。
超临界流体干燥在食品和药物领域具有重要的应用价值。
此外，超临界流体还可以用于催化、合成和纳米材料的制备等方面。
利用超临界流体可以调节氧化还原条件、催化活性和选择性，促进催化反应的进行。
超临界流体还可以用作绿色溶剂，在有机合成和纳米材料合成中起到重要作用。
总的来说，超临界流体具有独特的物理和化学性质，广泛应用于化工、材料科学、医药等领域。
超临界流体萃取和超临界干燥是其主要应用之一，可以实现物质的快速分离和干燥。
此外，超临界流体还具有催化和合成的重要应用价值，有助于提高反应效率和产物选择性。
超临界流体
1 超临界流体华东理工大学化学系 胡 英1.1 引 言气体和液体统称为流体，它们之间并无严格分界，一些约定俗成的术语，可参阅图1-1。
通常将低于临界温度T c 的分别称为蒸气和液体，前者可通过压缩变为液体。
当温度高于T c ，则将压力比临界压力p c 低的称为气体，它不能仅通过增压变为液体。
对于温度高于T c 、压力大于p c 的那部分，难以区分为气体或液体，只能称为流体；其中接近临界点c 的称为超临界流体(supercritical fluid, SCF)；也可以将所有T >T c 、p >p c 的都称为超临界流体。
第一次报道SCF 有特殊性质是在1879年，Hanny J B 和Hogarth J 发现SCF 乙醇有溶解固体无机盐类的能力，当T >T c (516.3 K)时，增压能使氯化钴、碘化钾、溴化钾等溶解，减压后又能像雪花一样析出。
那时，虽然安德鲁斯(1869)已进行了CO 2液化和临界点的研究，但由于临界现象并未被完全理解和接受，这一重要发现还在学术界引起很大争议，例如Ramsay W 认为，它只是普通的固体在热的液体中溶解而已。
此后，由于Villard P(1896)，G E chner uB &&(1906)和Prins A(1915)等的工作，特别是发现萘能够在SCF CO 2和SCF 乙烷中溶解，SCF 的特性逐渐得到公认。
1940年代后期开始，Delf 大学的Scheffer F EC 和他的同事们对萘在SCF 中溶解的相行为进行了系统的测定。
从那时起，这方面的学术研究一直非常活跃，大量的二元、三元高压相图和溶解度数据出现在文献上，SCF 的传递性质也有相当数量的报道。
在工业应用方面，虽然常常提到1930年代的丙烷脱沥青，和1970年代的丁烷或戊烷脱沥青，后者称为ROSE 过程(residuum oil图1-1 超临界流体(SCF)1-2 1 超临界流体supercritical extraction)，以及1950年代的SOLEXOL 过程，它利用丙烷进行食物油精制和鱼油中提取Vit A 。
超临界流体的定义
超临界流体的定义温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(superc ritic al fluid)。
超临界流体的性质它基本上仍是一种气态,但又不同于一般气体,是一种稠密的气态。
其密度比一般气体要大两个数量级,与液体相近。
它的粘度比液体小,但扩散速度比液体快(约两个数量级),所以有较好的流动性和传递性能。
它的介电常数随压力而急剧变化(如介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质)。
超临界流体百科名片超临界流体超临界流体具有许多独特的性质，如粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感：粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体。
目录超临界流体的定义超临界流体的性质超临界流体的优点超临界流体的应用原理超临界流体的应用常见临界点超临界流体的发展史展开编辑本段超临界流体的定义纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、超临界气体萃取三种典型流程固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点，在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(superc ritic al fluid，简称SCF)。
例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3 ℃，p=22.05 MPa)以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态──超临界态，该状态的水即称之为超临界水。
编辑本段超临界流体的性质超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的超临界流体萃取中药非凝聚性气体。
超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。
超临界流体
超临界流体是温度和压力同时高于临界值的流体，亦即压缩到具有接近液体密度的气体。
超临界流体的密度和溶剂化能力接近液体，粘度和扩散系数接近气体，在临界点附近流体的物理化学性质随温度和压力的变化极其敏感，在不改变化学组成的条件下，即可通过压力调节流体的性质。
特性
总体而言，超临界流体的属性介于气体和液体之间。
在表1中，显示一些常用作超临界流体的化合物之临界性质。
在超临界流体中没有液体及气体之间的相界限，因此不存在表面张力，借由改变流体的压力和温度，可以微调超临界流体的特性，使其更类似液体或是气体。
物质在流体中的溶解度即为重要特性之一，在固定温度条件下，溶解度会随流体密度增加而增加。
由于密度也是随压力增加而增加，因此在压力增加时，溶解度也会增加。
溶解度和温度的关系比较复杂，在固定密度条件下，溶解度会随温度增加而增加，
但靠近临界点时，温度轻微的增加会造成密度的大幅下降。
因此靠近临界点时，随着温度上升，溶解度会先下降，然后再上升[2]。
二种以上的超临界流体，只要温度及压力超过其临界点，二者均可以混溶，形成单一相的混合物。
二元混合物的临界点可以用二超临界流体的临界温度及临界压力，再配合加权平均求得：
T c(mix) = （A的莫耳分率）x A的T c + （B的莫耳分率）x B的T c 若要有更高的准确度，临界点可以用像是彭-罗宾逊物态方程式之类的状态方程求得，或是用基团贡献（group contribution）法求得，像密度之类的其他性质，也可以用状态方程来计算[3]。
超临界流体萃取。
超临界流体简介
§1 超临界流体简介超临界流体（Supercritical Fluids，SCF）技术是近年来发展迅速之一项新型技术，应用范围广阔，早期主要用于萃取分离1方面，现则已深入到分析化学2-4、生化反应5-6及微粒制备7-11等各领域。
1、超临界流体的发展历程物质的超临界状态最早于1822年被Cagnigard de la Tour所发现并且加以描述。
1861年，Core描述了Naphthalene于二氧化碳中的溶解现象。
1869年， Andrews对二氧化碳和氮气，进行二元化物(binary mixtures)相行为深入研究，测得二氧化碳之临界点。
而有关超临界流体溶液沉淀析出最早的文献，是于1879年，由Hanny 及 Hogarth所提出。
发现在常压下碘化钾不溶于乙醇，但超临界状态下的乙醇则对碘化钾具相当的溶解力。
当压力增加时，碘化钾的溶解度增加；当压力下降时，则有雪花般的晶体析出。
是首先提出压力会影响溶质溶解度之观念者。
1906年，Buchner指出溶质于超临界流体中之溶解度，亦受溶质本身之蒸气压影响。
1939年，Horwarth申请的用超临界二氧化碳流体来浓缩果汁的第一份专利。
1954年，Francis搜集464个物质的相图，并描述261种有机化合物于液态二氧化碳的溶解度。
1955年，Todd及Elgin首先将超临界流体用于分离物质。
一个或一个以上的混合物质，于高压状态下可以溶于超临界流体，当压力降低物质可被回收。
1959年，Elgin及Weinstock 发表了超临界流体用于液体溶液的分离。
1963年，Zosel申请利用超临界二氧化碳萃取68种不同物质的专利。
1963~1972年苏联Krasnodar研究学会利用超临界流体萃取80余种不同植物。
1970年，能源危机与环保政策对传统有机溶剂的管制渐趋严格，使得超临界二氧化碳的研究与利用被大量开发。
1980年后，超临界流体萃取法，开始广泛应用于各种材料制备上。
超临界流体
知识创造未来
超临界流体
超临界流体是指在高温高压条件下，流体无法明确分为气体或液体，而呈现出介于气体和液体之间的状态。
在超临界状态下，流体的密
度和粘度等性质与传统的气体和液体有较大差异，并且具有较高的
溶解能力和扩散性。
超临界流体广泛应用于化学、环境、能源、材料和生物科学等领域。
例如，超临界流体可被用作溶剂，用于提取天然产物、合成化学品、废物处理等。
此外，超临界流体还可用于制备纳米材料、燃料电池
电解质、药物传递系统等。
由于超临界流体的特殊性质，它们在这
些应用中具有很多优势，如高效传质、可控反应条件、可回收性等。
超临界流体的一个典型例子是超临界二氧化碳，它在大约31摄氏
度和74个标准大气压的条件下成为超临界流体。
超临界二氧化碳
被广泛应用于食品加工、药物制备、金属表面清洗等领域，因为它
既具有良好的传质性能又具有较低的热伤害和环境影响。
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超临界流体
超临界二氧化碳纯净的物质随着温度和压力的变化，会呈现出气体、液体或固体不同的物理状态；当到达某个特定的温度和压力时，物质的气、液界面会消失，此时的温度称为临界温度T，而压力称为临界压力P超临界流体（SCF）就是温度和压力处于临界点以上的流体
超临界流体是一种兼具气体和液体物理性质的独特流体。
它本质上仍是一种气态，但又不同于常规意义上的气体，而是一种稠密的气态。
超临界流体的密度与液体相似，粘度和扩散能力与气体相似，表面张力近似于零，有利于流体的传质和传热。
此外，超临界流体的介电常数对压力非常敏感，可以通过改变压力来调控超临界流体溶解不同极性的物质。
超临界流体还具有较强的可压缩性，略微地调节温度和压力就能改变超临界流体的物理性质
超临界二氧化碳（scCO2）是应用最为广泛的一种。
因为scCO2
除了拥有超临界流体本身所具有的渗透性能好、传质系数高等特点之外，还拥有以下优点：
（1）CO2达到超临界状态的条件很温和，只需温度超过31.1 °C、压力超过7.38MPa，CO2就会转变为scCO2；
（2）CO2来源广泛，价格低廉，并且无色、无毒、无臭、无害，具有优异的化学稳定性，不会发生燃烧和爆炸；
（3）scCO2在聚合物熔体中具有较高的扩散性和溶解度，对聚合物熔体有较强的增塑作用，从而能显著降低熔体黏度，提高熔体的流动性；
（4）scCO2能轻易从产物中脱除，完全省去了使用传统溶剂带来的复杂的后处理工序，并且还能实现对CO2的回收利用；
（5）CO2分子成对称结构，极性较弱，它能溶解非极性或极性较弱的物质，可以作为反应介质或萃取剂；若要溶解无机盐类或极性较强的物质，需要在scCO2中加入一些极性共溶剂（如乙醇）来改善它的极性。
1.3 scCO2在聚合物发泡中的应用
聚合物发泡材料是指以聚合物（塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料）为基体而内部含有
无数气泡的多孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料。
由于内部含有大量气泡，聚合物发泡材料拥有众多优异的性能，比如质轻、隔热、隔音、缓冲、比强度高等。
因此，它被广泛应用于包装、运输、建筑、医疗及航空航天等行业。
1.3.1 聚合物发泡过程
采用scCO2制备聚合物发泡材料的基本过程如图1.3 所示。
首先，将聚合物与scCO2进行充分混合形成聚合物/scCO2均相体系；然后，通过快速升高温度或降低压力使体系产生较大的热力学不稳定性，从而诱使泡孔在聚合物基体中成核并生长；最后，随着温度的进一步降低，泡孔结构逐渐定型。
在泡孔生长过程中，通常也会伴随着泡孔合并或泡孔坍塌（示意图没有画出），这与发泡条件和聚合物本身的性质有关。