超临界流体分析
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超临界流体详细资料大全超临界流体（supercritical fluid) 是温度、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。
基本介绍•中文名：超临界流体•外文名：supercritical fluid•实质：流体•特点：粘度小、密度、扩散系数•内容：粘度和扩散系数接近气体定义,性质,优点,套用原理,套用,常见临界点,发展史,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。
在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度T c；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。
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。
当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态超临界气体萃取三种典型流程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。
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。
色谱分析法第十章 超临界流体色谱法
级），柱过程阻力小，可采用细长色谱柱以增加柱效。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③超临界流体的扩散系数在气体和液体之间，具有较快的传质速
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度，使分析速度加快（低于GC），峰形变窄，增加检测灵敏度。 ④通过变更流动相压力等参数可改变超临界流体的密度，即可改变 它的溶解能力、粘度和扩散系数，因此可以程度不同地改善色谱分 离效能。在SFC系统中，设定变更流动相压力程序是SFC分离分析工 作特点之一。 ⑤可作流动相的超临界流体的物质较多，易得，便宜，优于HPLC流 动相的选择。 ⑥SFC系统中既可使用GC的检测器也可以使用HPLC的检测器。 10.1.3超临界流体色谱法的发展 10.1.4SFC系统流程图 SFC系统流程图见图10.1，流动相有两种情况输送：（1）常压
聚乙二醇齐聚物等，由于SFC的流动相能较好地溶解它们，因此可
以用SFC进行分析。实例如图10.23。
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图10.23 CSFC 分析Triton-100
图10.24 CSFC对农药的分离
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10.7.4甾族化合物
甾族化合物是一类含有羟基的极性异构体混合物，性质很相 近，极难分离，利用CSFC，采用选择性强的固定液可直接进行分
选用CO2比用NH3好，但常采用的是CO2和正戊烷作流动相，操作起
来更加方便。表10.1列出了一些化合物的临界物理性质。
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10.2.2固定相 10.2.3柱压力
图10.2 恒温改变柱压力时正构烷烃的分离
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图10.3 SFC法程序升压分离聚苯乙烯（M=2 100）
图10.4 裂解石脑油族分离SFC图
时为气体的流动相，可将高压气瓶中流动相减压至所需压力或用泵
增加压力输送到色谱柱；（2）在室温常压下时为液体的流动相， 采用无脉动注射泵来输送。
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。
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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。
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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。
超临界流体的性质及应用研究
超临界流体的性质及应用研究一、前言超临界流体是指在临界点以上，温度和压力高于其临界值的流体状态。
其性质独特，既有液体的高密度和可压缩性，又有气体的高扩散性和低粘度。
因此，超临界流体已被广泛用于工业生产和科学研究领域，并在化学、环境、材料等多个领域发挥了重要作用。
二、超临界流体的性质1.密度可调控性超临界流体的密度可以通过调节压力和温度来调控，因此可以制备出密度可调控的材料。
这是传统溶剂难以比拟的优势之一。
另外，超临界流体的密度与其溶解性密切相关。
与传统溶剂不同，使用超临界流体时，溶液的浓度和溶解度可以通过调节压力和温度控制，从而精确控制需溶解物质的含量。
尤其在化学和材料领域中，这一特性被广泛应用。
2.热力学合适性由于超临界流体具有低粘度、高扩散性等特点，因此可以克服传统溶剂的一些限制。
此外，超临界流体的热力学性质也具有优势。
以二氧化碳为例，其在合适的压力和温度下可以实现液态、气态之间的转变，从而广泛应用于萃取、反应等领域。
3.溶液性质可变性超临界流体对相变的敏感性比传统溶剂要高得多，因此可以促进溶剂中需溶解物质的可变性。
通过调节压力和温度，可以精确调控溶剂的相变，从而在不同条件下制备出不同性质的溶液。
例如，可利用超临界流体制备出高温、高压下才稳定存在的金属氧化物的溶液。
三、超临界流体的应用领域1.催化剂合成催化剂是各种化学反应的重要组成部分。
由于超临界流体具有可控性强、选择性高等特点，并可以将催化剂包埋于其中，因此在催化剂合成领域中得到了广泛应用。
超临界流体可以有效地提高催化剂的质量和产量，并可以减少不必要的污染物的生成。
2.材料制备超临界流体可被用于制备高分子材料以及其他各种材料。
在聚合合成领域，其中最常见的应用是利用超临界流体将催化剂和反应物混合；此外，还可以使用超临界流体制备出纳米材料、纳米胶体和其他复杂材料。
3.萃取技术超临界流体的萃取技术是一种高效、环保的溶剂提取方法，已被广泛应用于科研和工业生产中。
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。
超临界流体技术的发展与应用现状分析
超临界流体技术的发展与应用现状分析超临界流体技术是近年来发展起来的一项高科技技术，它是指在高温高压下，物质不再区分液态和气态，形成一种超越液态和气态的状态，这种物质状态称为超临界流体。
超临界流体技术广泛应用于化学、材料、制药、食品等各个领域，是一项非常有前途和广泛应用前景的技术。
超临界流体技术的发展历程超临界流体技术的历史可以追溯到19世纪，当时科学家就开始研究气体和液体之间的相互作用。
20世纪60年代，随着计算机技术的飞速发展，科学家可以通过计算机模拟气体和液体分子的相互作用，从而深入研究超临界流体的性质和结构。
70年代初，科学家们开始尝试利用超临界流体研究高分子材料合成和加工，这标志着超临界流体技术正式进入应用阶段。
80年代初，科学家们发现，超临界流体具有很高的溶解能力，可以用于从天然植物中提取有用的化学物质，这一发现使得超临界流体技术迎来了爆发式的发展。
超临界流体技术的应用现状目前，超临界流体技术已经广泛应用于各个领域。
在化学领域中，超临界流体被广泛应用于合成高分子材料和药物，制备新型催化剂和制取高纯度的化学品等。
在材料领域中，超临界流体被广泛应用于金属、陶瓷、聚合物、纳米材料等的合成和制备。
在制药领域中，超临界流体被广泛应用于药物的制备和纯化，可以用于提取植物中的有效成分和生产缓释剂等。
在食品领域中，超临界流体也被广泛应用于食品的加工和提取，如咖啡因的提取和脱咖啡因咖啡制备等。
超临界流体技术的优势超临界流体技术具有以下优势：1. 溶解力强：超临界流体具有很强的溶解力，不仅可以溶解很多有机化合物，还可以溶解一些传统的溶剂无法溶解的化合物。
2. 操作简便：相比传统的化学合成方法，超临界流体技术操作简便、容易控制，无需复杂的加料、升温、搅拌等步骤。
3. 环保安全：超临界流体不需要使用有机溶剂，因此在生产过程中不会产生有机废物污染，符合环保要求。
另外，在使用超临界流体进行反应时，由于反应条件温和，不会产生过高的压力和温度，因此也具有较高的安全性。
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
超临界流体1. 超临界流体的定义超临界流体是指在临界点以上的温度和压力条件下，其物理性质呈现出介于气体和液体之间的特殊状态。
在超临界流体的状态下，其密度和粘度等性质会发生明显变化，同时具有气体和液体的特征。
2. 超临界流体的特性超临界流体具有以下几个主要特性：2.1 温度和压力的临界点超临界流体的特性在其临界点附近发生明显变化。
在临界点以上的温度和压力条件下，超临界流体具有介于气体和液体之间的特殊状态。
2.2 密度和粘度的变化超临界流体的密度和粘度随温度和压力的变化而变化。
在超临界流体的状态下，其密度和粘度比气体和液体都要高，但比液体要低。
2.3 溶解性能的增强超临界流体具有较强的溶解性能，可溶解许多溶质，包括有机物、无机物等。
其溶解性能比液体溶剂更好，且可在超临界条件下实现溶质的快速溶解和分离。
2.4 扩散性的增强超临界流体具有较好的扩散性能，可促进物质之间的相互作用和流动。
其扩散性能比气体要好，但比液体要差。
3. 超临界流体的应用超临界流体在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：3.1 超临界流体萃取超临界流体萃取是指利用超临界流体对溶质进行分离和提取的方法。
超临界流体的高溶解性能和较低粘度使得其在药物、天然产物提取以及环境污染物处理等领域具有重要应用价值。
3.2 超临界流体反应超临界流体反应是指在超临界流体条件下进行的化学反应。
超临界流体的溶解性能和扩散性能使得其成为一种理想的反应介质，可用于催化反应、有机合成等领域。
3.3 超临界流体喷雾干燥超临界流体喷雾干燥是指利用超临界流体将悬浮液喷雾至高温高压的条件下进行干燥的方法。
超临界流体的高溶解性能和低表面张力使其成为一种理想的干燥介质，可用于食品、药物以及化妆品等领域。
4. 超临界流体的未来发展超临界流体在能源、环保和化工等领域的应用前景广阔。
随着技术的不断发展和改进，超临界流体的应用将会得到进一步拓展和优化，有望成为新材料制备、资源利用和废物处理等方面的重要工具。
超临界流体色谱法
二、超临界流体色谱仪的结构与流程
instrument structure and the general process of SFC
1.结构流程
2.主要部件
（1）SFC的高压泵 SFC的高压泵
无脉冲的注射泵；通过电子压力传感器和流量检测器， 计算机控制流动相的密度和流量；
（2）SFC的色谱柱和固定相 SFC的色谱柱和固定相
（二）改性剂。 改性剂。 在SFC中，弱极性或非极性超临界流体流动相如CO2，对于一些极性化 合物的溶解能力较差。为了加强其对极性溶质的溶解和洗脱能力，常常向其 中加入一定比例的极性溶剂称为改性剂，加入的量一般为1%-5%，以甲醇 最常用，其次是其他脂肪醇，表中列出了部分适于二氧化碳的改性剂及应用 特性。 表 常用CO2改性剂 CO2改性剂 甲醇 检测方法 UVD MS FIDC（用量应少 于1%） 脂肪醇 四氢呋喃 2- 基乙醇 UV MS UV MS UV CO2改性剂 脂肪 二甲基亚砜 乙 二氧甲烷 甲醇 二氧化碳 水 检测方法 UV UV UV MS UV MS UV MS FID UV MS FID UV MS FID
可以采用液相色谱柱和交联毛细管柱； SFC的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或 毛细管壁）上的高聚物；专用的毛细管柱SFC；
色谱柱 ①填充柱 填充柱与HPLC柱相似，基于分配平衡实现分离，柱长可达 25cm，分离柱内径0.5-4.6mm。使用粒径为3-10m的填料 填充。如硅胶、-NH2、-CN及C18、C8等化学键合相均可用 于SFC。其中以极性填料的分离效果更好。SFC在手性化合 物的分离上效果优于HPLC。 在实际操作中，往往会因压力变化而产生较大的柱压降，使 柱入、出口处的保留时间有很大差异，所以一般采用高于超 临界压力20%左右的压力以减小影响。在填料的选择上也要 注意与所分析的样品相适应，如分析极性或碱性化合物时， 填料覆盖度小，会产生不对称峰。若使用“封端”填料则会 得到改善。
超临界流体的制备及应用研究
超临界流体的制备及应用研究超临界流体是一种介于气态和液态之间的物质状态，具有独特的物理和化学性质，在化学、材料科学、环境科学、食品加工等领域都有广泛的应用前景。
超临界流体的制备及应用研究是当前研究热点之一，本文将从超临界流体的概念、制备方法和应用研究等方面进行介绍和探讨。
一、超临界流体的概念超临界流体是指物质的温度和压力高于其临界点时形成的介于气态和液态之间的状态。
临界点是物质的气液相平衡临界温度和压力，超过这个临界点，物质的气相和液相就无法区分。
具体而言，当物质温度、压力分别高于临界点的温度和压力时，物质的密度和粘度随温度和压力的增加而减小，同时具有类似气体的扩散性和液体的溶剂能力，因此被称为超临界流体。
二、超临界流体的制备方法超临界流体的制备方法主要有两种，一种是通过温度和压力的改变使物质达到临界点以上的状态，另一种是通过添加物质形成混合物的方式制备超临界流体。
目前较常用的制备方法包括以下几种。
1、压缩升温法该方法是将物质放置在密闭容器中，并通过压缩使其温度和压力升高到临界点以上。
在物质达到临界点时，容器内形成超临界流体状态。
压缩升温法制备超临界流体的优点是制备简单、成本较低，但是压缩体系中会产生极高的压力和温度，需要耐高温、高压的容器和设备。
2、乙醇物质溶液法该方法是通过将溶剂乙醇与待制备物质混合后制备超临界流体。
乙醇溶液可以增加物质的表面张力和溶解度，且乙醇易于回收，因而该方法广泛应用于化学、材料和环境科学中。
3、超临界萃取法超临界萃取是一种物质分离和纯化的方法，也是制备超临界流体的一种方法。
它是通过将反应物与超临界流体混合，利用其在超临界条件下的高扩散性、高溶解度和可调节的极性和分子结构，实现对反应产物的选择性萃取和纯化。
4、超临界微粒制备法该方法是通过在超临界流体环境下将物质转化为微粒，利用其具有超大比表面积、高活性和可控性等特点，进行材料制备和功能性材料的研究。
这种方法可以制备具有纳米尺寸、高比表面积的材料，广泛应用于能源、医药和环境等领域。
超临界流体动力学模型的分析与研究
超临界流体动力学模型的分析与研究超临界流体是指在高于其临界温度和压力的条件下的流态物质，具有许多独特的物理性质。
其性质与固体和液体相比具有诸如低粘度、高扩散性、较高的溶解度和反应活性等特点，因此在化学和材料工业中有着广泛应用。
超临界流体动力学模型是研究和描述超临界流体在复杂流动过程中的行为和属性的数学模型，其分析与研究对于理解超临界流体的物理化学性质、优化工艺和提高工业生产效率具有重要意义。
超临界流体的状态方程超临界流体的状态方程是超临界流体动力学模型的基础。
状态方程描述了流体热力学性质随温度和压力变化的规律。
从热力学上来看，对于具有相的物质，其状态方程可以分为气态和液态两个部分。
而对于超临界流体，由于其介于气态和液态之间，其状态方程更为复杂，由经验公式和实验数据拟合而成。
目前常用的超临界流体状态方程主要包括约登-普拉兹方程、瓦加方程、PR方程和RK方程等。
这些方程在计算过程中需要考虑流体的温度、压力、密度等影响因素，以获得准确的计算结果。
超临界流体传热超临界流体传热是指测量和计算超临界流体在复杂条件下的温度分布和热通量等传热性质。
该研究对于优化化工流程、提高工业生产效率和减少能源消耗等方面有着重要意义。
由于超临界流体在高压下具有高扩散性和低黏度等特点，因此在传热过程中需要考虑超临界流体的物理性质对于传热特性的影响。
传热过程中温度分布的计算需结合流场数值模拟和流体力学理论进行，以获得准确的结果。
超临界流体动力学模拟超临界流体动力学模拟是指在深入理解超临界流体行为和属性基础上，开发和利用数值模拟方法进行复杂工况下的超临界流体行为预测和优化。
由于常规实验方法难以模拟超临界流体在高温高压下的行为特点，因此利用计算机模拟的方法进行超临界流体的建模和数值计算是当下发展趋势。
在超临界流体动力学模拟过程中，需要考虑多因素复合影响因素（如流场流动特点、化学反应、传热传质和相变等），以便获得准确的预测结果。
其中，常用的数值计算方法包括拉格朗日法、欧拉法、有限体积法和有限元法等。
超临界流体的应用与研究
超临界流体的应用与研究超临界流体是指在临界点上方的高温、高压条件下，物质的密度和介电常数均趋于无限大、无限小，所表现出的物理特性有一些独特的性质，如粘度非常小、流动性良好、在密闭容器中散发出极强的可逆性灰度和高的溶解度等，这些特性使得它们在工业化生产场合中发挥着越来越重要的作用。
超临界流体在工业中应用早在20世纪初已经开始。
在当时的高温水蒸气锅炉和石油化工领域，超临界流体被广泛应用来替换传统溶剂，例如石油、二甲苯、苯等，因为超临界流体具有安全性高、环境污染较小的优势。
此外，由于其密度和介电常数值的改变，超临界流体在某些化学反应和材料合成中的应用也非常广泛。
比如说超临界流体用于生成金属、纳米晶、陶瓷、合金和化合物，已经成为新型材料合成领域最具发展前途之一。
超临界流体还在药物、医学、环境保护、食品等领域有了良好的应用展望。
其中，超临界流体制备和提纯药物可以改善药物的生物利用度和质量；在医学上，对于研究心脏和肺功能等方面的诊断有重要的意义；在环境保护中，则可以通过超临界流体的易回收性和高效性来减少环境污染；在食品领域，超临界流体的催化活性为食品提供了一种新型的制备和保鲜方式，同时可以通过超临界流体水相的界面性质，提高食品的口感和口感。
近年来，越来越多的科学研究人员开始关注超临界流体在能源领域的应用。
这包括超临界流体的溶解透析和合成氢能等。
超临界流体的溶解透析技术可以通过改变电极电势来控制氧化还原反应，从而实现材料的分离和提纯；而超临界流体合成氢能则可以帮助提高氢气发动机的性能，同时也可以作为一种清洁的能源资源。
虽然超临界流体在工业和科研中的应用前景非常广阔，但是科学家们也面临着许多挑战。
首先，研究超临界流体的行业需要大量的资本和技术支持，以支持设备采购和实验。
此外，由于超临界流体的特殊性质，科学家们需要将其性质与传统流体分离开来，为此需要更具挑战的理论和实验研究来支持。
总结来说，超临界流体是一种非常重要的工业原料和新型材料制备方式，它将会引领未来的工业生产与科学研究发展。
超临界流体色谱超临界流体色谱
CO2较许多其他的液体容易达到超临界状态。 以水为例，它的临界点是347°C 和218 bar，而 CO2 达到超临界状态是31.26°C 和73.8 bar。 CO2无毒、不易燃、廉价容易获得且不污染环境， 是一种真正的绿色溶剂，使用CO2代替了购买和 处理昂贵的有毒、挥发性的有机溶剂。CO2同时 也是一种化学纯度高、稳定且非极性的溶剂，适 用于分离很多以前用正相色谱来分离的异构体、 手性化合物等。CO2还兼容于大多数的LC检测器， 具有溶剂载量少、分离度高、峰形窄、分离速度 快等特点，因此也可以作为MS的完美接口，兼 容于所有的API（大气压离子化）技术（如ESI电 喷雾、APCI大气压力化学电离源、APPI大气压 光电电离源），样品进质谱前只需将CO2溶剂气 化即可。
（1）超临界流体的粘度接近气体，传质阻 力较小，可采用细长色谱柱以增加柱效。 （2）超临界流体的扩散系数在液体和气体 之间，具有较快的传质速度, 可获得尖锐 的色谱峰。 （3）与高效液相色谱法相比，在相同的 保留时间内，SFC 的分离度更大、理论 塔板数更高；在相同的分离度下，SFC 的分离时间更短。而且还降低有机溶剂 的消耗量。
图2 超临界流体色谱仪示意图
可以看出很多部分类似于高效液相 色谱仪,但有差别: （1）具有一根恒温的色谱柱.这点类似 气相色谱中的色谱柱,目的是为了提供对 流动相的精确温度控制。 （2）带有一个限流器（节流器）或称反 压装置。目的用以对柱维持一个合适的 压力,并且通过它使流体转换为气体后,进 入检测器进行测量。实际上,可把限流器 看作柱末端延伸部分。
超临界流体色谱
超临界流体色谱(supercritical fluid chromatography；SFC)以超 临界流体做流动相是依靠流动相的溶 剂化能力来进行分离、分析的色谱过 程，是20世纪80年代发展和完善起 来的一种新技术。
超临界流体的原理和应用
超临界流体的原理和应用1. 超临界流体的定义超临界流体是介于气体和液体之间，在超临界状态下具有特殊物理化学性质的流体。
超临界流体的温度和压力超过了临界点，呈现出介于气态和液态之间的特性。
2. 超临界流体的原理超临界流体的原理主要涉及以下两个方面：2.1 临界点的概念临界点是指在一定的温度和压力下，物质的气液两相没有区别，具有相同的密度和物化性质。
在临界点之上，物质会呈现出介于气态和液态之间的物态。
2.2 超临界状态的特性超临界流体具有以下特性： - 密度可调节：超临界流体的密度可通过调节温度和压力来控制，从而实现物质的稠度调节。
- 扩散性好：超临界流体具有较高的扩散性，可以有效地溶解和传递溶质。
- 温和的操作条件：超临界流体的操作温度和压力相对较低，能够避免对物质产生不可逆的影响。
3. 超临界流体的应用超临界流体在许多领域都有广泛的应用。
以下是其中一些主要应用：3.1 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是一种有效的分离和纯化技术，主要应用于天然产物提取、药物纯化、垃圾处理等领域。
超临界流体萃取技术具有高效、环保、可控性好等优点。
3.2 超临界流体催化反应超临界流体可以提供较高的扩散性和反应速率，并能够调控反应温度和压力，从而在催化反应中起到重要作用。
超临界流体催化反应在化学工程、能源领域有重要应用。
3.3 超临界流体喷雾干燥技术超临界流体喷雾干燥技术是一种高效、无损、可控的干燥技术，主要应用于食品、药品、材料等领域。
超临界流体喷雾干燥技术可以获得均匀细小的颗粒，具有良好的溶解性和稳定性。
3.4 超临界流体制备纳米材料超临界流体在纳米材料的制备中具有重要作用。
通过调节超临界流体的温度和压力，可以控制纳米材料的尺寸、形状和结构。
超临界流体制备纳米材料具有较好的可控性和一步法合成的优势。
3.5 超临界流体在化学分析中的应用超临界流体在化学分析中可以作为萃取剂、溶剂和反应介质等使用。
超临界流体在化学分析中具有高效、准确、环保等优点。
超临界流体在化学中的应用研究
超临界流体在化学中的应用研究超临界流体是指在高于其临界温度和临界压力下的物质状态，具有介于气体和液体之间的特性。
由于其独特的物理性质，超临界流体在化学领域中得到了广泛的应用研究。
本文将从超临界流体的概念、性质和应用三个方面进行讨论。
一、超临界流体的概念和性质超临界流体的概念最早由荷兰科学家范德瓦尔斯于1873年提出。
超临界流体具有介于气体和液体之间的特性，既具有气体的高扩散性和低粘度，又具有液体的高密度和溶解能力。
此外，超临界流体的物理性质可以通过调节温度和压力来改变，使其适应不同的化学反应条件。
超临界流体的溶解能力是其在化学反应中的重要特性之一。
由于超临界流体的高密度和低粘度，溶质在其中的扩散速率较高，溶解度也较大。
这使得超临界流体成为一种优良的溶剂，可以用于溶解不易溶于常规溶剂的化合物，如多肽、天然产物等。
此外，超临界流体还可以调节其溶解度，通过调节温度和压力来控制溶质在超临界流体中的溶解度，实现对化学反应的控制。
二、超临界流体在化学合成中的应用超临界流体在化学合成中的应用主要包括超临界流体萃取、超临界流体催化和超临界流体反应等。
超临界流体萃取是一种利用超临界流体的溶解能力来提取化合物的方法。
由于超临界流体的高溶解度，可以高效地提取目标化合物，同时又可以避免传统有机溶剂对环境的污染。
例如，超临界二氧化碳被广泛应用于植物提取物的制备，可以高效地提取植物中的有效成分，如植物提取物中的天然产物、香料和药物等。
超临界流体催化是一种利用超临界流体的特性来促进化学反应的方法。
超临界流体具有高扩散性和低粘度，可以提供较好的反应条件，促进反应物之间的相互作用。
例如，超临界水在催化氧化反应中具有较好的催化活性，可以用于高效催化氧化反应，如有机废水的处理、有机废气的净化等。
超临界流体反应是一种利用超临界流体作为反应介质进行化学反应的方法。
由于超临界流体的独特性质，可以调节温度和压力来控制反应条件，实现对反应过程的控制。
超临界流体色谱法原理
超临界流体色谱法原理超临界流体色谱（Supercritical Fluid Chromatography，简称SFC）是一种基于超临界流体作为流动相的色谱分析技术。
相比传统的液相色谱和气相色谱，SFC具有高效分离、较快速度、较低操作温度、减少有机溶剂使用量等优点。
其原理是利用超临界流体的高扩散性和调节性溶解性来实现样品组分的分离和分析。
超临界流体是指温度和压力均高于其临界点的流体，常见的超临界流体有二氧化碳（CO2）和氨（NH3）。
超临界流体具有类似液相和气相的物理和化学性质。
与液相色谱相比，超临界流体的扩散系数更高，熵效应高，因此在SFC中具有更好的分离能力。
同时，超临界流体的溶解力可以通过改变温度、压力和流体组分来进行调节，从而实现对分析物的选择性溶解和分离。
超临界流体色谱的工作原理可以分为两个步骤：样品溶解和分离。
首先，将待分析的样品溶解在超临界流体中，形成一个混合物。
然后，将混合物从系统进样口注入分离柱，分离柱中填充有吸附剂。
样品在混合物中与吸附剂相互作用，根据样品与吸附剂之间的亲疏性选择性吸附在吸附剂上。
最后，在流动相的驱动下，样品分离后被逐个洗脱出来，并通过检测器进行检测和定量。
分离程度和选择性可以通过调节超临界流体的温度、压力、流速和选择性吸附剂等因素来控制。
超临界流体色谱法在药物分析、天然产物分离纯化、环境监测等领域具有广泛的应用前景。
通过优化超临界流体的选择和操作参数，可以实现对不同极性和疏水性分子的高效分离和纯化。
此外，超临界流体色谱还可以与其他色谱分离技术（如高效液相色谱、气相色谱等）进行联用，提高分析灵敏度和分析效果。
总结起来，超临界流体色谱法利用超临界流体的高扩散性和调节性溶解性实现分析样品的分离和分析。
其原理是将待分析样品溶解在超临界流体中，样品与填充在分离柱中的吸附剂相互作用，根据样品与吸附剂之间的亲疏性选择性吸附和分离。
超临界流体色谱在药物分析、天然产物分离纯化、环境监测等领域具有广泛的应用前景。
超临界流体技术的研究及应用现状
超临界流体技术的研究及应用现状随着科技的不断发展，超临界流体技术已逐渐引起人们的关注。
超临界流体是指在临界点以上高于临界点的温度和压力下具有临界密度的流体。
超临界流体具有独特的物理和化学性质，被广泛应用于化学工业、能源、环境等领域。
一、超临界流体技术的研究超临界流体技术的研究始于20世纪60年代，最初主要用于分离混合物、精制化学品和提取天然物质等方面。
随着多项研究的深入，超临界流体技术的应用领域不断拓展，如用于纳米颗粒的制备、生物制药、煤化学等。
目前，国内外对超临界流体技术的研究主要集中在以下几个方面：1. 超临界萃取技术超临界流体萃取技术是一种利用超临界流体的物理和化学性质进行分离、提纯或浓缩的技术。
它优于传统方法的地方在于处理速度快、提取效率高、对环境无污染等。
应用范围广泛，如从食品中提取天然色素、从植物中提取药物等。
2. 超临界干燥技术超临界干燥技术是指利用超临界流体对溶剂和冻晶干燥的一种技术。
这种技术具有干燥速度快、能有效保持样品的活性、避免样品结构的破坏等优良性质。
这种技术已经广泛用于食品、药品等领域。
3. 超临界反应技术超临界反应技术是指利用超临界流体的溶解能力和传质能力进行化学反应的一种技术。
它相较于传统反应方式来说，具有温和反应条件、短反应时间、易于实现连续化生产等优势，已经被广泛应用于制备药物、化工原料等领域。
二、超临界流体技术的应用现状超临界流体技术目前已经广泛应用于化学工业、能源、环境等领域。
1. 化学工业由于超临界流体独特的物理和化学性质，已经被应用到化学工业中的很多领域。
如制备有机化学品、高分子材料、添加剂等。
此外，超临界流体还被用于催化反应、氧化反应、氢解反应等基础研究中，在这个领域独树一帜。
2. 能源超临界流体技术被应用于提高燃料的能量密度，提高传热系数，从而提高燃烧效率等领域。
此外，它还可以用于热电转换器、太阳能电池等方面。
3. 环境超临界流体技术被用于处理有机废水、固体废物等环境污染物，其处理效果明显优于传统方法，更加环保。
超临界流体色谱法简介
（2）超临界流体的特性
超临界流体具有对于分离极其有利的物理性质。 它们的这些性质恰好介于气体和液体之间。超临界 流体的扩散系数和粘度接近于气相色谱，因此溶质 的传质阻力小，可以获得快速高效分离。另一方面， 其密度与液相色谱类似，这样就便于在较低温度下 分离和分析热不稳定性、相对分子质量大的物质。 另外，超临界流体的物理性质和化学性质，如扩散、 粘度和溶剂力等，都是密度的函数。因此，只要改 变流体的密度，就可以改变流体的性质，从类似气 体到类似液体，无需通过气液平衡曲线。超临界流 体色谱中的程序升密度相当于气相色谱中程序升温 度和液相色谱中的梯度淋洗。
超临界流体色谱法被广泛应用于天然物、 药物、表面活性剂、高聚物、多聚物、 农药、炸药和火箭推进剂等物质的分离 和分析。
四.超临界流体色谱的应用
application of SFC
1.聚苯醚低聚物的分析
色谱柱：10m× 63μm i.d. 毛细管柱，
固定相：键合二甲基聚硅氧烷； 流动相：CO2 ；柱温：120 C；
(3)HPLC 与SFC 范氏曲线 比较
（4）应用范围的比较
（ 图20-s7描绘了SFC与其他色谱 方法测定相对分子质量范围的比较。由 图20-s7看出SFC比起GC法测定相对分 子质量的范围要大出好几个数量级，基 本与LC法相当。当然，尺寸排阻色谱 法（SEC）所测分子质量范围是所有色 谱法中最大的。
色谱分析超临界流体色谱法
CO2改性剂
甲醇
脂肪醇 四氢呋喃 2- 基乙醇
检测方法
UVD MS FIDC（用量应少 于1%）
UV MS UV MS UV
CO2改性剂
脂肪 二甲基亚砜 乙 二氧甲烷
甲醇 二氧化碳 水
检测方法
UV UV UV MS UV MS
UV MS FID UV MS FID UV MS FID
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❖ 色谱柱
❖ ①填充柱
❖ 填充柱与HPLC柱相似，基于分配平衡实现分离，柱长可达 25cm，分离柱内径0.5-4.6mm。使用粒径为3-10µm的填料 填充。如硅胶、-NH2、-CN及C18、C8等化学键合相均可用 于SFC。其中以极性填料的分离效果更好。SFC在手性化合 物的分离上效果优于HPLC。
1.结构流程
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2.主要部件
（1）SFC的高压泵
无脉冲的注射泵；通过电子压力传感器和流量检测器， 计算机控制流动相的密度和流量；
（2）SFC的色谱柱和固定相
可以采用液相色谱柱和交联毛细管柱； SFC的固定相：固体吸附剂（硅胶）或键合到载体（或 毛细管壁）上的高聚物；专用的毛细管柱SFC；
压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。
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
超临界流体的定义：
纯净物质根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、
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二.超临界CO2流体
二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃，压力高于临界压 力Pc=72.9atm的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体 ，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人 的溶解能力.用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分 ，具有广泛的应用前景.超临界二氧化碳是目前研究最广泛的 流体之一，因为它具有以下几个特点： (1)CO2临界温度为31.26℃，临界压力为72.9atm，临界条件 容易达到. (2)CO2化学性质不活泼，无色无味无毒，安全性好. (3)价格便宜，纯度高，容易获得.
• 二氧化碳不污染环境, 更不会对人体造成危害。
2.超临界CO2中丙烯酸含氟酯疏水改 性聚丙烯酸的合成
• 在超临界二氧化碳中进行丙烯酸与丙烯酸-1 , 1-二氢全氟 辛酯(FOA , 结构如图3所示)的共聚反应, 对丙烯酸进行疏 水改性,发现反应时间比在一般溶剂中的聚合大大缩短, 且 产物的后处理也简单。同时发现共聚物水溶液粘度随pH 值变化先上升后下降, 在pH=5.0 出现峰值, 较起始粘度增 大几百倍, 粘度随FOA 含量的增加而单调上升, 证明有分 子间缔合作用存在。
• 目前, 在超临界二氧化碳中的聚合反应报道较多的主要是 一些含有乙烯基的单体化合物, 例如丙烯酸、丙烯酸酯、 甲基丙烯酸、丙烯酰胺等, 因为这些小分子易发生自由基 聚合, 聚合反应活性较高, 能得到较高分子量的聚合物, 而 且可以选择较易溶于超临界二氧化碳中的引发剂, 如丙烯 酸, 在一定压力和温度下的超临界二氧化碳中可以聚合得 到分子量较高的聚丙烯酸。
• ②化学共混 • 分二步完成, 首先, SC-CO2 增强反应物(单体、引发剂)渗 透插嵌进入聚合物基质;接着反应物在基质内聚合而形成 分散相。显然, 只有当反应物在SC-CO2 中及CO2 在聚合 物基质中均可溶时, 这一方法才能奏效。溶胀增塑增强了 反应物在基质内的扩散, 进而增强了聚合, 因此采用该法可 在宿主基质内合成高分子量的分散相, 并且量可控, 如可通 过调节压力、浸渍时间及单体浓度等, 以控制宿主基质内 小分子反应物的吸着量 。
超临界流体在高分子 领域的应用研究
--以超临界CO2流体为例
演讲人：李查 指导老师：李又兵
目录：
一.超临界流体 二.超临界CO2流体 三.超临界二氧化碳用于聚合物的合成 四.超临界二氧化碳用于聚合物的改性 五.超临界二氧化碳用于聚合物的加工 六.未来展望
一.超临界流体
• 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。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。 • 超临界流体具有十分独特的物理化学性质，它的密度接近 于液体，粘度接近于气体，扩散系数大、粘度小、介电常 数大。
Hale Waihona Puke 3.其他合成应用• 用超临界二氧化碳作溶胀剂和单体及引发剂的载体, 可以 辅助合成聚丙烯酸 尼龙6 和聚苯乙烯 尼龙6 的混合物, 得 到具有较尼龙6 更好的热稳定性的聚合物;陈鸣才组在超临 界二氧化碳中进行丙烯酸及疏水改性丙烯酸体系的聚合, 制备出多种含氟或含硅的pH 敏感材;Okubo 等在30 MPa 、65 ℃超临界二氧化碳中沉淀聚合得到聚丙烯腈、聚二 乙烯基联苯。 • Galia 等利用聚硅氧烷为分散剂, 在超临界二氧化碳中进行 热引发的甲基丙烯酸甲酯与N , N-二甲基丙稀酰胺自由基 分散共聚合;Cooper 等则通过非均相聚合在超临界二氧化 碳中合成了高度交联的聚二乙烯基苯微粒。
2.聚合物共混
• ①物理共混 • 对于SC-CO2 增强聚合物共混过程, 不同聚合物(A 、B),即 使在相同的操作条件(温度、压力、剪切速率)下, 因各组成 对CO2 的吸着量不同而增塑效果不同, 进而各组成黏度的 降低程度也不同, 所以体系的黏度比可通过调节CO2 的压 力得以控制, 即体系的黏度比也是压力可调的。例如, SCCO2 PMMA/PS 共混, PMMA 为连续相, PS 为分散相, 由 于分散相的黏度下降较大, 因此更多的动量从高黏度的连 续相向分散相传递, 导致分散相破碎, 尺度减小。
四.超临界二氧化碳用于聚合物的改性
• 1.接枝改性 • CO2 在聚合物上的吸着溶解, 使聚合物基质溶胀、增塑,增 强了反应物在基质内的扩散。CO2本身并非反应物, 只是反 应物的携带剂及聚合物的溶胀剂, 扮演“分子润滑剂的角 色, 由于聚合物被增塑, 改性便可在较温和的操作条件下进 行。传统的聚合物改性因采用融熔挤出或间歇搅拌的方式 , 操作温度高, 能耗大, 且易引发聚合物降解。例如, 为了改 进聚丙烯PP的亲水性, 可将某些亲水性单体通过接枝共聚 使其改性, 传统的接枝改性方法总伴随着降解 。实际上,各 种亲水性单体如甲基丙烯酸酯MA、甲基丙烯酸甲酯MMA 、羟基丙烯酸甲酯HEMA、苯乙烯S T 、等均能借助SCCO2成功地接枝到PP 骨架上。在SC-CO2 增强接枝改性过 程中,CO2 并不改变自由基接枝机理, 而是通过增塑机理, 使 反应温度得以降低、反应物在PP 基质内的分散更为均匀 。
1.超临界二氧化碳用于丙烯酸的聚合
• 传统的聚丙烯酸树脂是由丙烯酸单体在水中进行溶液聚合 , 在烃类溶剂中进行悬浮和乳液聚合, 或在卤代烃及芳烃中 进行沉淀聚合得到的。由于水溶液聚合产物中含有大量的 水, 若需干燥的聚合物固体, 就得耗费大量的能源烘干, 致 使生产成本大大上升。若在有机溶剂中进行聚合, 则有机 溶剂等不可避免地会对环境及聚合产物带来污染, 尤其是 当丙烯酸类聚合物用于食品及药品和电子产品时, 就更不 能忽视。 • 如果改在超临界二氧化碳中进行丙烯酸的聚合, 就可以克 服上述一些缺点。首先, 以超临界二氧化碳为反应溶剂, 反 应结束后得到的就是干燥的聚合物粉末(如图1所示), 无需 额外的干燥过程, 后处理简单,可以降低烘干的成本;再者,
三.超临界二氧化碳用于聚合物的合成
• 超临界二氧化碳具有类似液体的密度和类似气体的低粘度 , 既能较好溶解单体分子, 又能较迅速地传质和移走反应热 , 有效的控制反应速度, 同时二氧化碳分子具有化学惰性, 一般不会因溶剂导致副反应, 且小分子单体的溶解度可调 节, 所得产物易纯化, 故可作为聚合反应的介质。