超临界流体萃取技术及其在环境监测中的应用
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超临界流体萃取技术在环境工程中的应用分析摘要: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。
本文首先简要介绍了超临界流体萃取技术的基本原理和应用状况,随后重点分析了超临界流体萃取技术在废水治理、大气污染物治理以及固体废弃物治理中的应用。
希望这些观点能够有效提升环境保护工程的长远发展,促进我国的生态文明建设。
关键词:超临界流体萃取技术;环境工程;污染治理1.超临界萃取技术最基本的超临界萃取工艺是先经过升压安装使溶剂到达超临界形态,然后超临界流体进入萃取器接触预加载的原料,并在超临界温度T1和压力P1的条件下提取目标溶质。
溶解在超临界流体中的萃取物在超临界流体从萃取器顶部分离后经过降压阀来节流膨胀,降低萃取物在流体中的溶解度,萃取物和溶剂便可在分离器中分离。
然后溶剂变成气体或超临界状态离开分离器,再通过加压装置加压到超临界状态,并重复上述提取分离步骤,经过多次循环,就可达到预期值。
超临界萃取技术属于高效节能技术。
因为超临界流体具备相对于纯液体较低的黏度和较大的扩散系数,且外表张力为零,因此,超临界流体较有机物溶剂更容易扩散浸透进入多孔基质内对溶质实现高效萃取。
超临界流体萃取技术因为是循环进行的一项技术,所以他可以降低成本减少污染排放,而且相比于一般的液-液萃取精馏技术,超临界流体萃取技术在溶剂分离和回收方面也有着很大的优势。
还有在面对分离热敏质物质时,可以实现对产品无溶剂残留。
例如超临界CO2的萃取技术就是无毒无味的一项技术,并且还抗氧化灭菌,因而就无需担忧产品在面对低温时会有合成的效果,保障了产品稳定性的纯度。
2.超临界流体的特性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。
湖南农业大学研究生课程论文学院:食品科技学院年级专业:07级营养与食品卫生学姓名:邓婷婷学号:s200700293 课程论文题目:超临界CO2流体萃取技术及其应用概述课程名称:现代食品分析技术评阅成绩:评阅意见:成绩评定教师签名:日期:年月日超临界CO2流体萃取技术及其应用概述学生:邓婷婷(07级食品科技学院营养与食品卫生专业,学号s200700293)摘要:本文介绍了超临界CO2流体萃取技术的萃取原理、特点、基本流程及其影响萃取的因素,对此技术在食品、医药、农药残留分析、化工等方面的应用进行了简要概述,并展望了今后的发展。
关键词:超临界CO2流体萃取技术原理特点流程影响因素应用超临界流体萃取(supercritical fluid extraction)简称SCFE,是利用超临界状态的流体具有强溶解能力而对物质进行提取分类的技术。
1897年,Hannay和Hogarth发现了超临界乙醇异乎寻常的溶解特性[1]。
近20年来,超临界流体萃取技术开始应用于工业实践并引起广泛关注,现已应用于食品、医药、化工、石油、和香料等领域。
1 超临界CO2流体萃取基本原理超临界流体是物质处于其临界点(Tc、Pc)以上状态时所呈现出的一种高压、高密度,具有气液两重性的液体。
超临界CO2萃取技术就是以超临界状态的CO2流体为溶剂,利用超临界CO2在临界点附近所具有的高渗透性、高扩散性和高溶解能力,对萃取物中的目标组分进行提取分离,从而达到分离精制的目的[2]。
超临界CO2流体对溶质的溶解度取决于其密度,当在临界点附近,压力和温度发生微小的变化时,密度即发生变化,从而会引起溶解度的变化。
因此,将温度或压力适当变化,可使溶解度在100-1000倍的范围内变化,因而具有较高的溶解性[2]。
一般情况下,超临界CO2流体的密度越大,其溶解能力就越大。
在恒温下随压力升高,溶质的溶解度增大;在恒压下随温度升高,溶质的溶解度减小。
利用这一特性可从物质中萃取某些易溶解的成分。
超临界萃取的技术原理及应用一、超临界萃取的技术原理利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。
在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。
当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
超临界CO2是指处于临界温度与临界压力以上状态的一种可压缩的高密度流体,是通常所说的气、液、固三态以外的第四态,其分子间力很小,类似于气体,而密度却很大,接近于液体,因此具有介于气体和液体之间的气液两重性质,同时具有液体较高的溶解性和气体较高的流动性,比普通液体溶剂传质速率高,并且扩散系数介于液体和气体之间,具有较好的渗透性,而且没有相际效应,因此有助于提高萃取效率,并可大幅度节能。
超临界CO2的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。
由于密度是溶解能力、粘度是流体阻力、扩散系数是传质速率高低的主要参数,因此超临界CO2的特殊性质决定了超临界CO2萃取技术具有一系列的重要特点。
超临界CO2的粘度是液体的百分之一,自扩散系数是液体的100倍,因而具有良好的传质特性,可大大缩短相平衡所需时间,是高效传质的理想介质;具有比液体快得多的溶解溶质的速率,有比气体大得多的对固体物质的溶解和携带能力;具有不同寻常的巨大压缩性,在临界点附件,压力和温度的微小变化会引起CO2的密度发生很大的变化,所以可通过简单的变化体系的温度或压力来调节CO2的溶解能力,提高萃取的选择性;通过降低体系的压力来分离CO2和所溶解的产品,省去消除溶剂的工序。
在传统的分离方法中,溶剂萃取是利用溶剂和各溶质间的亲和性的差异来实现分离的;蒸馏是利用溶液中各组分的挥发度的不同来实现分离的。
超临界流体萃取的原理和应用一、超临界流体萃取的原理超临界流体萃取是一种利用超临界流体对物质进行分离和提取的技术。
所谓超临界流体,是指在高于其临界温度和临界压力条件下的流体状态。
在这种状态下,超临界流体既具有气体的低粘度和高扩散性,又具有液体的高溶解力和可控性。
超临界流体萃取的基本原理是通过调节温度和压力,使超临界流体的密度和溶解力发生变化,从而实现对目标物质的选择性提取。
超临界流体萃取的主要原理包括溶解度变化原理、扩散速率变化原理和传质机理变化原理。
1. 溶解度变化原理超临界流体的溶解力随温度和压力的变化而变化。
通过调节温度和压力,可以使溶解度增大或减小,从而实现对目标物质的选择性提取。
当温度和压力适当增大时,超临界流体的溶解力会增大,有助于提高目标物质的萃取效率。
2. 扩散速率变化原理超临界流体的扩散速率比常规溶剂要快得多。
基于扩散速率变化原理,超临界流体可以更快地进入被提取物质的内部,提高物质的提取速率。
此外,超临界流体的扩散速率还受到温度和压力的影响,可以通过调节参数来控制提取速率。
3. 传质机理变化原理超临界流体的传质机理与常规溶剂有所不同。
超临界流体通过质量传递和热传递来实现物质的提取和分离。
传质机理的变化使得超临界流体的提取效率更高,同时还可以减少对环境的影响。
二、超临界流体萃取的应用超临界流体萃取技术在许多领域都有广泛的应用,主要包括化学、食品、药物和环境等。
1. 化学领域超临界流体萃取技术在化学合成、催化反应、分析测试等方面有着重要的应用。
超临界流体可以作为溶剂或反应介质,用于提取和分离化学物质,提高反应速率和选择性,减少催化剂的使用量。
2. 食品领域超临界流体萃取技术可以用于提取天然食品成分,如咖啡因、花青素、香料等。
相比传统的有机溶剂提取方法,超临界流体萃取技术具有高效、环保、无残留等优点,被广泛应用于食品加工和营养保健等领域。
3. 药物领域超临界流体萃取技术在药物研发、制备和分析中有着重要的应用。
超临界流体萃取技术及其应用摘要:超临界流体萃取作为一种新型分离技术,越来越受到各行业关注和重视,并已广泛应用于医药、食品、化妆品及香料工业等领域。
本文对超临界流体萃取技术进行了评述,主要从超临界流体萃取技术原理、工业应用及其强化过程等几个方面。
介绍了国内外关于超临界流体分离技术最新研究动态,最后针对超临界萃取技术应用现状,探讨了其目前存在问题及应用前景。
关键词:超临界流体萃取;工业应用;应用前景Abstract: As a new separation technology, supercritical fluid extraction has get more and more attention from all walks of life, and it has been widely used in pharmaceutical, food, cosmetics, perfume industry and other fields. This article reviewed present application and research status of supercritical fluid extraction technology both at home and abroad, mainly in industrial applications of supercritical carbon dioxide extraction technology and strengthening processes. The latest studies on supercritical fluid extraction technology were introduced. Finally based on Chinese present situations of the technology, the existing problems and application prospects were discussed.Key words: Supercritical fluid extraction;Industrial application;Application prospect超临界流体( Supercritical Fluid 即SCF ) 即指是物体处于其临界温度和临界压力以上状态时,向该状态气体加压,气体不会液化,只是密度增大,具有类似液体性质。
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。
超临界流体萃取技术及其应用简介一、本文概述《超临界流体萃取技术及其应用简介》一文旨在全面介绍超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,简称SFE)这一先进的分离和提取技术,以及其在各个领域的广泛应用。
本文将概述超临界流体萃取技术的基本原理、特点、优势以及在实际应用中的成功案例,从而揭示这一技术在现代科学和工业中的重要地位。
超临界流体萃取技术利用超临界流体(如二氧化碳)的特殊性质,通过调整压力和温度实现对目标组分的有效提取。
与传统的提取方法相比,超临界流体萃取具有操作简便、提取效率高、溶剂残留低、环境友好等诸多优点,因此受到广泛关注。
本文将从理论基础入手,详细阐述超临界流体萃取技术的原理及其在不同领域的应用。
通过案例分析,我们将展示这一技术在医药、食品、化工、环保等领域取得的显著成果,以及其对现代工业发展的推动作用。
我们将对超临界流体萃取技术的发展前景进行展望,以期为读者提供全面的技术信息和应用参考。
二、超临界流体萃取技术的基本原理超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,简称SFE)是一种先进的提取分离技术,其基本原理是利用超临界状态下的流体作为萃取剂,从目标物质中分离出所需组分。
超临界流体指的是在温度和压力超过其临界值后,流体既非液体也非气体的状态,具有介于液体和气体之间的独特物理性质,如密度、溶解度和扩散系数等。
在超临界状态下,流体对许多物质表现出很强的溶解能力,这主要得益于其特殊的物理性质。
通过调整温度和压力,可以控制超临界流体的溶解能力和选择性,从而实现对目标组分的有效提取。
常用的超临界流体包括二氧化碳(CO₂)、乙烯、氨等,其中二氧化碳因其无毒、无臭、化学性质稳定且易获取等优点,被广泛应用于超临界流体萃取中。
在超临界流体萃取过程中,目标物质与超临界流体接触后,其中的目标组分因溶解度差异而被选择性溶解在超临界流体中。
超临界流体萃取技术及其在环境监测中的应用摘要:本文简述了超临界流体苹取技术的发展历史并介绍了它的应用原理, 萃取的过程以及它的优点和不足之处,对其在环境监测中应用做了重点介绍, 并对其的发展及大围的应用提出了自己的看法。
关键词:超临界流体苹取技术原理环境监测展望一.超临界流体萃取技术的发展史早在19世纪中期就有过关于超临界流体对液体和固体物质有显著溶解能力的报道,1879 年, 英国科学家Hannay 和Hogarth 发现处于超临界条件下的乙醇对一些高沸点的物质如氧化钴、碘化钾、溴化钾等具有显著的溶解能力,但系统压力下降时,这些无机盐又会被沉降出来。
1936年有学者首次用高压丙烷对重油脱沥青;20世纪40年代就有人开始从事超临界流体的学术研究;超临界流体( SCF) 具有与液体相近的密度和与气体相近的黏度, 扩散系数为液体的10 倍-100 倍,因此对许多物质有较好的渗透性和较强的溶解能力。
可以作SCF 的物质很多, 如甲醇、乙醇、氨、苯、甲苯、甲乙醚、二氧化碳和水等, 其中二氧化碳以其临界温度和压力低、安全无毒、不可燃及廉价易得等独特的优势占主导地位[1]。
超临界流体萃取技术的提出是在20世纪中后期,20 世纪50 年代, 美国率先从理论上提出了超临界流体用于萃取分离的可能性, 并于20 世纪70 年代通过超临界二氧化碳( SC-CO2)萃取乙醇验证了自己的理论。
之后, 德国用SC-CO2代替己烷和甲醇萃取除虫菊酯获得成功[2]。
到了20世纪70年代超临界流体萃取作为一种新工艺才开始受到人们的关注。
这是基于德国的Zosel博士,他利用超临界流体CO2从咖啡豆中成功地提取了咖啡因[3]。
早期人们主要是对超临界流体的相行为变化和性质进行研究,其萃取技术主要是应用于化工、石油等工业领域,随着超临界流体萃取技术的进一步研究,在日本、美国、德国等发达国家陆续建立起了一些中小规模的超临界技术生产厂家,从整个世界来看,超临界流体萃取技术作为一项正在迅速兴起的新型分离技术, 已在石油化工、化工、医药、生物、食品、瓷等领域进行了广泛的研究和应用, 并在从石油残渣中回收油品、咖啡中脱咖啡因和啤酒花中提取有效成分方面实现了工业化[4]。
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。
超临界流体萃取技术及其在环境监测中的应用姚宁波摘要:本文简述了超临界流体苹取技术的发展历史并介绍了它的应用原理, 萃取的过程以及它的优点和不足之处,对其在环境监测中应用做了重点介绍, 并对其的发展及大范围的应用提出了自己的看法。
关键词:超临界流体苹取技术原理环境监测展望一.超临界流体萃取技术的发展史早在19世纪中期就有过关于超临界流体对液体和固体物质有显著溶解能力的报道,1879 年, 英国科学家Hannay 和Hogarth 发现处于超临界条件下的乙醇对一些高沸点的物质如氧化钴、碘化钾、溴化钾等具有显著的溶解能力,但系统压力下降时,这些无机盐又会被沉降出来。
1936年有学者首次用高压丙烷对重油脱沥青;20世纪40年代就有人开始从事超临界流体的学术研究;超临界流体( SCF) 具有与液体相近的密度和与气体相近的黏度, 扩散系数为液体的10 倍-100 倍,因此对许多物质有较好的渗透性和较强的溶解能力。
可以作SCF 的物质很多, 如甲醇、乙醇、氨、苯、甲苯、甲乙醚、二氧化碳和水等, 其中二氧化碳以其临界温度和压力低、安全无毒、不可燃及廉价易得等独特的优势占主导地位[1]。
超临界流体萃取技术的提出是在20世纪中后期,20 世纪50 年代, 美国率先从理论上提出了超临界流体用于萃取分离的可能性, 并于20 世纪70 年代通过超临界二氧化碳( SC-CO2) 萃取乙醇验证了自己的理论。
之后, 德国用SC-CO2代替己烷和甲醇萃取除虫菊酯获得成功[2]。
到了20世纪70年代超临界流体萃取作为一种新工艺才开始受到人们的关注。
这是基于德国的Zosel博士,他利用超临界流体CO2从咖啡豆中成功地提取了咖啡因[3]。
早期人们主要是对超临界流体的相行为变化和性质进行研究,其萃取技术主要是应用于化工、石油等工业领域,随着超临界流体萃取技术的进一步研究,在日本、美国、德国等发达国家陆续建立起了一些中小规模的超临界技术生产厂家,从整个世界来看,超临界流体萃取技术作为一项正在迅速兴起的新型分离技术, 已在石油化工、化工、医药、生物、食品、陶瓷等领域进行了广泛的研究和应用, 并在从石油残渣中回收油品、咖啡中脱咖啡因和啤酒花中提取有效成分方面实现了工业化[4]。
而将其应用于环境保护则是一个新的研究方向, 受到各国学者的瞩目[5-6]。
我国在超临界流体萃取技术方面的研究起步比较晚,在20世纪80年代初才被引进我国,在医药、食品和化工领域有较快的发展,尤其在生物资源活性有效成分的提取研究方面比较广泛,但在设备的研究等方面却相对落后。
我国于1993年自行研制出第一台超临界流体萃取机,与国外的设备相比,自动化程度不高,而且控制精度不够,但是从总体上说,经过近30 年的研究, 我国在超临界流体萃取技术方面的研究还是取得了很大的成就[7]。
二.超临界流体萃取的概念及工作原理超临界流体萃取技术(SFE) 又称气体萃取、浓气萃取, 是20 世纪70 年代末发展起来的一项新型萃取和分离技术, 目前正处于积极开发阶段。
超临界流体[8]是指物质的热力学状态处于临界点( Tc 、Pc )之上的流体。
当流体的温度和压力处于它的临界温度Tc和临界压力Pc以上时, 该流体处于超临界状态[9]。
超临界条件下的流体既不是气态也不是液态, 而是介于两相之间的一种中间流动状态。
在此条件下流体的特点是低粘滞性、高扩散性、高溶解度。
超临界流体萃取技术( SFE) 是利用超临界条件下的流体( 即超临界流体) 作为萃取剂, 利用该状态流体所具有与气体相当的高渗透能力和与液体相近的密度及对物质优良的溶解能力,这种溶解能力能随体系参数(温度和压力)而发生变化。
因此可以通过改变体系的温度和压力使被提取物的溶解度发生变化,进而从气体、液体或固体中萃取分离出环境样品中的待测成分, 以达到分离提纯的目的。
SFE 具有萃取效率高、萃取时间短( 数分钟至数小时) 、后处理简单且无二次污染的特点, 还可与GC、GC /M S 、TLC、HPLC 及SFC 等分析仪器联用[10]可进一步提高环境样品的分析速度与精度, 还可实现对环境样品的现场检测, 是一种新型的环境样品预处理技术, 近些年来发展较为迅速。
常用的超临界流体有CO2、NH3、N2O、乙烯、丙烯、丙烷、水等[11]CO2极性很低, 适用于萃取低极性及非极性有机物。
对极性较大的化合物, 通常用NH3 或N 2O, 或在体系中添加改性剂, 如甲醇、甲苯、水等, 以增加对极性样品的溶解能力[12-13]。
三.超临界流体萃取过程超临界流体萃取过程基本上是由萃取阶段和分离阶段所组成的。
影响物质在超临界流体中溶解度的主要的因素是温度和压力, 因此可通过调节萃取的温度和压力来优化萃取操作, 提高萃取的选择性、速率和效率。
根据萃取过程中超临界流体状态变化和溶质的分离回收方式不同, 超临界流体萃取分离操作基本上可分为等温法、、等压法和吸附法, 如图所示。
[14]超临界流体萃取过程将萃取原料装入萃取釜。
采用二氧化碳为超临界溶剂。
二氧化碳气体经热交换器冷凝成液体, 用加压泵把压力提升到工艺过程所需的压力( 应高于二氧化碳的临界压力) , 同时调节温度, 使其成为超临界二氧化碳流体。
二氧化碳流体作为溶剂从萃取釜底部进入, 与被萃取物料充分接触, 选择性溶解出所需的化学成分。
含溶解萃取物的高压二氧化碳流体经节流阀降压到低于二氧化碳临界压力以下进入分离釜( 又称解析釜) , 由于二氧化碳溶解度急剧下降而析出溶质, 自动分离成溶质和二氧化碳气体二部分, 前者为过程产品, 定期从分离釜底部放出, 后者为循环二氧化碳气体, 经过热交换器冷凝成二氧化碳液体再循环使用。
整个分离过程是利用二氧化碳流体在超临界状态下对有机物有特异增加的溶解度, 而低于临界状态下对有机物基本不溶解的特性, 将二氧化碳流体不断在萃取釜和分离釜间循环, 从而有效地将需要分离提取的组分从原料中分离出来[15-17]。
超临界流体萃取效果的影响因素影响超临界流体萃取效果的因素主要有:萃取条件, 包括压力温度、时间溶剂及流量等;原料的性质, 如颗粒大小、水分含量、细胞破裂及组分的极性等[18-19]。
四.超临界流体萃取的特点1.萃取分离效率高,产品质量好超临界流体的密度接近于液体,粘度只是通常气体的几倍, 远小于液体, 但扩散系数比液体大100倍左右。
既具有液体对溶质有比较大的溶解度的特点, 又具有气体易于扩散和运动的特性, 传质速率大大高于液相过程也就是说, 和液体比较, 超临界流体更有利于进行传质。
因此,超临界流休萃取比通常的液液萃取达到相平衡的时间短, 分离效率高同时还可提高产品的质量。
2.萃取和分离合二为一,节省热能当饱含溶解物的超临界流体流经分离器时, 由于压力下降使得流体与萃取物迅速成为两相(气液分离)而立即分开, 不存在物料的相变过程,而通常的蒸馏操作, 必须供给精馏塔大量热能, 所供热能中只有大约5%得到有效利用, 其余被塔顶冷凝器的冷凝剂带走。
若采用液一液萃取,溶质与溶剂的分离往往采用蒸馏或蒸发的方法, 这样也要消耗大量热能所以,相比之下, 超临界流体萃取技术的节能效果显著。
美国用超临界流体萃取技术代替石油精制的真空蒸馏残渣脱沥青的工艺, 节能90%。
超临界流体萃取不仅萃取效率高, 而且能耗较少, 节约成本。
3.适合于分离含热敏性组分的物质用一般的蒸馏方法分离含热敏性组分的原料, 容易引起热敏性组分分解,,甚至发生聚合结焦虽然可以采用真空蒸馏、但通常温度也只能降低100-150℃, 对于分离高沸点热敏性物料仍然受到限制采用超临界流体萃取工艺, 虽然压力比较高, 但可在比较低的温度下操作, 比如CO2稍高于31℃即可。
因此, 适合于那些对热敏感性强、容易氧化分解成分的分离提取,可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散这对于食品、制药等工业中分离天然高分子化合物具有十分重要的意义。
4.可以采用无毒无害的气体作溶剂在食品、制药等工业部门, 不仅要求分离出的产品纯度高, 而且应不含有毒有害物质或对其有极为苛刻的限制。
随着食品卫生管理工作和医药检验的深入开展, 这类要求会日益严格用一般的蒸馏或萃取法往往不能满足要求。
超临界流体萃取可采用像CO2这样的无毒无害气体作溶剂, 从而防止有毒有害物质混入产品。
5.提取速度快,周期短超临界二氧化碳提取(动态)循环一开始, 分离便开始进行。
一般提取10min 便有成分分离析出, 2-4h便可完全提取。
同时它无需浓缩等步骤, 即便加人提携剂, 也可通过分离功能除去。
6.分离工艺流程简单超临界萃取只由萃取器和分离器两部分组成, 不需要溶剂回收设备, 操作方便, 节省劳动力和大量有机溶剂, 减小污染。
流体的溶解能力与其密度的大小相关,温度压力的微小变化会引起流体密度的大幅度变化, 并相应地表现为溶解度的变化,可以利用压力温度的变化来实现萃取和分离的过程,操作参数容易控制。
因此, 有效成分及产品质量稳定可控。
7.超临界二氧化碳流体萃取能应用到不同类型的系统中如分析型设备(萃取釜容积一般在500ml 以下)中试设备(1-20L)以及工业化生产装置(萃取釜容积50L至数立方米)等。
总之, 通过选用适宜的超临界流体和调节超临界条件, 可以代替一般的蒸馏和萃取操作或者完成它们不能完成的分离过程, 且产品质量好, 分离效率高, 节省能源, 并能满足某些产品的特殊要求。
由于超临界流体萃取和传统的溶剂萃取相比具有一系列的优点, 因此它是一项具有特殊优势的新的分离技术, 特别适用于提取或精制热敏性和易氧化的物质。
由于所使用的萃取剂是气体, 容易除去, 在生产过程中可完全免除有机溶剂, 使所制得的萃取产品无残留毒性,不含有机溶剂残留成分, 保持了萃取物的天然性,所以这种分离法特别适用于医药和食品工业[15,18,20-28]。
超临界流体用于萃取过程有着不容忽视的优点,但它同样存在许多不足,主要表现在几个方面:高压下萃取时相平衡较复杂,物系数据缺乏;高压装置和高压操作投资费用高,安全要求也高;超临界流体中溶质浓度相对较低,故需要大量的溶剂循环;超临界流体萃取过程中固体物料居多,连续化生产较困难[29]。
基于超临界流体的以上特点,作为萃取剂的超临界流体必须具备以下条件[30]:1.萃取剂需具有化学稳定性, 对设备没有腐蚀性2.临界温度不能太高或太低, 最好在室温附近或操作温度附近3.操作温度应低于被萃取溶质的分解温度或变性变质温度4.临界压力不能太高, 可节约压缩费用和动力费用5.选择性要好, 容易得到高纯度制品6.溶解度要高, 可以减少溶剂的循环量7.萃取剂要容易获取, 价格要便宜另外, 当在医药、食品等工业上使用时, 萃取剂必须对人体没有任何毒性。