超临界流体萃取的基本原理

➢传递性质
➢密度接近液体－－萃取能力强，因为溶剂化能力 强，压力和温度的微小变化可导致其密度显著变化。 ➢粘度接近气体－－传质性能好，具有很强的传递性 能和运动速度。
超临界流体是溶解能力强、黏度低、扩散系数高的 易流动的相
超临界流体的性质
溶解能力
流体密度
压温 力度 溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度呈正相关，SCF也 与此类似。因此，通过改变压力和温度，改变SCF的密度， 便能溶解许多不同类型的物质。 由于组成混合物的各个组分在SCF中溶解度的差异，达到 选择性地提取各种类型化合物的目的。
甲醇 乙醇 异丙醇 一氧化二氮 甲乙醚 乙醚 苯 甲苯 六氟化硫 水
沸点 /℃
23.7 -81.4 3.5 64.7 78.2 82.5 -89.0 7.6 34.6 80.1 110.6 -63.8 100
临界 温度 /℃
196.6 28.8 146.1 240.5 243.4 235.3 36.5 164.7 193.6 288.9 318 45 374.2
超临界状态：当物质所处的温度高于临界温度，压
力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。
超临界流体(SCF) ：是指物质处在临界温度（Tc）和
临界压力(Pv)以上时形成的一种特殊状态的流体。
超临界流体萃取(SFE) ：是以超临界流体作为萃取
剂，从固体或液体中萃取出某种溶质的单元操作过程。
超临界流体的性质
超临界流体具有气体和液体的双重特性，它既有与气体
相当的高渗透能力和低的粘度，又兼有与液体相近的密
度和对许多物质优良的溶解能力，而且扩散系数约是液 体的100倍。由于溶解过程包含分子间的相互作用和扩 散作用，因而SF对许多物质有很强的溶解能力。这些特 性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。
超临界流体的性质
临界 温度℃
31.06 132.3 -83.0 32.4
97 152.0 196.6 234.2 226.0
9.5 92 111.7 178.5
临界压 力MPa
7.39 11.28
4.6 4.89 4.26 3.80 3.37 2.97 3.14 5.07 4.67 3.99 5.17
化合物
三氯氟甲烷 一氯三氟甲烷 1,2-二氯四氟乙烷
超临界流体萃取的基本原理
超临界流体萃取分离过程的原理：
1. 将超临界流体与待分离的物质接触，使待分离的物 质充分溶解在超临界流体中。
2. 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
超临界流体的传递性质数据的比较
物质状态 密度（g/cm-3）
气态
(0.6-2) ×10-3
粘度(Pa*s)
(1-3) ×10-5
扩散系数(cm2*s-1)
0.1-0.4
液态
SCF
0.6-2 0.2-0.5
(0.2-3) ×10-3 (1-3) ×10-5
(0.2-2) ×10-2
10-4-10-3
且无有害溶剂的残留。 4. 在超临界CO2萃取时，被萃取的物质通过降低压力，
或升高温度即可析出，萃取流程简单。 因此用超临界萃取方法提取天然产物时，一般用 CO2作萃取剂。
超临界流体萃取
➢夹带剂的使用 在超临界状态下， CO2具有选择性溶解。SFECO2对低分子、低极性、亲脂性、低沸点的成 分表现出优异的溶解性。而对于分子量较大和 极性集团较多的成分的萃取，就需加入第三组 分（夹带剂），来改变原来有效成分的溶解度。 常用的夹带剂有丙酮、乙醇、甲醇等。 ➢夹带剂的作用 1、可以大大地增加其溶度和选择性。2、降低 所需要的操作温度和压力。3、增加产量，缩 短加工时间。4、提高目的物纯度。
临界 压力 /MPa
4.22 3.95 3.6 7.99 6.38 4.76 7.23 4.4 3.68 4.89 4.11 3.76 22.00
超临界CO2流体的性质
二氧化碳临界点：Tc=31.26℃、Pc=7.2MPa
超临界CO2流体的性质
超临界CO2流体的性质
在临界点附近，密 度有很宽的变化范 围；稍微改变温度、 压力可使密度发生 显著变化，进而大 大影响溶解能力。
当一种流体处于其临界点的温度和压力之下， 则称之为超临界流体。
无论压力多高，流体都不 能液化，流体的密度随压 力增高而增加
超临界流体的性质
• 物质在三相点时，气、 液、固三态处于平衡 状态。
• 在临界点时，气、液 两相呈平衡状态。
• 在物质的临界温度时， 其气相和液相具有相 同的密度。
• 物质处于临界点时， 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，同时还保 留有气体性能
超临界流体的临界数据
化合物
二氧化碳 氨 甲烷 乙烷 丙烷
n-丁烷 n-戊烷 n-己烷 2,3-二甲基丁烷 乙烯 丙烯 二氯二氟甲烷 二氯氟甲烷
沸点 /℃
-78.5 -33.4 -164.0 -88.0 -44.5 -0.5 36.5 69.0 58.0 -103.7 -47.7 -29.8 8.9
超临界流体萃取的基本原理
目录
超临界的有关概念 超临界流体的性质 超临界流体萃取的基本原理 超临界流体萃取的主要影响因素
有关概念
什么是超临界：任何一种物质都存在三种相态----气
相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。 气、液两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的 温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其 临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界CO2流体的性质
➢ CO2萃取剂优点
1. 临界温度和临界压力低(Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)， 操作条件温和。
2. CO2可看作是与水相似的无毒、廉价的有机溶剂。 3. CO2在使用过程中稳定、无毒、不燃烧、安全、不
污染环境，且可避免产品的氧化。 4. CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金量，并
超临界流体的选择
相似相溶
选用的超临界流体与被 萃取物质的化学性质越 相似，溶解能力就越大。
温度
从操作角度看，使用超临界 流体为萃取剂时的操作温度 越接近临界温度，溶解能力 也越大。
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超临界流体的选择
• 选择萃取剂的主要因素
•溶解度高，选择性好 •临界压力不能太高 •临界温度在室温附近 •价格便宜，容易获得 •化学稳定，无毒，不腐蚀设备