超临界流体
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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]。
超临界流体萃取