超临界流体技术在环境保护领域中应用

超临界流体技术在环境保护领域中的应用摘要：随着现代社会的发展，环境污染问题已日趋严重。为了

有效地解决这一问题，许多新技术被引入到环境保护领域中。超临界流体技术就是其中之一。超临界流体技术因为其经济、快速和高效等特点，近年来发展迅速。本文即介绍超临界流体的特性和超临界流体技术（超临界萃取、超临界水氧化和超临界色谱）在环境保护领域中的应用。

关键词：超临界流体技术，超临界萃取，超临界水氧化，超临

界色谱，环境保护

abstract: with the development of modern society, the environmental pollution has become more and more serious. in order to effectively solve the problems, many new technology is introduced to the environmental protection in the field. supercritical fluid technology is one of them. supercritical fluid technology because its economy, rapid, efficient and other characteristics, developed very rapidly in recent years. this paper introduces the characteristics of that supercritical fluid and supercritical fluid technology (supercritical fluid extraction, supercritical water oxidation and supercritical fluid chromatography) in the environmental protection field of application.

keywords: supercritical fluid technology, supercritical

fluid extraction, supercritical water oxidation, supercritical fluid chromatography, environmental protection

中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号：

1. 前言

随着社会的进步和人们生活水平的提高，环境污染问题越来越受到广泛地关注，而且各国政府对于有毒、有害废物的处理提出了更高的要求，制定了更为严格的环保标准。目前许多有毒废物、生物污泥和有机废水的治理，利用传统技术不甚奏效或过程繁杂、费用较高，因此，开发新型实用的环保处理技术是非常必要的。超临界流体技术是利用超临界流体(supercritical fluid,scf)的特性逐渐发展起来的一门新兴技术，由于其具有节能、高效、选择性可调等特点，受到国内外环保学者的瞩目。先进工业国家竞相开发，已在环境监测、环境分析以及废物处理等方面得到广泛的应用，取得了突破性进展，欧美一些发达国家已将超临界流体技术如超临界水氧化法等实现了工业化。我国在超临界流体技术方面研究较少，大多处于实验阶段。目前，用于环境保护方面的超临界流体技术主要有3个方面、即超临界流体萃取 (supercritical fluid extraction，sfe)；超临界水氧化(supercritical water oxidatton，scwo)和超临界流体色谱(supefcritical fluid chromatography，sfc)。

1.1 超临界流体的特性

超临界流体(supercritical fluid, scf)是一种被加热和压缩至临界温度与临界压力以上的流体。早在1897年人们就发现，超临界流体状态的压缩气体对固体物质具有特殊的溶解能力[1]。超临界里流体之所以具有这种溶解能力是因为流体在超临界状态下

具有与液体相近的密度，不但如此，超临界流体还具有与气体相当的扩散系数和较低的粘度，scf分子扩散系数比一般液体高10-100倍，十分有利于传质和热交换。这就赋予了超临界流体对物质良好的溶解能力和与众不同的分离效果。scf另一重要特点是可压缩性，温度或压力较小的变化可引起scf的密度发生较大的变化。大量的研究表明，scf的密度是决定其溶解能力的关键因素，改变scf的密度可以改变scf的溶解能力。利用这一性质，可以通过改变系统的温度或压力来改变scf对物种的溶解能力，使物种分离开来，从而提高物种间的分离速度[2]。

1.2常用scf性质

在环境保护中常用的scf有水、co2、氨、乙烯、丙烷、丙烯等，由于水和co2化学性质稳定，且无毒、无臭、无色、无腐蚀性，因此是最常用的scf。

co2目前公认的临界压力pc=7.185mpa，临界温度tc=31.1℃[3]，其相对比较容易达到，且临界温度接近室温，比较温和，所以被广泛地用作超临界萃取的溶剂。

水的临界压力pc=22.1mpa，临界温度tc=374℃，超临界水的性

质和常温常压下水的性质有很大差别，超临界水对非极性有机物质如烃类、有机氯等具有良好的溶解能力，几乎可以完全互溶。相反，它对于无机物质的溶解能力则急剧下降，也就是说，原来溶解在水中的无机物可由水中析出。

此外，o2、n2等气体在超临界水中的溶解度空前提高，可以完全互溶而成为单一相。超临界水的粘性低和扩散性高，传输性能很好。由于超临界水的以上特点，以其为反应介质的技术被广泛地应用于环境能源的各个领域，如用超临界水氧化处理废水、以超临界水为介质对煤、重质油等矿物燃料进行转化和改质从而生产轻质清洁的液体燃料等等。

2.sfc在环境保护领域的应用现状

2.1 超临界流体萃取（sfe）技术

2.1.1 超临界流体萃取的原理

超临界流体萃取技术的原理是利用温度和压力对scf溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将scf与待分离的物质接触，使其有选择性地萃取其中某一组分，然后借助减压，升温的方法，使scf变为普通流体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离净化的目的。

2.1.2 超临界流体萃取技术在环保方面应用的形式

目前，sfe技术对于废物的处理技工艺的不同主要有两种形式。一种是直接接触法，即将scf直接与被污染物相接触除去其中的有害成分。直接接触法不仅对高浓度废水有很好的去除效果，而且对