超临界流体的应用
超临界流体技术在化学反应中的应用
超临界流体技术在化学反应中的应用化学反应一直是研究的热点,其中涉及很多有用的化学品和材料的制备,而超临界流体技术是一种有很大潜力的绿色化学技术。
本文将介绍超临界流体技术的原理和优势以及其在化学反应中的应用。
一、超临界流体技术的原理和优势超临界流体是指当温度和压力均超过了临界点时,物质从气态转变为超临界流体。
超临界流体具有高扩散性、低粘度、高介质溶解度、可调节性强、易回收重复应用等优点,因此引起了广泛关注。
在化学反应中,超临界流体技术可用于替代传统的溶剂和反应介质。
与传统溶剂相比,超临界流体的溶解度更高,反应速率更快,且不会引起环境污染。
超临界流体技术还可用于催化反应、萃取、吸附等过程中,可提高反应率和产率,使化学反应更加高效和环保。
二、1. 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术可用于从天然植物中提取有用成分。
以超临界二氧化碳为溶剂,在超临界条件下,可实现对植物提取物的高效分离和纯化。
此外,超临界流体萃取技术还可用于人工合成化合物、高分子化合物和生物大分子的制备。
2. 超临界流体催化脱氢反应超临界流体催化脱氢反应技术应用于有机合成反应中。
在超临界条件下,气相和液相化学反应中发生的过程都可以在单一相的状态下进行。
常见的催化剂包括超临界流体氧化铜、钯、铂等。
这种反应方式可以改善化学反应中的一些问题,例如增强产率、节约时间和节约资源等。
3. 超临界流体吸附技术超临界流体吸附技术可用于空气中有害气体的去除。
超临界空气中添加一些金属氧化物,可有效吸附有害气体,例如二氧化硫、氮氧化物等。
该技术在环保和工业生产中都有广泛的应用前景。
4. 超临界流体催化合成技术超临界流体催化合成技术可用于合成无机和有机材料,例如有机硅化合物、纳米材料等。
超临界流体催化合成技术可以实现在无水甚至无有机溶剂的情况下进行合成反应,这大大降低了反应过程的安全风险。
此外,该技术也有利于提升产物的纯度和产率。
结论超临界流体技术具有独特的优势,广泛应用于化学反应过程中,是一种绿色、环保、高效的化学技术。
超临界流体的性质及其应用
超临界流体的性质及其应用
超临界流体是指其压力超过在温度下临界点压力时所形成的物质,它具有极强
的流动性,可用于替代传统的液体与气体,是当今科学技术发展中的重要研究方向。
①物性:超临界流体的密度及流体的比热容变化性很大,LOG P值很低,且表
观密度随温度和压力的变化性特别大,使得物性灵活性非常强,有效Petroleum介孔吸附技术就能够有加剧更多,并具有保持油品活性功能。
②结晶性:超临界流体具有无油脂结晶的特性,能够在低于改性溶剂在某一特
定温度和压力下的极限之内获得溶液的调节,并且还可以对细菌及其它微粒物质有效的抑制作用。
③溶解能力:超临界流体有很大的溶解能力,常见的有水、汽油及其它有机的
溶剂,可以在温度与压力的影响下有效的溶解出大量物质,能够有效的替代单室式及双室式离心泵。
④降污能力:超临界流体还具有抗聚合及脱脂场对有机重污染物的脱除,并且
还能持续化学分解,用于降低空气污染,保护大气环境的作用,是非常有效的一种污染物的净化技术。
超临界流体具有上述种种特性,因而拥有了许多应用,比如生物医学分析,制
造药剂,清除污染物等,是新型流体处理技术中最有前景的一种技术。
目前国家对此领域的研究和应用投入了大量的资金,必将会开拓出更多的应用前景。
超临界流体技术在化学制造中的应用
超临界流体技术在化学制造中的应用随着化学制造的发展,人们对于绿色环保和节能降耗的要求逐渐增加。
超临界流体技术作为一种新型的制造技术,由于其独特的特性和优势,逐渐得到了广泛的应用和重视。
本文将探讨超临界流体技术在化学制造中的应用,包括其原理、优点和应用领域等方面。
一、超临界流体技术的原理超临界流体是一种介于气态和液态之间的物质状态。
当其温度和压力超过临界点时,物质的密度和黏度急剧减小,分子间力变得很小,使得其具有很高的溶解度、扩散和反应性能。
超临界流体技术就是利用超临界流体的特性,在高温高压条件下,将物质溶解或反应,从而达到制造化学品的目的。
二、超临界流体技术的优点1.高效节能:超临界流体技术利用高温高压条件,可以减少反应时间和降低反应温度,从而提高产率和降低制造成本。
此外,由于超临界流体的物理特性改变,使其在反应中不需要大量的溶剂,减少了能源和溶剂的消耗。
2.环保无害:传统化学制造过程中,往往需要大量的有机溶剂和催化剂,这些化学品对环境和人体健康有着严重的影响。
超临界流体技术不需要使用大量的溶剂和催化剂,从根本上解决了有机溶剂的挥发和有毒废物的排放等环境问题。
3.可控性强:由于超临界流体的物理和化学性质发生了变化,使得其在反应中的传质速度、反应速率和晶化等过程都发生了明显的变化。
这种变化可以让反应的可控性更加强,避免一些不必要的变异和异常反应发生。
三、超临界流体技术的应用领域1.精细化学品制造方面:超临界流体技术在精细化学品制造方面有广泛的应用,如橡胶、塑料、化妆品、食品、药品等领域。
2.催化剂制造方面:超临界流体技术可以制备各种金属、非金属、无机和有机催化剂。
其制造过程环保无害,且通过调控相对介质的性质,可以得到不同形式和结构的催化剂。
3.纳米材料制备方面:超临界流体技术还可以制备纳米材料,如金属、半导体、磁性、光学、催化等纳米粒子材料。
四、超临界流体技术的挑战和前景虽然超临界流体技术有着广泛的应用前景,但其在实际应用中仍然存在一些挑战。
超临界流体技术的原理和应用
超临界流体技术的原理和应用随着现代科学和技术的不断发展,超临界流体技术成为了当今世界上备受关注的研究热点。
超临界流体技术的应用领域非常广泛,包括石油化工、制药、食品加工、环境保护、材料学等多个领域。
本文将阐述超临界流体技术的原理和应用。
一、超临界流体技术的原理1. 超临界介质的定义超临界介质是指温度和压力都高于其临界点的物质状态。
在这个状态下,介质的性质和传统气态和液态介质大大不同。
2. 超临界流体的特点超临界流体具有许多独特的物理化学特性,如超高的物理性能,高扩散性,高溶解力、密度可调性、温和的反应条件、不用溶剂或少量溶剂等。
3. 超临界流体技术的原理超临界流体技术是将物质升至超临界状态后,在适当的条件下使它与其他物质接触,从而利用其特殊的溶解性、传质性、反应性等特性,实现物质的分离和纯化、催化反应、合成新材料、制备微粒等现象。
二、超临界流体技术的应用1. 石油化工在石油化工领域,超临界流体技术被广泛应用于油藏开发、原油加工和废水处理等方面。
在油藏开发和原油加工中,超临界流体技术可以使油藏内残留油被有效开采和回收,从而达到更高的产量。
在废水处理方面,超临界流体技术可以大幅度降低废水中的污染物,使废水安全排放。
2. 制药在制药领域,超临界流体技术的应用主要体现在药物精制和制剂加工方面。
超临界流体可用于精制药物,并用于直接制备固体药物和微粒制剂,从而可以改进药物的生物利用度和控释性。
3. 食品加工在食品加工领域,超临界流体技术可以保持食品中的活性成分,同时去除杂质和微生物。
此外,超临界流体技术还可用于其它生物活性物质的提取和纯化。
例如,绿茶提取物的制备,以及咖啡因和咖啡酸的提取和精制等。
4. 环境保护超临界流体技术可以用于环保领域,例如用于处理含有大量有机物和重金属的污染物。
此外,超临界流体还可用于除臭、氧化微污染物和催化反应等方面。
5. 材料学在材料学领域,超临界流体技术可用于磷化和氮化半导体材料、金属氧化物、无机纳米粒子和有机/无机杂化材料等制备过程中,其中最显著的可能是石墨烯的合成和表征。
超临界流体技术在化工生产中的应用
超临界流体技术在化工生产中的应用超临界流体技术,是一种在高压、高温条件下,將气体和液体的特氏点融合成一体的新型物质态态方式。
在化工生产中,超临界流体技术已经得到了广泛的应用。
本文将探讨超临界流体技术在化工生产中的应用的优点和发展趋势。
一、超临界流体技术的优点1.1 高效能: 在超临界条件下,液体和气体的分子之间的距离被压缩到了很小的程度,甚至比常温下互相团结。
因此,基于超临界流体的化学反应往往比常规反应更快、更有效。
1.2 節能:與傳統操作相比,超临界流体技术处理方式所需的能源要少得多,这主要是因为这种技术不需要使用其他溶剂或有害物质来溶解原料,从而避免了能源浪费和污染环境的问题。
1.3 高选择性:超临界条件下反应仅在狭窄的高温高压范围内进行,这种情况下反应中可能出现的必须进行修补或再過程可以在其他条件下转化的副产品是大大减少的,从而提高了产品的品质和可控性。
二、超临界流体技术的应用2.1 化工催化剂:超临界流体技术可用作催化剂的载体,用于吸附、分离、转化和传递分子等多个方面。
后续根据反应的需要对载体和催化剂组合提供的底物种类将不同,因此其他方面的催化发生更加复杂多样。
2.2 精细化工品制造: 超临界流体技术被广泛用于制造精细化学品,如药品,食品等。
由于超临界流体在温度、压力和pH值方面全面适应,可以促进和控制化学反应,从而产生高纯度的产品。
2.3 流体萃取:超临界流体技术还可用于流体萃取,例如,在制备芳香化合物时可以使用超临界二氧化碳作为萃取剂,实现高效而准确的提取目标物质。
三、超临界流体技术发展趋势随着科技的不断发展,超临界流体技术也在不断完善和发展。
未来超临界流体技术方面的应用将主要集中在两个方面:3.1 应用特定场:超临界流体技术已广泛应用于常规常温常压的工艺中,新的应用需要针对特定领域和场合,依赖于新的催化剂、固体材料、液体和气体条件等特性。
3.2 与其他技术的结合:超临界流体技术将不断与其他化学过程和新技术进行配合,如纳米技术和生物技术等。
超临界流体及其应用
超临界流体及其应用摘要:超临界流体具有许多独特的性质,其中利用溶解度受压力和温度的影响很大这一特点,成为萃取中很好的溶解剂,本论文从超临界流体定义、性质开始介绍,最后谈谈它更多的应用。
关键词:超临界流体的定义性质优点应用超临界流体的定义纯净物质达到特定的温度、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)。
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。
超临界流体的优点超临界流体的处于临界温度和临界压力以上,介于气体和液体之间的流体,兼有气体液体的双重性质和优点:1.溶解性强密度接近液体,且比气体大数百倍,由于物质的溶解度与溶剂的密度成正比,因此超临界流体具有与液体溶剂相近的溶解能力。
2.扩散性能好因黏度接近于气体,较液体小2个数量级。
扩散系数介于气体和液体之间,为液体的10-100倍。
具有气体易于扩散和运动的特性,传质速率远远高于液体。
3.易于控制在临界点附近,压力和温度的微小变化,都可以引起流体密度很大的变化,从而使溶解度发生较大的改变。
(对萃取和反萃取至关重要)常见临界点最常见的是超临界二氧化碳,其临界温度为31.26℃,临界压力为72.9atm超临界水的临界点为374摄氏度,22Mpa。
超临界甲醇为239℃,8.1MPa超临界流体的发展史超临界流体具有溶解其他物质的特殊能力,1822年法国医生Cagniard 首次发表物质的临界现象,并在1879即被Hannay和Hogarth二位学者研究发现无机盐类能迅速在超临界乙醇中溶解,减压后又能立刻结晶析出.但由于技术,装备等原因,时至20世纪30年代,Pilat和Gadlewicz两位科学家才有了用液化气体提取「大分子化合物」的构想.1950年代,美,苏等国即进行以超临界丙烷去除重油中的柏油精及金属,如镍,钒等,降低后段炼解过程中触媒中毒的失活程度,但因涉及成本考量,并未全面实用化.1954年Zosol用实验的方法证实了二氧化碳超临界萃取可以萃取油料中的油脂.此后,利用超临界流体进行分离的方法沉寂了一段时间,70年代的后期,德国的Stahl等人首先在高压实验装置的研究取得了突破性进展之后,「超临界二氧化碳萃取」这一新的提取,分离技术的研究及应用,才有实质性进展;1973及1978年第一次和第二次能源危机后,超临界二氧化碳的特殊溶解能力,才又重新受到工业界的重视.1978年后,欧洲陆续建立以超临界二氧化碳作为萃取剂的萃取提纯技术,以处理食品工厂中数以千万吨计的产品,例如以超临界二氧化碳去除咖啡豆中的咖啡因,以及自苦味花中萃取出可放在啤酒内的啤酒香气成分. 超临界流体萃取技术近30多年来引起人们的极大兴趣,这项化工新技术在化学反应和分离提纯领域开展了广泛深入的研究,取得了很大进展,在医药,化工,食品及环保领域成果累累.超临界流体的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。
超临界流体及应用
超临界流体及应用
超临界流体是指在高于其临界温度和临界压力的条件下存在的流体状态。
在这种状态下,流体既具有气体的低粘度和高扩散性,又具有液体的高介电常数、高溶解度和高密度。
超临界流体的独特性质使其在许多领域具有广泛的应用。
以下是超临界流体的一些应用:
1. 超临界流体萃取:超临界流体可用于从植物、动物和微生物中提取活性成分,例如药物、香料和色素。
它具有高溶解度和高扩散性,同时可以通过调节温度和压力来控制溶解度和选择性,使其在提取过程中更有效。
2. 超临界流体喷雾干燥:超临界流体喷雾干燥是一种将溶解的物质通过喷雾干燥技术从溶液中快速转化为颗粒状态的方法。
超临界流体可提供高扩散性和低表面张力,使其在干燥过程中能够更好地保持产物的颗粒性质。
3. 超临界流体反应:超临界流体中的反应速率通常比常规液相反应快。
超临界流体中的反应可以控制温度、压力、物质质量传递和催化剂的活性,因此被广泛应用于有机合成、催化反应和材料合成等领域。
4. 超临界流体色谱:超临界流体色谱是一种使用超临界流体作为流动相的色谱技术。
与传统的液相色谱相比,超临界流体色谱具有更高的扩散系数和较低的粘度,从而提高了分离效果和分析速度。
5. 超临界CO2的应用:超临界CO2是最常见和广泛应用的超临界流体之一。
它被用于金属的清洗、涂层、材料的制备、催化剂的合成和液体废弃物的处理等多个领域。
超临界流体的独特性质使其在化工、生物工程、材料科学等领域具有广泛的应用潜力。
随着对超临界流体的研究和理解的深入,将有更多创新的应用出现。
超临界流体的应用与研究进展
超临界流体的应用与研究进展超临界流体是指处于超临界状态(介于液体和气体之间)下的物质。
这种物质相比于液体和气体,具有更高的渗透性和扩散速率,更强的溶解能力,并且在化学反应中的催化效果也更明显。
因此,超临界流体已经成为了化工、能源、环保、食品等领域中重要的研究热点,发挥着重要的应用价值。
超临界流体在化工领域的应用在工业领域中,超临界流体在化学反应、分离和提纯等方面有广泛的应用。
例如,将二氧化碳作为超临界溶剂,可以在反应中替代有毒的有机溶剂,实现无毒无害的化学反应;同时,由于超临界流体具有高渗透效果,可以使得化学反应具有更快的速率和更高的效率。
此外,超临界流体在碳排放领域也有重要的应用。
通过超临界二氧化碳技术,可以有效的去除燃煤电厂的CO2排放,成为了碳捕捉与储存的重要手段之一。
超临界流体在能源领域的应用超临界流体在能源领域也有着广泛的应用。
近年来,太阳能电池的效率越来越高,已经引起了人们的广泛关注。
然而,太阳能电池的制造成本和稳定性仍然是制约其普及的因素之一。
在这种情况下,超临界流体作为提纯和制备太阳能电池材料的新工艺,得到了越来越广泛的运用。
此外,超临界流体还可以在石油和天然气产业中进行应用,比如可以利用超临界水来促进石油的采收。
超临界流体除了在能源领域以外,还有许多应用于水泥、玻璃、金属的处理等方面,具有巨大的潜力。
超临界流体的研究进展超临界流体的研究也在不断地发展和深入。
科学家们正大力推动超临界流体的研究,以研发更加高效和环保的技术。
在其中,重点研究的领域包括超临界流体的物理化学特性、反应机制和工艺优化等方面。
当前,针对超临界流体物理化学特性的研究多集中于其解析性质、压力下的流动性质和热学性质等方面。
在反应机制中,科学家们也在研究超临界流体对于化学反应的催化效果、对于化学反应速率的影响等等,以更好地利用超临界流体来促进化学反应的效率。
在工艺优化方面,流体力学和束缚能学的研究也是目前的热点。
研究发现,超临界流体在强束缚能场之下会形成更小的气泡和更细小的气泡气道结构,这种结构可以有效提高反应速率和催化效率。
超临界流体技术在制药行业的应用
超临界流体技术在制药行业的应用引言:超临界流体技术是一项新兴领域,在制药行业中的应用具有非常广阔的前景。
超临界流体技术具有很多优良特性,如高扩散系数、可调谐的极性、低表面张力等,这些特性不仅提高了药物的制备质量,还降低了生产成本。
1. 超临界流体技术简介超临界流体技术是将气体和液体压缩到临界点以上,在高压状态下加热,使其变成一个介于气态和液态之间的超临界流体的一种技术。
该技术在制药行业中广泛应用,可以用于制备、提纯、分离和精细加工等方面。
2. 超临界流体技术在制药品制备中的应用制药品的制备可以通过超临界流体技术进行,通过这种技术可以得到纯度高、质量优、溶解度高的药物。
通过超临界流体技术,可以得到包含非极性、半极性、极性物质的纯化产物,生产出的药物具备更好的溶解度,也方便了药物的输送。
3. 超临界流体技术在药物提纯中的应用超临界流体技术可以用于药物的提纯。
在提纯过程中,超临界流体具有非常高的溶解能力,可以溶解某些杂质物,从而使药物得到很好的分离和提纯。
通过超临界流体技术,可以制备出高纯度的药物,达到临床应用要求。
4. 超临界流体技术在药物分离中的应用超临界流体技术还可以用于药物分离,这是制药过程中的一个重要步骤。
超临界流体技术具有非常高的溶解度,对药物的溶解能力很强,可以将药物与类似物、杂质等分离。
通过超临界流体技术,可以提高待分离的药物的纯度,使药物得到更好的分离。
5. 超临界流体技术在药物精细加工中的应用超临界流体技术还可以用于药物的精细加工,通过这种技术可以制备出粒径小、粉末均匀、溶解度好的药物,为药物的进一步研究提供了可能。
超临界流体技术的加工精度可以达到纳米级别,使得药物的效果能够得到大幅度提升。
结论:超临界流体技术具有许多优异特性,成为了其中一种生产药品和精细加工药品的新方法。
超临界流体技术在制药行业中的应用有着良好的前景。
随着超临界流体技术的不断发展和完善,它在制药领域的应用也将会更加广泛。
超临界流体的性质与应用
超临界流体的性质与应用超临界流体是介于气态和液态之间的一种状态,其物理性质具有独特特点和广泛的应用前景。
在各种化学和生物制品的分离纯化、绿色化学合成、超声波及化学分析等领域中有着十分广泛的应用。
它的独特性质允许使用超临界流体在不需使用有毒有害的溶剂的情况下完成化学反应、纯化、提取等程序。
本文旨在介绍超临界流体的独特性质以及应用于各个领域的情况。
一、超临界流体的物理特性1. 比较典型的超临界流体是CO2,因此大部分的超临界流体研究基于CO2。
超临界CO2是CO2在特定温度条件下逼近或等于其临界点(31.1 ℃,7.38 MPa)时生成的流体状态。
2. 超临界流体的物理性质受温度和压力的影响较大,通常温度在独特状态下,物理化学性质与气体和液体有很大差异。
一般来讲,当物质逼近其临界点时,密度逐渐逼近于透明的液体饱和蒸气,同时物质的量变化将被大大地增大。
3. 超临界流体具有特殊的溶解性能。
其密度和介电常数与气体近似,同时分子运动能力强,各向异性较低,渗透性强。
另外,超临界流体易于与其他物质形成混合物。
利用超临界流体进行分离纯化、化学反应等程序的难度和成本也大大降低。
二、超临界流体的应用领域1. 超临界流体在生物、化学制药工业中的应用超临界流体在生物制品的分离纯化中有广泛的应用。
如在蛋白质提取过程中,超临界流体的稳定性和高的溶解性质极大程度提高了蛋白质的纯化效率。
另外,在化学药物制品的制备中,超临界CO2也有着广泛的应用。
一些过程包括超临界CO2作为溶剂;超临界CO2在化学反应过程中替代常规溶剂,成为更加环保的选择。
2. 超临界流体在食品加工、提取中的应用与其他化学领域不同,超临界流体在食品加工中的应用较早于化学和药物制品。
其中,超临界CO2用于咖啡因、茶叶、香料和调味品等高价值产品的提取是最为成功的例子。
与传统的提取技术相比,使用超临界CO2,除了可以保持高质量之外,还可以更好地保留原料的天然特色,成品更加清晰透亮,无毒无味,更加满足了消费者对于食品的需求。
超临界流体在环境中的应用
超临界流体在环境中的应用
引言
超临界流体是指在一定条件下,物质的温度和压力超过其临界点,物质从液态状态转变为可压缩的密度介于液态和气态之间的
状态。
超临界流体具有多种优越性质,可以广泛应用于环境领域。
一、超临界水氧化技术
超临界水氧化技术是一种将废水中的有机污染物分解为无机物
的高效处理方法。
超临界水氧化技术使用超临界水,将废水中的
有机污染物氧化为水和无害的小分子有机物,效率高,对环境友好。
超临界水氧化技术被应用于城市和工业废水处理。
二、超临界CO2技术
超临界CO2技术是一种使用超临界CO2作为替代溶剂进行分
离和制备的技术。
由于超临界CO2的兼容性好、低毒性、易回收
等特点,被广泛用于化学合成、制药、食品加工等行业。
超临界CO2技术具有低能耗、高效率,对环境无污染且回收利用率高等
优点,是一种高效且环保的技术。
三、超临界萃取技术
超临界萃取技术是一种将有机溶剂更换为超临界气体的提取方法,该技术适用于植物油、生物药品等领域。
相比传统的溶剂萃
取方法,超临界萃取技术具有能效高、原料利用率高、提取物品质好等优势。
四、超临界干燥技术
超临界干燥技术利用超临界流体将湿润物料中的水分蒸发,对物料进行干燥处理。
该技术比传统的热风干燥和真空干燥更为高效,能够大幅度降低能源消耗和产品质量损失。
结论
超临界流体作为新兴领域的研究方向,已经在环境领域的废水处理、废弃物回收、新能源等领域展现出良好的应用前景。
科学家们在超临界技术领域的不断尝试和探索,必将创造新的发展机遇,并为实现可持续发展做出贡献。
超临界流体技术的应用和发展
超临界流体技术的应用和发展超临界流体技术是一种利用高温高压的流体状态,从而获得特殊性质的技术,它具有很高的热扩散能力、低粘度、高可压缩性等特性,因此在化工、材料科学、环保等领域中有着广泛的应用。
一、超临界流体的基本概念和特性超临界流体是指高于其临界点温度和压力的流体,其物理性质与液态和气态存在明显的不同。
超临界流体具有热扩散能力强、粘度低和高可压缩性等特性,且溶解性能好,因此在多个领域中都有着广泛的应用。
二、超临界流体在化工领域中的应用1. 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是采用超临界流体来代替传统的有机溶剂进行萃取,它具有萃取效率高,反应速度快,对环境友好等优点,被广泛应用于化工、生物制药等领域。
2. 超临界流体反应技术超临界流体反应技术是指在超临界条件下,以超临界流体为溶剂进行反应处理。
这种技术可以实现多相反应的均相化,提高反应速率,有利于产物的迁移和分离,被广泛应用于化学反应、生物工程等领域。
三、超临界流体在材料科学中的应用1. 超临界流体成型技术超临界流体成型技术是利用超临界流体的高温高压和溶解能力,通过材料的固态变成液态再到气态的三态变换,实现对材料的成型加工。
这种技术被广泛应用于陶瓷、金属、高分子等材料的制备和加工领域。
2. 超临界流体沉积技术超临界流体沉积技术是一种新型的薄膜制备技术,其基本原理是利用超临界流体对材料的溶解作用,将物质通过气相沉积在基底上。
这种技术提供了制备高质量、高纯度薄膜的新方法,被广泛应用于电子器件、生物传感器等领域。
四、超临界流体在环保中的应用1. 超临界流体催化氧化技术超临界流体催化氧化技术是一种环保型的水处理技术,相比于传统的水处理技术,它具有催化剂使用量小、反应速度快等优点,被广泛应用于饮用水处理、污水处理等领域。
2. 超临界沉积氧化技术超临界沉积氧化技术是一种新型的空气污染物治理技术,其基本原理是利用超临界流体溶解空气中的有害气体,然后再将其通过氧化反应转化为无害物质。
超临界流体在环境保护中的应用前景
超临界流体在环境保护中的应用前景超临界流体是指在临界点以上、超过临界压力和温度的条件下存在的流体状态。
与常规气体和液体相比,超临界流体具有较高的溶解能力、较低的粘度和较高的扩散性,同时具备中介性质,使其在环境保护领域中具有广阔的应用前景。
一、超临界流体在废水处理中的应用前景1. 提高油水分离效率:由于超临界流体的溶解能力强,能够高效地将油脂溶解和分离出来,并可通过改变温度和压力等操作条件实现油水二相液体的快速分离。
2. 高效去除污染物:利用超临界流体对有毒有害溶质的高溶解能力,可实现高效去除水中的有机污染物、重金属离子等,提高废水处理效率。
3. 无二次污染:超临界流体废水处理过程中无需添加化学药剂,减少了二次污染的风险,对环境友好。
二、超临界流体在大气污染治理中的应用前景1. VOCs治理:超临界流体能够高效去除挥发性有机化合物(VOCs),可用于工业废气处理和室内空气净化,减少大气污染。
2. 煤烟脱硫:利用超临界流体对煤烟中的硫化氢进行高效净化,实现煤烟脱硫的同时减少大气污染物排放。
3. 无害化处理:超临界流体对有害气体和颗粒物具有较强的溶解能力,可以将污染物固化在流体中,实现无害化处理。
三、超临界流体在固体废物处理中的应用前景1. 有效去除重金属:超临界流体具有较高的扩散性和溶解能力,可用于废弃电子产品中的重金属回收和废弃物焚烧后的重金属去除。
2. 高效分离有价值物质:超临界流体可通过调节温度和压力等操作条件,实现与废弃物中的有价值成分的选择性溶解和分离,促进资源的回收利用。
3. 减少废物产生:超临界流体技术可将有机废物与溶剂高效混合,实现溶剂再生和无废液排放,从而减少固体废物的产生和环境污染。
四、超临界流体在清洁能源开发中的应用前景1. 超临界流体发电:利用超临界流体的高温高压特性,可实现高效发电,尤其适用于回收废弃热能或太阳能、地热能的利用。
2. 超临界流体储能:超临界流体具有较高的能量密度和稳定性,可作为储能介质用于电力系统的调峰需求,并提高可再生能源的利用率。
超临界流体技术及其应用
超临界流体技术及其应用超临界流体技术是一种在高压和高温条件下利用流体的特殊性质进行工艺处理的技术。
超临界流体是介于气体和液体之间的状态,具有与气体相似的流动性质和与液体相似的溶解性能。
由于其独特性质,超临界流体技术在化工、能源、材料等领域具有广泛的应用前景。
超临界流体技术的应用领域之一是超临界流体萃取。
超临界流体萃取是一种高效且环保的分离技术,可以应用于天然产物的提取、药物的制备等领域。
以咖啡因提取为例,传统的萃取方法需要使用有机溶剂,而超临界流体萃取可以利用二氧化碳等超临界流体作为溶剂,避免了有机溶剂对环境的污染。
此外,超临界流体萃取还具有选择性强、溶解度大等特点,可以更好地保留提取物的活性成分。
超临界流体技术的另一个应用领域是超临界流体深度脱脂技术。
传统的脱脂方法往往需要使用有机溶剂,存在着溶剂残留、环境污染等问题。
而超临界流体深度脱脂技术可以通过调节超临界流体的温度和压力,使其具有较高的溶解力和渗透力,可以高效地去除被脱脂物表面的油脂和杂质,脱脂效果更加彻底且无残留。
超临界流体技术还可以应用于超临界干燥领域。
传统的干燥方法往往需要加热和大量的气流,容易导致产品质量下降和能源浪费。
而超临界流体干燥技术利用超临界流体的高扩散性和低表面张力,可以在较低的温度下实现快速干燥。
同时,超临界流体干燥还可以避免产品表面的结块和脱色等问题,适用于对品质要求较高的产品。
超临界流体技术还可以应用于超临界流体反应、超临界流体制备纳米材料等领域。
超临界流体反应是指在超临界流体的条件下进行化学反应,由于超临界流体的高扩散性和高溶解度,可以提高反应速率和产物纯度。
超临界流体制备纳米材料可以通过调节超临界流体的温度和压力控制纳米颗粒的大小和形状,具有较好的可控性和均一性。
超临界流体技术具有独特的物化性质和广泛的应用前景。
通过利用超临界流体的溶解性、扩散性等特点,可以实现高效、环保、可控的工艺处理。
随着对环境友好和高效能源利用要求的不断提高,超临界流体技术必将在各个领域得到更加广泛的应用。
超临界流体技术在化学领域中的应用
超临界流体技术在化学领域中的应用超临界流体技术是一项新兴的化学技术,在化学领域中有着广泛的应用。
超临界流体技术是利用超临界流体的特殊性质,在化学反应、物质分离、成像学等方面获得了很多有益的结果。
本文将着重介绍超临界流体技术在化学领域中的应用,并探讨其未来的发展方向。
超临界流体的特性超临界流体是介于气态和液态之间的物质。
它在临界温度和临界压力下,具有一些特殊的物理特性。
比如常温下体积可以达到液体的1000倍以上,数值上介于气态和液态之间。
这些特性使超临界流体具有密度小、扩散性好、较低的粘度和表面张力等优良的物理特性。
因此,超临界流体被普遍认为是一种非常有前途的新型溶剂,包括在化工领域中的各种过程、物质分离和制备等方面。
应用于化学反应在化学反应中,超临界流体可以作为反应介质来代替传统有机溶剂。
溶剂的选择是一个重要的步骤,直接影响到反应的效率和选择性。
超临界流体对于极性和非极性溶剂的物质都有一定的溶解度,能够有效地解决反应废物的处理问题并减少环境污染。
此外,超临界流体反应具有高效、选择性和易操作等好处。
据研究表明,超临界流体反应可以提高反应速度和产物收率,并降低杂质的生成,加速分析的过程。
应用于物质分离除了在化学反应中的应用外,超临界流体也在化学物质分离及提纯过程中有着重要的应用。
传统物质分离的方法包括蒸馏、萃取、结晶等。
但是这些方法在分离效率和能源消耗方面都存在一定的局限性。
相比之下,超临界流体技术则具有较高的物质分离性能、选择性和成本效益。
超临界流体在物质分离过程中不仅可以选择性地分离一些杂质和有毒物质,而且还可以用于提高目标组分的纯度。
因此,超临界流体在制备高品质化学物质方面有着广泛的应用。
应用于成像学超临界流体技术在成像学领域中也有着广泛的应用。
与传统成像技术相比,超临界流体技术具有相对较高的成像分辨率和深度。
此外,超临界流体还具有无毒、良好的组织渗透性和水解性等优点。
这些特点使得它在医学检查、疾病治疗等领域中也有着广泛的应用,成为了一种新型的成像介质。
超临界流体技术应用手册
超临界流体技术应用手册一、概述超临界流体技术是一种先进的分离技术,广泛应用于化工、医药、食品等领域。
超临界流体是指温度和压力均超过其临界点的流体,具有许多独特的性质,如高溶解度、高扩散性等。
本手册旨在介绍超临界流体技术的原理、应用及设备,为相关领域的研究和应用提供参考。
二、超临界流体技术原理1. 临界点定义临界点是指流体在某一温度和压力下,气液相界面消失,成为单一相的点。
在这个点上,流体的密度和扩散系数达到最大值。
2. 超临界流体性质当流体的温度和压力超过其临界点时,流体称为超临界流体。
超临界流体具有高溶解度、高扩散性、低粘度等性质。
3. 超临界流体分离原理超临界流体分离技术主要利用流体的溶解度和扩散性差异,通过调节温度和压力,使不同组分在超临界流体中的溶解度和扩散系数发生变化,从而实现分离。
三、超临界流体技术应用1. 化工领域在化工领域,超临界流体技术可用于生产高纯度化学品,如乙醇、丙酮等。
通过调节温度和压力,可实现不同组分的分离和提纯。
2. 医药领域在医药领域,超临界流体技术可用于提取中药有效成分,提高药物纯度。
此外,还可用于制备脂质体、纳米药物等新型药物制剂。
3. 食品领域在食品领域,超临界流体技术可用于提取植物精油、制备速溶咖啡等。
此外,还可用于食品添加剂的合成和纯化。
四、超临界流体技术设备1. 设备类型超临界流体技术设备主要包括超临界萃取装置、超临界色谱仪等。
其中,超临界萃取装置是最常用的设备之一。
2. 设备结构和工作原理超临界萃取装置主要由萃取柱、高压泵、分离器等组成。
高压泵将液体二氧化碳或有机溶剂加压至超临界状态,然后与待分离的物质接触,溶解其中的成分。
通过调节温度和压力,可实现不同组分的分离。
分离后的物质经过分离器收集,而二氧化碳或有机溶剂则循环使用。
超临界流体萃取技术及其应用
超临界流体萃取技术及其应用
超临界流体萃取技术是一种利用超临界流体作为萃取剂的分离技术。
超临界流体是指在临界点以上,温度和压力都高于其临界值的流体。
超临界流体具有介于气体和液体之间的物理性质,具有高扩散性、低粘度、高溶解度和可调节性等优点,因此被广泛应用于化学、食品、医药等领域的物质分离和提取。
超临界流体萃取技术的应用非常广泛,包括:
1.食品工业中的萃取:超临界流体萃取技术可以用于提取植物中的营养成分和香料,如咖啡因、茶多酚、黄酮类化合物、芳香物质等。
2.医药工业中的提取:超临界流体萃取技术可以用于提取药物中的有效成分,如黄酮类化合物、生物碱、萜类化合物等。
3.化工工业中的分离:超临界流体萃取技术可以用于分离化学品中的杂质、回收有用物质,如萃取石油中的芳烃类化合物、回收溶剂中的有机物等。
4.环境保护中的应用:超临界流体萃取技术可以用于处理废水、废气中的有害物质,如萃取废水中的重金属、萃取废气中的有机物等。
总之,超临界流体萃取技术具有广泛的应用前景,可以用于提高物质分离和提取
的效率和纯度,同时减少对环境的污染,具有重要的经济和社会意义。
超临界流体技术的研究和应用
超临界流体技术的研究和应用超临界流体技术是指将液气临界点以上的物质,加压使其达到一定压力和温度,使其具有液体和气体双重性质的物质。
超临界流体技术是近年来发展迅猛的一种新技术,被广泛应用于科学研究、工业制造和生物医药等领域。
一、超临界流体技术的研究1. 超临界流体特性研究超临界流体具有很多特殊的物化特性,如密度小、扩散系数大、粘度小、热传导系数大等,这些特性对于超临界流体的应用具有很重要的意义。
因此,超临界流体的特性研究是超临界流体技术研究的前提。
2. 超临界萃取技术研究超临界萃取技术是利用超临界流体的特性,对各种物质进行萃取的一种新技术。
超临界萃取技术具有很多优点,如无毒害、处理快速等特点,因此它在食品、化工、制药等领域应用越来越广泛。
3. 超临界反应技术研究超临界反应技术是指利用超临界流体在高温高压下进行化学反应的一种新技术。
相对于传统的化学反应,在超临界环境下进行反应,不仅反应速度快,反应条件温和,而且产品纯度高,选择性好,是一种非常有前景的合成技术。
二、超临界流体技术的应用1. 超临界萃取技术在制药领域的应用超临界萃取技术在制药领域有非常广泛的应用,如对天然植物提取有效成分、酶提取和蛋白质纯化等。
利用超临界萃取技术可以有效提高药物的纯度和品质,降低药物生产成本。
2. 超临界流体技术在生物制药领域的应用生物制药领域在制备、纯化和分离等方面都需要高效、精确、经济的技术手段,超临界流体技术恰好可以满足这些需求。
超临界流体技术在生物制药领域的应用主要包括蛋白质分离、制备高纯度RNA和DNA等。
3. 超临界流体技术在新材料研究领域的应用超临界流体技术在新材料研究领域也有着非常广泛的应用。
超临界流体技术可以制备出很多新型材料,如高性能聚合物、高温超导材料等。
超临界流体技术还可以制备出一些特殊结构的非晶态材料,这些材料有着很好的应用前景。
总之,超临界流体技术是一种非常有前途的新技术,它在生物、材料、环保等领域都有着广泛的应用前景。
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。
1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
超临界流体的应用超临界流体是指操作温度及压力超过其临界温度及临界压力时的流体。
由于二氧化碳的临界温度接近室温,在分离或反应后可藉由减压而轻易地与其它物质分离,不会产生残留而造成环保及安全上的问题,因此超临界二氧化碳是绿色溶剂之一,用以取代传统的有机溶剂。
什么是超临界流体?物质通常具有大家所熟知的气、固、液三相,但当温度及压力超过其临界温度及临界压力时,就进入所谓的超临界流体状态。
在未达临界点前,常存在明显气、液两相之间的界面,但到达临界点时,此界面即消失不见。
有些物质在到达超临界流体相时,颜色也会由无色变成其它颜色,若再经减压或降温,又会回复气、液两相。
被称为「超」临界流体虽然只是温度及压力超过其临界点所产生的物质,但它确实是具有一些特性的。
一般而言,超临界流体的物理性质是介于气、液相之间的。
例如,黏度接近于气体,密度接近于液体,因密度高,可输送较气体更多的超临界流体,因黏度低,输送时所须的功率则较液体为低。
又如,扩散系数高于液体10至100倍,亦即质量传递阻力远较液体为小,因之在质量传递上较液体为快。
此外,超临界流体有如气体几无表面张力,因此很容易渗入到多孔性组织中。
除物理性质外,在化学性质上亦与气、液态时有所不同。
例如,二氧化碳在气体状态下不具萃取能力,但当进入超临界状态后,二氧化碳变成亲有机性,因而具有溶解有机物的能力,此溶解能力会随温度及压力而有所不同。
神奇的绿色溶剂由于大部分见诸于文献报导中的超临界流体在常压下均属气态,因之在使用后只要减压即会变回气相,而和其它固、液相的物质分离,故容易回收再使用,亦是使用超临界流体的优点之一。
在众多流体中,又以二氧化碳最常受到考虑,因其临界温度不过摄氏31.2度,接近室温,此外,临界压力也不算太高,约72.8大气压,又不具毒性,不会自燃,来源广且价格不高。
由于二氧化碳亦是温室气体之一,国际上未来很可能会管制其排放量,若能充分利用二氧化碳,对减量排放也有一定的帮助。
由于在室温下二氧化碳是气体,若以超临界二氧化碳作为溶剂,在处理后不会有残留的问题,因而可符合环保及卫生法规,也因此称为绿色溶剂。
除二氧化碳外,近年来超临界水也在废水处理及材料制备上受到相当的重视。
因此,本文较偏重说明此二种超临界流体的应用。
一九五○年代,美、苏等国即进行以超临界丙烷去除重油中的柏油精及金属,如镍、钒等,降低后段炼解过程中触媒中毒的失活程度。
但因涉及成本考量,并未全面实用化。
此后,利用超临界流体进行分离的方法曾沈寂了一段时间,直到一九七三及一九七八年第一次和第二次能源危机后,才又受到工业界的重视。
一九七八年后,欧洲陆续建立起以超临界二氧化碳作为萃取剂,以处理食品工厂中数以千万吨计的产品,例如,去除咖啡豆中的咖啡因,以及自苦味花中萃取出可放在啤酒内的成分。
须说明的是,利用超临界二氧化碳萃取咖啡因的技术较使用传统的三氯乙烯或二氯甲烷化学溶剂成本为高,但后者会有致癌之虞,而二氧化碳不会,使研究者得以务实地考虑在哪些情形下可利用超临界流体的特性而实用化。
很显然地,由于生活水平提高及时代进步,消费者对于健康、产品质量、环境及生态保护的要求也会日益增高,以有机溶剂处理药物及食品,将在世界各地逐渐被安全性更高、无毒、对环境无害的溶剂所取代。
这也是超临界流体萃取技术在医药、食品工业上最先商业化的原因。
目前全球商业化工厂约100家,每年成长大约百分之十。
一般物质在不同的温度及压力条件下,会呈现固态、液态和气态,即所谓的三相。
当温度及压力超过该物质的临界点时,物质即进入了超临界状态,此时流体已无如液相与气相共存时的明显界面,超临界流体兼具有如气体般的低黏度、高扩张系数、低表面张力,有如液体般的高密度、溶解能力,和对物质的溶解能力可随温度及压力改变等性质。
要咖啡不要咖啡因利用超临界二氧化碳去除咖啡因的制程不止一个,现就一特定制程,说明如何利用超临界二氧化碳,达到去除咖啡因的目的。
此制程分为三个阶段,第一阶段是利用干燥的超临界二氧化碳,萃取经焙炒过的咖啡豆中的香味成分,再经减压后放置于一特定区域。
此阶段可看出干燥的二氧化碳具选择性,不会萃取咖啡豆中的咖啡因,经减压后的二氧化碳,对香味成分的溶解度会大幅降低,由此可看出压力对溶解度的影响。
第二阶段为将减压的二氧化碳,经压缩并使其中带有定量水分后,再通入装有咖啡豆的槽中,此时因二氧化碳含有水,而水具有极性,可萃取出咖啡因,离开萃取槽后经减压,将咖啡因与二氧化碳分离。
第三阶段是利用超临界二氧化碳流体溶解放置于特定区域中的香味成分,再送回萃取槽,将香味成分放回咖啡豆中。
此三阶段皆显示超临界二氧化碳具高渗透力,可深入咖啡豆内部组织,此乃因低表面张力之故。
另亦显示改变二氧化碳的物理及化学性质,以及压力和温度是可影响溶解能力及对溶质的选择性。
提高物质的分离与纯化在临界点附近有一有趣的现象,称之为分子团。
以二氧化碳为例,在接近二氧化碳临界点时,每一溶质分子附近会有上百个二氧化碳分子向其靠拢,形成一团聚物,因之在溶质附近的密度较二氧化碳整体密度为高。
当逐渐偏离二氧化碳临界点时,靠拢的二氧化碳分子数会减少,在进入超临界流体区时,溶质分子附近的二氧化碳分子数目只有几个而已,此现象可由光谱仪所测得的波长变动加以证实。
藉由分子团的形成,也可达到分离纯化的目的。
例如,逆渗透法为一较有效去除水溶液中少量乙醇的方法,由于利用逆渗透法时须加压,故可趁加压时顺便在水溶液中加入二氧化碳,当操作温度及压力接近二氧化碳临界点时,乙醇分子会被二氧化碳分子所包围,而不易通过薄膜孔道。
在此情形下,通过薄膜的水溶液中乙醇含量相对地较未添加二氧化碳的逆渗透法为小。
晶圆表面清洗近年来,由于半导体蓬勃的发展,其所生产的电子信息及通讯产品大幅提升了科技水平及生活质量。
许多组件设计都朝更精细、更繁复及高密度方向发展,但伴随而来的即是如何有效且符合环保要求的晶圆表面清净,以提升良率及可靠度。
过去所用的清净方法,包括使用酸碱性溶液,虽然相当有效,但也衍生出一些问题,例如须使用大量纯水和化学试剂,这会造成产品及环境的污染,以及在处理后须费时的加以干燥。
而在新一代制程中,晶圆具有渠沟或高深宽比结构时,由于液体表面张力大,不易进入结构内部加以清洗且更不易干燥。
因此,近年来许多公司,如美国国际商业机器公司(IBM)、惠普公司(HP)、休斯(Hughes)及日本SRC株式会社等,即利用超临界流体低黏度、高扩散性、低表面张力等特性,开发出以二氧化碳为清净剂的制程。
虽然目前仍属开发阶段,但已显示确可克服前述使用水溶液的问题。
取代臭氧层的杀手—-氟氯碳化合物除晶圆清净外,超临界态及高压液态的二氧化碳亦可用来洗涤航空电子与导航组件、取代衣物干洗所用的氟氯碳化合物或石油系溶剂、再生使用过的活性碳,以及处理被重金属或毒性化学物污染的土壤、高分子中残留溶剂及反应物等。
很显然地,使用二氧化碳可降低致癌的可能性及取代被蒙特娄议定书(一九八七年各国在加拿大蒙特娄市决议将五种氟氯碳化合物及三种海龙列为管制物,以降低对臭氧层的破坏)禁用的氟氯碳化合物,且不会如石油系溶剂那么地会自燃及具易爆性。
当然,开发任何一制程绝非只单纯地利用上面所说的一些特性,其中有许多地方仍需投入相当多的研究,例如,简化制程并使设备体积缩小、降低操作压力、在符合环保及卫生要求下加入共溶剂,以提升二氧化碳溶解力、缩短清洗时间、并可连续操作等。
以二氧化碳超临界流体清洗硅晶圆转载自洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室二○○二年七月二日新闻报导产制微米及奈米粒子奈米技术已成为廿一世纪科技与产业发展最主要驱动力之一,各先进国家无不将其纳入优先发展的范围。
利用超临界或次临界流体亦可制备微米(10-6米)及奈米(10-9米)粒子,所采取的操作方式则视溶解度而有所不同。
若是超临界流体可以溶解的溶质,则可利用喷嘴使之瞬间减压而获得极大的过饱和度,以生成固体溶质。
通常藉由喷嘴尺寸及其前后的温度和压力的设计,可在10-8至10-5秒间即产生大于105的过饱和度,因而可获得极微小且分布均匀的颗粒,亦可获得如圆球或纤维状的不同的晶形。
快速喷洒方法较传统机械研磨及溶液结晶有利之处是:不会有高热产生,适用于热敏感性的物质;所用的流体在常压下为气体,故不会有溶剂残留的问题;由于制程中产生极高的过饱和度,故可控制粒径及其分布。
此外,在药物释放控制中常须均匀分布的微米圆球体,如1.0微米的聚乳酸,已证实用快速喷洒法可达到此一目的。
十多年前,有人观察到将压缩的流体溶于有机溶剂中,会造成溶剂的膨胀。
例如,将55大气压的二氧例,可藉由硝酸银水溶液在超临界二氧化碳流体中化碳在摄氏25度时溶于甲苯中,会造成甲苯体积膨胀形成微乳液,再经还原反应而制得5~15奈米的银颗至原来的3.5倍。
在此情形下,原溶于甲苯中的有机固粒。
体与甲苯间的亲和力即会下降而沈积出来,称为压缩流体反溶剂沈积法。
用此法亦可获得次微米及微米的球形晶体。
以制作数字激光视盘片的高分子环烯共聚物为例,在摄氏25度及63大气压下,藉由二氧化碳作为反溶剂,此共聚物可自甲苯溶液中以0.1~0.8微米的圆形球体沈积出来。
由于超临界二氧化碳并不会溶解无机物及金属,是否可利用超临界流体获得奈米无机物或金属呢?答案是可以的。
以制造奈米金属为例,常采用的方法是微乳液或逆微胞法,由于二氧化碳在超临界状态下具亲有机性,以其替代有机溶剂,藉由还原反应,奈米金属可在有限大小的微胞中形成,进而制得奈米金属。
以银为例,可藉由硝酸銀水溶液在超臨界二氧化碳流體中形成微乳液,再經還原反應而製得5∼15奈米的銀顆粒。
良好的有机溶剂替代品如前所述,超临界二氧化碳流体可以取代有机溶剂,因此亦可用来进行化学反应。
事实上,包括氢化、氧化、烷化、酯化、酵素、裂解、高分子等非均相催化反应均已有所报导。
综合而言,在超临界状态下操作,具有许多优点。
例如,与液相反应相较,由于超临界流体具有较大扩散速率,因此在多孔性固体触媒中及界面间的质传阻力相对减少。
而与气相反应相较,因超临界流体密度高,可增加在反应器内的停滞时间,故可使用连续式的操作。
同时,超临界流体具有溶解力,某些导致触媒中毒的物质会被它带走,增加触媒的寿命。
以氢化及氧化反应为例,由于氢和氧不易溶解于液相中,通常以气、液、固三相方式操作,很明显地,只要多一相存在,便会产生质量传送的阻力。
若以超临界流体作为载体,它会和氢或氧互溶,因此只要流体和固体两相即可进行反应,加上超临界流体较液体溶液更易将反应物带到多孔触媒内的活性位置,反应速率也可大幅提升。
就脂肪酸的氢化反应而言,在超临界丙烷中进行反应,反应速率可较三相操作提升400倍之多。
又以甲苯与丙烯的烷化反应生成对异丙基甲苯为例,在常压气相操作下,丙烯裂解量约为40%,以致触媒上易结成焦碳而降低活性。