超临界二氧化碳萃取技术在几个方面的应用

湖北民族学院

本科生文献综述

题目超临界二氧化碳萃取技术的

应用

作者所在系别化学与环境工程学院

作者所在专业化工与制药

作者所在班级0408405

作者姓名简丹

作者学号**********

指导教师姓名李国祥

指导教师职称博士

完成时间2011 年 5 月

超临界二氧化碳萃取技术的应用

简丹

（湖北民族学院化学与环境工程学院，恩施 445000）

摘要：本文系统的介绍了超临界二氧化碳萃取技术在环境领域，放射性金属离子萃取领域，油脂工业中的应用与发展现状，对超临界二氧化碳萃取技术在这三个方面应用所遇到的问题做了总结，并对未来的发展做了展望。

关键词：超临界二氧化碳;萃取；放射金属离子；油脂工业

Application of supercritical CO2 extraction

in some fields

Jian dan

(Hubei University for Nationalities School of Chemistry and Environmental Engneering,Enshi 445000,China)

Abstract:This artical systematically introduces application of supercritical CO2 extraction in the fields of environment,extraction of radioactive metals，oil industry.This artical also introduces the present development situation and tendency in these fields.

Key words:CO2-SFE;environment; extraction ofradioactive metals；oil industry

1、前言

超临界流体二氧化碳萃取（supercritical CO2 extraction ,CO2-SFE或CO2-SCFE）技术是超临界流体萃取(superccritical fluid extraction,SCEF或SEF)技术的一种，由于CO2具有无毒、无味、无臭、化学惰性，超临界点低(Tc=31·1℃,Pc=7·28 MPa），不污染环境和产品，廉价易得，不易染易爆，使用安全等诸多优点，所以CO2已经成为工业上和首选的绿色萃取剂，成为超临界萃取技术最重要的应用技术[1]。CO2-SFE的研究在国内研究起步晚，现在有关CO2-SFE的应用主要集中在环境，放射金属离子萃取，油脂工业，

本文就目前国内在这三个领域的现状和前景作一综述。

2、超临界二氧化碳萃取技术在环境领域的应用

CO2作为温室气体越来越受到世界的关注，而最核心的问题就是温室气体的控制，事实上，只要有好的技术，二氧化碳是可以转化成巨大的可再生资源[2]。超临界二氧化碳技术就是在这个领域中一个非常好的应用，倍受亲睐，它不仅本身无毒、无污染，而且在应用过程中产生的污染也很少，所以利用超临界二氧化碳流体作为溶剂提取分离污染物证越来越多的应用于环境污染治理中。超临界流体萃取技术用于环境污染的综合治理，尤其能在三废处理方面发挥较大的作用。

1.1 取代传统的萃取剂，减少二次污染

工业上，传统工艺中大都根据相似相溶原理采用有机溶剂作为萃取剂，但是有机溶剂在液液萃取或是固相萃取中总会或多或少带来一些环境问题，比如比较显著的废溶剂的回收问题。二次污染严重影响人们的日常生活和工作，CO2是较容易提纯与分离的气体,因此萃取物几乎无溶剂残留,也避免了溶剂对人体的毒害和对环境的污染。如脱去咖啡中的有害成分咖啡因，传统的萃取剂为有毒副作用的二氯乙烷，产生二次污染[3]，而采用超临界CO2作为萃取剂，当有机物质荣誉超临界二氧化碳时，很容易回收，也容易操作，避免了二次污染。

1.2 超临界二氧化碳萃取技术处理废水

在二氧化碳萃取技术处理废水方面，已有不少科学家发表研究成果，如武正华用超临界二氧化碳处理电镀行排出的有毒含氰废水,研究表明:在压力为10~15 MPa,萃取温度30~50℃,萃取时间为20~30 mi时,去除效率达70%[4]；Y.Ikushima等用超临界二氧化碳从污染水体中萃取有机物,实验结果表明,超临界二氧碳能在很短的时间内将有机氯化物完全萃取出来[5]。

处于临界状态下的二氧化碳具有较强的渗透能力和较高的溶解能力，所以萃取能力也因此较强，可利用二氧化碳的这一特性使有机废水流经萃取塔后达到分离脱除的目的。二氧化碳经处理后可以重复使用。

1.3 超临界二氧化碳在土壤修复方面的应用

科学家们在探索研究修复被有机污染物污染过的土壤的过程中，尝试了很多的方法，有物理、化学以及生物的方法[6]，但是都没有成功的客服这一问题。后来有些国家提出并开始研究将超临界二氧化碳萃取技术应用于土壤修复[7]~[11]，有科学家通过实验发现，在可

接受的温度、压力和溶剂消耗条件下，超临界二氧化碳能分理处土壤中的全部污染物，在处理受污染土壤后，二氧化碳可通过减压排入大气或导入气罐中，使土壤中无残留二氧化碳。这是在修复被有机污染物污染的土壤领域的一个重大的突破。

1.4 超临界二氧化碳萃取技术在环境领域的其他应用

超临界二氧化碳萃取技术在环境领域的应用远远不止以上提到的，它还有更加广泛的应用，如超临界二氧化碳可作为再生活性炭、合成树脂的理想溶剂。这是一种十分经济的再生手段，且不污染环境[12]。另外，超临界二氧化碳在环境监测中也有应用，在治理环境污染的过程中，样品的前处理及检测技术占有重要的地位[13]，特别是在探索不产生二次污染的分离、富集及测试方法,已成为国内外环境工作者研究的热点课题。

1.5 超临界二氧化碳萃取技术在环境领域中的应用前景

超临界二氧化碳萃取技术已经慢慢的应用于处理被污染的水体和土壤，在环境监测与分析方面的作用也越来越突出。目前，就国内来说，土壤/沉积物面临日益严重的污染问题；水体中的污染物也越繁杂难以处理;同时核废料的分析和处理越来越被人们所重视,所以对于超临界二氧化碳萃取技术在环境领域应用的研究是必须而且迫切的。

2、超临界二氧化碳萃取技术在放射性金属离子萃取中的应用

核废料的处理一直是各国研究的一个重要课题，处理不好将对环境造成极大的危害。近年来，人们逐渐意识到这些金属离子对生活的影响，所以引起了重视，利用SC-CO2作为介质的金属分离技术越来越受到关注，科学家们也在这方面努力，开始尝试使用超临界二氧化碳（SC-CO2）作为溶剂进行萃取、分离和反应[14]~[15]。

2.1 SC-CO2萃取镧系和锕系元素

固体或液体物质里的镧系和锕系元素在SC-CO2中可以用鳌合剂（例如β-二酮）萃取出来。β-二酮是超临界萃取中使用最广泛的螯合剂之一。常见的β-二酮类包括乙酰丙酮(AA)、三氟乙酰丙酮(TFA)、六氟乙酰丙酮(HFA)、噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)和FOD(heptafluor obutanoyl pivaoylmethane)。

2.2 超临界二氧化碳萃取锶和铯

在文献中，用冠醚将碱金属和碱土金属从水溶液中萃取到有机相中的选择性萃取方法是常见的。由于冠醚配合物在SC-CO2中溶解度比较小，因而将配体氟化是增加金属配合物在CO2中溶解度的一种方法。另外一种方法就是使用相应的含氟阴离子将冠醚–金属配合物作为离子对萃取到SC-CO2中。这种方法是利用冠醚的空腔将金属离子包含在其中，然后通过萃取冠醚达到萃取金属离子的目的。