浅谈物理化学中的超临界二氧化碳流体及其应用

二氧化碳的超临界干燥技术超临界干燥技术是一种以超临界流体作为干燥介质的新型干燥技术，能够高效快速地将水份从物料中脱除。

而二氧化碳作为一种常用的超临界流体，其物理化学性质独特，使得其在干燥领域有广泛的应用前景。

本文将主要探讨二氧化碳的超临界干燥技术。

1. 二氧化碳的特性二氧化碳是一种常见的无色、无味、无毒气体，具有高置换能力、可再生性、环保性等优良特性。

同时，二氧化碳具有较高的致密性，在温度和压力不断增大的条件下会出现超临界状态，此时二氧化碳的物理化学性质发生巨大变化，成为一种具有非常特殊性质的超临界流体。

2. 二氧化碳的超临界干燥技术是指以超临界二氧化碳为干燥介质，将物料进行超临界干燥处理的技术。

该技术具有以下几个优势：(1) 高效性。

二氧化碳具有较大的溶解性和浸润性，干燥速度较快，能够在短时间内将物料中的水份除去。

(2) 无毒性。

二氧化碳是一种环保性很高的干燥介质，对被处理物料不会产生有毒有害的副作用，同时对环境也不会造成污染。

(3) 可重复。

超临界二氧化碳干燥方法具有循环利用的特点，无需消耗大量的水资源等，能够实现绿色环保的干燥。

3. 二氧化碳的超临界干燥应用领域由于二氧化碳超临界干燥具有获得高质量、高效率、经济环保等优良特性，因此被广泛应用在生物制药、化工、食品加工等领域。

例如，二氧化碳超临界干燥可以用于蛋白质、抗生素等生物药品的干燥、微粒化、纯化等过程中；同时在食品加工领域，二氧化碳超临界干燥可以用于海藻类、水果、蔬菜等高水分含量的物料的干燥等方面。

4. 二氧化碳的超临界干燥技术发展趋势随着经济的不断发展和生产技术水平的不断提高，二氧化碳的超临界干燥技术在未来将会得到广泛的应用。

一方面，将会有越来越多的领域需要二氧化碳超临界干燥技术的应用，例如，农产品的干燥、生物医学制品的生产、新材料的制备等。

另一方面，随着新型超临界干燥设备的研发和技术的不断升级，二氧化碳超临界干燥技术的效率和品质将会更上一层楼，从而更好地服务于生产和生活。

超临界CO2流体的应用随着环境的温度和压力变化，任何一种物质都存在三种相态-气相，液相，固相，三相成平衡态共存的点叫三相点.液，气两相成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的压力和温度各不相同.超临界流体(Super Critical fluid，简称SCF)是指温度和压力均高于其临界点的流体，常用来制备成的超临界流体有二氧化碳，氨，乙烯，丙烷，丙烯，水等.物体处于超临界状态时，由于气液两相性质非常相近，以致无法清楚分别，所以称之为「超临界流体」。

超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度，低表面张力的特性，如表1所示，使得超临界流体能够迅速渗透进入微孔隙的物质.因此用于萃取时萃取速率比液体快速而有效，尤其是溶解能力可随温度，压力和极性而变化.超临界流体萃取分离过程是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.当物质处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍，因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来.在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小，沸点高低和分子量大小的成分萃取出来.同时超临界流体的密度，极性和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加，利用预定程序的升压可将不同极性的成分进行分步提取.当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以通过控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压，升降温的方法使超临界流体变成普通气体或液体，被萃取物质则自动完全析出，从而达到分离提纯的目的，并将萃取与分离两过程合为一体，这就是超临界流体萃取分离的基本原理.关于CO2超临界体二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃，压力高于临界压力Pc=72.9atm的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力.用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛的应用前景.超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之一，因为它具有以下几个特点：(1)CO2临界温度为31.26℃，临界压力为72.9atm，临界条件容易达到.(2)CO2化学性质不活泼，无色无味无毒，安全性好.(3)价格便宜，纯度高，容易获得.所谓的二氧化碳超临界萃取是将已经压温加压成超临界状态的二氧化碳作为溶剂，以其极高的溶解力萃取平时不易萃取的物质，以下有几项关于萃取的说明：(1)溶解作用在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性，沸点和分子量密切相关，一般来说有以下规律：亲脂性，低沸点成分可在104KPa(约1大气压)以下萃取，如挥发油，烃，酯，醚，环氧化合物，以及天然植物和果实中的香气成分，如桉树脑，麝香草酚，酒花中的低沸点酯类等；化合物的极性基团( 如-OH，-COOH等)愈多，则愈难萃取.强极性物质如糖，氨基酸的萃取压力则要在4×104KPa 以上.另外化合物的分子量愈大，愈难萃取；分子量在200～400范围内的成分容易萃取，有些低分子量，易挥发成分甚至可直接用CO2液体提取；高分子量物质(如蛋白质，树胶和蜡等)则很难以二氧化碳萃取.(2)特点将超临界二氧化碳大量地拿来做萃取之用是因为它具有以下几个萃取技术上的特点A.超临界CO2流体常态下是无色无味无毒的气体，与萃取成分分离后，完分子临界温度临界压力临界密度分子临界温度临界压力临界密度H2 -239.9 12.8 0.032 CF3Cl 28.8 38.7 0.579N2 -147.0 33.5 0.314 NH3 132.3 111.3 0.235Xe 16.6 57.7 1.110 CH3OH 240.0 78.5 0.272CO2 31.26 72.9 0.468 CH3CN 274.7 47.7 0.237C2H6 32.3 48.2 0.203 H2O 374.2 218.3 0.315CF3H 25.9 47.8 0.526 ℃ atm g/cm3完全没有溶剂的残留，可以有效地避免传统溶剂萃取条件下溶剂毒性的残留.同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是一种天然且环保的萃取技术.B. 萃取温度低，CO2的临界温度为31.265℃，临界压力为72.9atm，可以有效地防止热敏性成分的氧化，逸散和反应，完整保留生质物体的生物活性；同时也可以把高沸点，低挥发度，易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来.C. 萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速回复成为分离的两相(气液分离)而立即分开，不存在物料的相变过程，不需回收溶剂，操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本，并且符合环保节能的潮流.D. 萃取操作容易，压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数.在临界点附近，温度压力的微小变化，都会引起CO2密度显着变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化，可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的.压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离；因此技术流程短，耗时少，占地小，同时对环境真正友善，萃取流体CO2可循环使用，并不会排放废二氧化碳导致温室效应！成为真正「绿色化」生产制程.E.超临界流体的极性可以改变，一定温度条件下，只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质，可选择范围广.影响超临界二氧化碳萃取的因素有下列几点-超临界二氧化碳的密度，夹带剂，粒度，体积等等影响萃取的因素A.密度溶剂强度与超临界流体的密度有关.温度一定时，密度(压力)增加，可使溶剂强度增加，溶质的溶解度增加.B.夹带剂适用于萃取的超临界流体的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用.因此可在这些流体中加入少量夹带剂，以改变溶剂的极性.最常用来萃取的超临界流体为二氧化碳，通过加入夹带剂可适用于极性较大的化合物.有人在10MPa压力下(约等于100大气压)，用不同浓度的乙醇作夹带剂，研究了以藏药雪灵芝中萃取其中的3种成分.加一定夹带剂的超临界二氧化碳可以创造一般溶剂达不到的萃取条件，大幅度提高收率.这对于贵重药材成份的提取，工业化开发价值极高.常用的夹带剂有乙醇，尿素，丙酮，己烷以及水等等.C.粒度粒子的大小可影响萃取的收率.一般来说，粒度小有利于超临界二PDF created with pdfFactory Pro trial version 绿色溶剂-超临界二氧化碳氧化碳的萃取.D.流体体积提取物的分子结构与所需的超临界流体的体积有关.有科学家将加压加温到68.8MPa，40℃后提取50克叶子中的叶黄素和胡萝卜素.要得到叶黄素50%的回收率，需要2.1L超临界二氧化碳；如要得到95%的回收率，由此推算，则需要33.6L的超临界二氧化碳.而胡萝卜素在二氧化碳中的溶解度大，仅需要1.4L，即可达到95%的回收率。

超临界流体二氧化碳及其应用摘要：通过对资料的查找，本文简单介绍了超临界二氧化碳流体，着重讲述了超临界二氧化碳流体在医药工业、食品工业、高分子工业、制革工业四个领域的应用状态。

关键词：超临界流体二氧化碳；医药；食品加工；高分子；制革超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extraction)是近30年发展起来的一种新型分离技术，由于其具有操作方便、能耗低、无污染、分散能力高、制品纯度高、无溶剂残留等优点，被称为“绿色分离技术”。

目前，该技术广泛应用于医药、食品、制革等工业中。

【1】【2】【3】1、超临界二氧化碳流体超临界流体是指温度压力均处于其临界点以上的流体，其状态介于气体和液体之间，具有与气体相近的黏度和液体相近的密度．因此超临界流体具有传统溶剂所无法比拟的溶解能力、流动性能和传递性能，可以利用它对特定物质成分进行分离、测定、提纯和精制，并可创造出新工艺性新材料。

【4】虽然超临界流体的溶剂效应普遍存在，但由于受到溶剂来源、价格、安全性等一些因素的限制，真正具有应用价值的超临界流体介质并不是很多，其中二氧化碳流体以其温和的临界条件、无毒、无味、阻燃、便宜易得等特点而倍受青睐，目前已广泛应用于萃取分离、精细化工、材料制备、生物工程等诸多领域。

比如在萃取行业中，超临界二氧化碳在对中草药产业、金属离子、啤酒花的萃取中都有广泛的应用。

2、超临界二氧化碳流体在医药工业上的应用2.1 中药有效成分萃取有效成分含量提取物的获得在中成药制药方面具有极其重要的意义。

现如今大量的研究工作几乎都集中在单味药物的提取方面，包括对植物的根、茎、皮、叶、花、果实等的提取。

超临界CO2对挥发性成分、低分子质量、低极性和脂溶性成分表现出良好的溶解性能，因而用超临界萃取技术提取上述成分具有明显优越性。

如用乙醇作夹带剂，超临界二氧化碳流体萃取秋水仙碱，秋水仙碱浓度可从植物中的0.049%升高到6.38%，萃取效率显著提高。

超临界流体在化学反应中的应用超临界流体是一种特殊的物质状态，介于液体和气体之间。

它具有与常规流体不同的性质和特点，并且在化学反应中具有广泛的应用。

本文将探讨超临界流体在化学反应中的应用，并分析其优势和挑战。

超临界流体的最大优势之一是其独特的溶解能力。

在超临界状态下，物质的密度和粘度会大幅度减小，分子之间的距离增大，使其具有很高的扩散系数。

这使超临界流体能够快速溶解固体和液态物质，有效提高反应速率。

此外，由于超临界流体的溶解性能可调节，可以通过调整温度和压力来控制反应的速率和产物选择性。

超临界流体在有机合成中的应用十分广泛。

它可以用作溶剂，提供独特的反应环境。

例如，在超临界水中进行反应，可以实现特定的选择性反应，而不引入其他溶剂或催化剂。

超临界二氧化碳也被广泛用于有机合成中，它既是一种可再生的溶剂，又具有独特的物理和化学特性。

此外，通过将反应物溶解在超临界流体中，可以减少反应物之间的扩散路径，提高反应速率。

除了溶剂的应用外，超临界流体还可以用于催化反应。

例如，超临界二氧化碳可以与金属催化剂配合使用，促进氧化还原反应的进行。

其优势在于，在超临界条件下，反应物和催化剂之间的传质过程更加高效，催化剂的活性也会得到提高。

与传统溶剂相比，超临界流体可以提供更高的催化效率和更好的产物选择性。

然而，超临界流体在化学反应中的应用也面临一些挑战。

首先，超临界条件下的温度和压力较高，需要相应的设备和工艺控制，增加了实验难度和成本。

其次，超临界流体的物理和化学特性与常规溶剂存在差异，需要对反应条件进行优化和调整，以实现预期的反应结果。

此外，与传统溶剂相比，超临界流体的毒性、环境影响和废弃物处理等方面的问题也需要引起关注。

尽管存在挑战，但超临界流体在化学反应中的应用仍然呈现出广阔的前景。

随着对绿色化学和可持续发展的不断追求，超临界流体作为一种环境友好型溶剂和反应介质，将在化学合成领域发挥重要作用。

进一步的研究将有助于深入理解超临界流体的特性和机制，进一步开拓其应用范围。

SC—CO2流体技术基本原理及其应用前景摘要: 文章介绍了超临界流体的有关概念及基本原理, 重点介绍了超临界流体的应用以及分析在未来的应用前景。

关键词: 超临界流体，超临界萃取超临界流体技术自上世纪70 年代开始崭露头角,随后便以其环保、高效等显著优势轻松超越传统技术, 迅速渗透到制药工业、食品工业、化学反应工程、环境工程等诸多领域, 并成为这些领域发展的主导之一。

1 超临界流体的基本原理临界状态是物质的气、液两态能平衡共存的一个边缘状态, 在该状态下, 液体和它的饱和蒸气密度相同, 因而它们的分界面消失, 这种状态只能在一定温度和压强下实现, 此时的温度和压强分别称为“临界温度”和“临界压强”。

物质在临界温度以上, 它只能处于气体状态, 不能用压缩体积的方法来使它液化, 所以临界温度是物质以液态形式出现的最高温度; 临界压强是液体在临界温度时的饱和蒸气压。

超临界流体是指物质处于其临界温度和临界压强以上而形成的一种特殊状态的流体, 其多种物理化学性质介于气体和液体之间, 并兼具两者的优点。

如具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数, 具有气体一样的低粘度和高扩散系数。

现研究较多的超临界流体包括: 二氧化碳、水、氨、甲醇、乙醇、氙、戊烷、乙烷、乙烯等。

超临界流体的密度对温度和压强的变化很敏感, 而溶解能力在一定压强范围内与其密度成比例关系, 通过对温度和压强的调控而改变物质的溶解度; 特别是在临界状态附近, 超临界流体具有高度可压缩性, 温度和压强的微小变化往往会导致溶质的溶解度发生几个数量级的突变。

超临界流体正是利用了这一特性进行物质的分离, 而且过程中无相变, 因此能耗较低。

虽然超临界流体的溶剂效应普遍存在, 但由于受到溶剂来源、价格、安全性等一些因素的限制, 真正具有应用价值的超临界流体介质并不是很多, 其中二氧化碳以其温和的临界条件、无毒、阻燃、价廉易得、溶解能力强等优点而特别适合于不稳定天然产物和生理活性物质的分离精制。

超临界流体的性质与应用超临界流体是介于气态和液态之间的一种状态，其物理性质具有独特特点和广泛的应用前景。

在各种化学和生物制品的分离纯化、绿色化学合成、超声波及化学分析等领域中有着十分广泛的应用。

它的独特性质允许使用超临界流体在不需使用有毒有害的溶剂的情况下完成化学反应、纯化、提取等程序。

本文旨在介绍超临界流体的独特性质以及应用于各个领域的情况。

一、超临界流体的物理特性1. 比较典型的超临界流体是CO2，因此大部分的超临界流体研究基于CO2。

超临界CO2是CO2在特定温度条件下逼近或等于其临界点（31.1 ℃，7.38 MPa）时生成的流体状态。

2. 超临界流体的物理性质受温度和压力的影响较大，通常温度在独特状态下，物理化学性质与气体和液体有很大差异。

一般来讲，当物质逼近其临界点时，密度逐渐逼近于透明的液体饱和蒸气，同时物质的量变化将被大大地增大。

3. 超临界流体具有特殊的溶解性能。

其密度和介电常数与气体近似，同时分子运动能力强，各向异性较低，渗透性强。

另外，超临界流体易于与其他物质形成混合物。

利用超临界流体进行分离纯化、化学反应等程序的难度和成本也大大降低。

二、超临界流体的应用领域1. 超临界流体在生物、化学制药工业中的应用超临界流体在生物制品的分离纯化中有广泛的应用。

如在蛋白质提取过程中，超临界流体的稳定性和高的溶解性质极大程度提高了蛋白质的纯化效率。

另外，在化学药物制品的制备中，超临界CO2也有着广泛的应用。

一些过程包括超临界CO2作为溶剂；超临界CO2在化学反应过程中替代常规溶剂，成为更加环保的选择。

2. 超临界流体在食品加工、提取中的应用与其他化学领域不同，超临界流体在食品加工中的应用较早于化学和药物制品。

其中，超临界CO2用于咖啡因、茶叶、香料和调味品等高价值产品的提取是最为成功的例子。

与传统的提取技术相比，使用超临界CO2，除了可以保持高质量之外，还可以更好地保留原料的天然特色，成品更加清晰透亮，无毒无味，更加满足了消费者对于食品的需求。

二氧化碳超临界流体萃取装置原理一、引言二氧化碳超临界流体萃取技术是一种基于超临界流体的萃取过程，广泛应用于化工、食品、制药等领域。

本文将介绍二氧化碳超临界流体萃取装置的原理及其应用。

二、二氧化碳超临界流体的特性超临界流体是介于气态和液态之间的物质状态，具有独特的物理化学性质。

二氧化碳在一定温度和压力下可以达到超临界状态，此时具有较高的溶解能力、低的粘度和表面张力，以及可调控的密度等特性。

三、二氧化碳超临界流体萃取装置的原理1. 设备结构二氧化碳超临界流体萃取装置主要由压力容器、泵、加热系统、分离系统和控制系统等组成。

压力容器用于容纳二氧化碳，泵用于将二氧化碳压力升高，加热系统用于控制温度，分离系统用于分离目标物质，控制系统用于监控和调节整个装置的运行。

2. 萃取过程二氧化碳超临界流体萃取的过程可以分为两个阶段：溶解和分离。

在溶解阶段，将待萃取物质与二氧化碳超临界流体混合，通过调节温度和压力等参数来实现物质的溶解。

在分离阶段，通过降低温度和减压等方式来改变二氧化碳的物理状态，使溶解的物质重新变为液态，然后通过分离系统将物质与二氧化碳分离。

四、二氧化碳超临界流体萃取装置的应用1. 化工领域二氧化碳超临界流体萃取技术在化工领域广泛应用于有机物的提取、分离和纯化等过程。

例如，在药物制造过程中，可以利用二氧化碳超临界流体萃取来提取药物成分，并去除其他杂质，从而提高药物的纯度。

2. 食品领域二氧化碳超临界流体萃取技术在食品领域主要应用于提取天然色素、香料、植物油等。

与传统的溶剂萃取方法相比，二氧化碳超临界流体萃取具有对环境友好、操作简便、提取效率高等优点。

3. 制药领域二氧化碳超临界流体萃取技术在制药领域被广泛应用于药物的提取、纯化和分离等过程。

由于二氧化碳超临界流体具有可调控的溶解性和选择性，可以实现对药物成分的选择性提取，从而提高药物的纯度和质量。

五、总结二氧化碳超临界流体萃取装置通过控制二氧化碳的温度和压力等参数，实现对物质的溶解和分离。

超临界流体的物理化学与应用超临界流体（supercritical fluid）是在温度和压力高于其临界点的条件下处于液-气临界状态的物质。

超临界流体具有在液相和气相之间都具有一定程度的溶解能力、高扩散性质和高可控性等独特特性，使得其在许多化学和工业领域得到了广泛的应用。

本文将介绍超临界流体的物理化学特性及其在不同领域的应用。

一、物理化学特性1.临界点当固定质量的热力学系统经过一系列的压力、温度变化时，会经历从固体到液体，再到气体的相转变过程。

其临界点指的是在实验中通过一系列细致的测量得到的精确的压力和温度值，使得在该点附近压力和温度的微小变化均无法使其处于明显的液态或气态状态，而是出现液-气同步状态。

2.溶解能力超临界流体具有异常的溶解能力和扩散性质。

这是由于其透平性极强，从而可增加其与另一种化合物的接触和扩散速度。

此外，超临界流体还可发生与溶液相同的扩散作用，并在产生足够的扩散吸引力时促进化合物的溶解。

这种特性可用于提取和分离复杂化合物，如天然产物、有机物、生物分子以及有害物质等。

3.密度超临界流体的密度介于液态和气态之间，其密度的连续变化使得其与常规溶剂和气体的物理和化学属性差异显著。

4.粘度超临界流体的粘度几乎为零，这意味着分子间的相互作用力非常小，因此超临界流体能够更好地扩散和渗透到各种材料的内部。

二、应用领域1.高效液相色谱（HPLC）超临界流体在高效液相色谱（HPLC）中得到了广泛的应用，尤其是在石油和石化等工业领域许多天然或合成化合物、色素等的分离和纯化方面。

与传统的液-液或气-液分离方法相比，超临界流体HPLC具有分离速度更快、取样量较小、分辨率较高、耗能少等优点。

2.催化和反应超临界流体中的化学反应具有诸多优点，如促进反应速率和产率、降低反应温度等。

此外，在超临界流体中偶联反应、氧化反应等具有普适性的反应也受到广泛的研究和应用。

超临界流体在反应中的独特物理和化学性质，使其得以扩大这一领域的研究和应用范畴。

超临界CO2流体的应用随着环境的温度和压力变化，任何一种物质都存在三种相态-气相，液相，固相，三相成平衡态共存的点叫三相点.液，气两相成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的压力和温度各不相同.超临界流体(Super Critical fluid，简称SCF)是指温度和压力均高于其临界点的流体，常用来制备成的超临界流体有二氧化碳，氨，乙烯，丙烷，丙烯，水等.物体处于超临界状态时，由于气液两相性质非常相近，以致无法清楚分别，所以称之为「超临界流体」。

超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度，低表面张力的特性，如表1所示，使得超临界流体能够迅速渗透进入微孔隙的物质.因此用于萃取时萃取速率比液体快速而有效，尤其是溶解能力可随温度，压力和极性而变化.超临界流体萃取分离过程是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.当物质处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10～100倍，因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来.在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小，沸点高低和分子量大小的成分萃取出来.同时超临界流体的密度，极性和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加，利用预定程序的升压可将不同极性的成分进行分步提取.当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以通过控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压，升降温的方法使超临界流体变成普通气体或液体，被萃取物质则自动完全析出，从而达到分离提纯的目的，并将萃取与分离两过程合为一体，这就是超临界流体萃取分离的基本原理.关于CO2超临界体二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃，压力高于临界压力Pc=72.9atm的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力.用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛的应用前景.超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之一，因为它具有以下几个特点：(1)CO2临界温度为31.26℃，临界压力为72.9atm，临界条件容易达到.(2)CO2化学性质不活泼，无色无味无毒，安全性好.(3)价格便宜，纯度高，容易获得.所谓的二氧化碳超临界萃取是将已经压温加压成超临界状态的二氧化碳作为溶剂，以其极高的溶解力萃取平时不易萃取的物质，以下有几项关于萃取的说明：(1)溶解作用在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性，沸点和分子量密切相关，一般来说有以下规律：亲脂性，低沸点成分可在104KPa(约1大气压)以下萃取，如挥发油，烃，酯，醚，环氧化合物，以及天然植物和果实中的香气成分，如桉树脑，麝香草酚，酒花中的低沸点酯类等；化合物的极性基团( 如-OH，-COOH等)愈多，则愈难萃取.强极性物质如糖，氨基酸的萃取压力则要在4×104KPa 以上.另外化合物的分子量愈大，愈难萃取；分子量在200～400范围内的成分容易萃取，有些低分子量，易挥发成分甚至可直接用CO2液体提取；高分子量物质(如蛋白质，树胶和蜡等)则很难以二氧化碳萃取.(2)特点将超临界二氧化碳大量地拿来做萃取之用是因为它具有以下几个萃取技术上的特点A.超临界CO2流体常态下是无色无味无毒的气体，与萃取成分分离后，完分子临界温度临界压力临界密度分子临界温度临界压力临界密度H2 -239.9 12.8 0.032 CF3Cl 28.8 38.7 0.579N2 -147.0 33.5 0.314 NH3 132.3 111.3 0.235Xe 16.6 57.7 1.110 CH3OH 240.0 78.5 0.272CO2 31.26 72.9 0.468 CH3CN 274.7 47.7 0.237C2H6 32.3 48.2 0.203 H2O 374.2 218.3 0.315CF3H 25.9 47.8 0.526 ℃ atm g/cm3完全没有溶剂的残留，可以有效地避免传统溶剂萃取条件下溶剂毒性的残留.同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是一种天然且环保的萃取技术.B. 萃取温度低，CO2的临界温度为31.265℃，临界压力为72.9atm，可以有效地防止热敏性成分的氧化，逸散和反应，完整保留生质物体的生物活性；同时也可以把高沸点，低挥发度，易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来.C. 萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速回复成为分离的两相(气液分离)而立即分开，不存在物料的相变过程，不需回收溶剂，操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本，并且符合环保节能的潮流.D. 萃取操作容易，压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数.在临界点附近，温度压力的微小变化，都会引起CO2密度显着变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化，可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的.压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离；因此技术流程短，耗时少，占地小，同时对环境真正友善，萃取流体CO2可循环使用，并不会排放废二氧化碳导致温室效应！成为真正「绿色化」生产制程.E.超临界流体的极性可以改变，一定温度条件下，只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质，可选择范围广.影响超临界二氧化碳萃取的因素有下列几点-超临界二氧化碳的密度，夹带剂，粒度，体积等等影响萃取的因素A.密度溶剂强度与超临界流体的密度有关.温度一定时，密度(压力)增加，可使溶剂强度增加，溶质的溶解度增加.B.夹带剂适用于萃取的超临界流体的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用.因此可在这些流体中加入少量夹带剂，以改变溶剂的极性.最常用来萃取的超临界流体为二氧化碳，通过加入夹带剂可适用于极性较大的化合物.有人在10MPa压力下(约等于100大气压)，用不同浓度的乙醇作夹带剂，研究了以藏药雪灵芝中萃取其中的3种成分.加一定夹带剂的超临界二氧化碳可以创造一般溶剂达不到的萃取条件，大幅度提高收率.这对于贵重药材成份的提取，工业化开发价值极高.常用的夹带剂有乙醇，尿素，丙酮，己烷以及水等等.C.粒度粒子的大小可影响萃取的收率.一般来说，粒度小有利于超临界二PDF created with pdfFactory Pro trial version 绿色溶剂-超临界二氧化碳氧化碳的萃取.D.流体体积提取物的分子结构与所需的超临界流体的体积有关.有科学家将加压加温到68.8MPa，40℃后提取50克叶子中的叶黄素和胡萝卜素.要得到叶黄素50%的回收率，需要2.1L超临界二氧化碳；如要得到95%的回收率，由此推算，则需要33.6L的超临界二氧化碳.而胡萝卜素在二氧化碳中的溶解度大，仅需要1.4L，即可达到95%的回收率。

超临界二氧化碳脉动传热
超临界二氧化碳脉动传热是指在超临界流体条件下，利用脉动
流动来增强传热效果的一种传热方式。

首先，让我们先来了解一下
超临界流体。

超临界流体是指在临界点以上的温度和压力条件下存
在的物质状态，具有介于气态和液态之间的特性。

超临界二氧化碳
是一种常用的超临界流体，在工业和科研领域被广泛应用。

脉动传热是利用流体流动的脉动性质来增强传热效果的一种传
热方式。

通过周期性地改变流体流动状态，可以打破传统稳态流动
的传热限制，提高传热效率，使传热更加均匀和高效。

将超临界二氧化碳与脉动传热相结合，可以实现更高效的传热
过程。

脉动流动可以增加流体与固体表面的有效接触，从而增强传
热传质效果。

在超临界条件下，流体密度小、粘度小、扩散系数大，与常规流体相比，超临界流体具有更好的传热特性，结合脉动传热
可以进一步提高传热效率。

此外，超临界二氧化碳脉动传热还可以应用于许多领域，如超
临界二氧化碳能源系统、工业生产中的传热设备等。

通过对超临界
二氧化碳脉动传热机理的深入研究和应用，可以为能源领域和工业
生产提供更加高效、节能的传热解决方案。

总的来说，超临界二氧化碳脉动传热作为一种新型的传热方式，具有很大的应用潜力和研究价值。

它不仅可以提高传热效率，还可
以在能源领域和工业生产中发挥重要作用，对于推动传热领域的发
展具有重要意义。

“超临界流体技术原理及其应用”院选课读书报告(2012~2013下学期)题目:SC—CO2流体技术基本原理及其应用前景系专业名称:学生姓名:学号:指导教师:SC—CO2流体技术基本原理及其应用前景摘要超临界流体是指物质处于极其临界的温度和压强下形成的一种新的流体，它的性质介于液体和气体之间，并且兼具二者的有点。

现研究较多的流体包括：二氧化碳等。

超临界二氧化碳是一种液态的二氧化碳，在一定的条件，如果达到临界点或者以上，会形成一种新的状态，兼顾气态和液态的部分性质，而且拥有新的性质。

超临界二氧化碳萃取技术是一种新型分离技术，超临界CO2萃取是采用CO2作为溶剂，在超临界状态下的CO2流体密度和介电常数较大，对物质溶解度很大，并随压力和温度的变化而急剧变化，因此，不仅对某些物质的溶解度有选择性，且溶剂和萃取物非常容易分离。

超临界CO2萃取特别适用于脂溶性，高沸点，热敏性物质的提取，同时也适用于不同组分的精细分离，即超临界精镏。

超流体流体应用前景目前应用十分的广泛，目前已应用于食品工业、化妆品香料工业、医药工业、化工工业等方面，超临界流体应用将越来越广泛于各个行业的发展。

关键词：“超临界流体，超临界二氧化碳，超临界二氧化碳萃取，超临界流体应用前景”一、SC—CO2流体技术基本原理（一）SC—CO2超流体技术的基本原理概述超临界流体（SCF）是指处于临界温度和压强的情况下，它的物理性质介于液体和气体之间。

⑴这种流体同时据有气态和液态的特点，它既具有与液体相近的密度和其优良的溶解性。

溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度相关，溶质在超临界流体中的溶解度也与其类似。

因此，通过改变超临界流体的压强和温度，改变其密度，便可以溶解许多不同类型的物质。

超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解力和其密度的关系，即利用压强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，其拥有很好的流动性和渗透性，将超临界流体与待分离的物质接触，使其具有选择性的把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。

超临界流体技术及应用展望摘要：本文综述了超临界流体的物理化学基础，以及性质和种类，列举了超临界流体的几种应用，最后对于超临界流体技术进行了应用展望。

关键词：超临界流体CO2临界点一、引言超临界流体[1]（supercritical fluid,简称SCF），早在1822年，Cagniard de la tour将液体封于炮筒中加热，发现敲击音响有不连续性，他以后又在玻璃管中直接观察，首次在世界上做了有关临界现象的报导。

从1869年，Andrew测定了CO2的临界参数P=7.2Mpa和T=304.065K，以后临界现象越来越引起人们的关注。

在1879-1880年，Hannay和hogarthy发现SCF具有溶解高沸点固体物质的性质，以后又有很多学者发现了很多物质的SCF具有高的溶解性能。

二、超临界流体的物理化学基础众多的平衡是物理化学研究的对象，在化学领域中也具有重要应用。

相平衡，也是物理化学研究的重要对象之一。

在相平衡中，研究多相系统的状态如何随温度、压力和浓度等物理量的改变而发生化，用到一种叫做相图的图形来表示系统的状态变化。

在这里，借助CO2的相图来介绍超临界流体的物理化学基础。

在相图中，C点叫做临界点，在C点以上就是超临界流体区。

超临界流体[2]一般是指用于溶解物质的超临界状态溶剂。

该溶剂处在气态和液态平衡时，流体密度和饱和蒸汽密度相同，界面就消失，该消失点就是临界点（C），物质的超临界状态只能在临界温度和超临界压力下得以实现。

临界温度就是在增加压力至临界点以上时，使溶剂由气态变为液态时所需的最高温度；临界压力是在临界温度下，使溶剂由气态变为液态时所需要的最小压力。

如，二氧化碳的临界温度为31.19℃，临界压力为7.38Mpa，在超过临界温度时，增加再大压力也不会使变为液体，在小于临界温度时，如果压力达不到临界压力，CO2也难以成为液体。

即在临界温度与临界压力的交叉点，CO2才能达到超临界状态，所以C点以上的区域才被成为超临界流体区。

二氧化碳超临界流体适用范围
二氧化碳超临界流体是一种具有广泛应用前景的特殊流体。

它具有很强的溶解能力和传热能力，能有效地用作液体和气体萃取、蒸馏、干燥、液液萃取和反应器等设备中的介质，因此二氧化碳超临界流体在工业界得到了广泛应用。

二氧化碳超临界流体的应用范围是非常广泛的，它可以应用于不同的领域，如化工、制药、纺织、电子等行业。

首先，二氧化碳超临界流体可应用于化工行业，因为它可以有效帮助化工企业提高使用的物料的效率，这样可节省成本。

另外，二氧化碳超临界流体对污水净化有着独特的优势，可以有效去除污水中的有毒物质，减少污染。

此外，这种流体还可以用于隔离温度敏感物质，以提高物料品质和生物利用率。

此外，二氧化碳超临界流体还可以应用于制药行业。

它可以将活性成分从植物单体，高分子聚合物和液体体系中分离，从而提前药物的活性成分，更安全和有效地生产药物。

此外，它还可以用于超临界液液萃取，将有毒物质从有益物质中有效分离出来。

此外，二氧化碳超临界流体也可用于纺织企业，它可以帮助纺织厂将纤维从衣料中有效分离，从而提高产品质量和生产效率，减少纺织企业的生产成本。

再者，二氧化碳超临界流体还可以用于吹塑行业，它可以有效地将其中的混合物分离出来，减少成本，提高产品质量。

最后，二氧化碳超临界流体也可以应用于电子工业，它可以将微型元件有效分离，减少生产成本，提高产品的灵活性和可靠性。

二氧化碳超临界流体的特性与应用摘要二氧化碳(CO2)超临界流体是一种在高温高压条件下表现出类似液体和气体特性的物质。

本文将介绍二氧化碳超临界流体的基本特性、制备方法以及其在不同领域的应用。

通过对二氧化碳超临界流体的研究，我们可以认识到其在环境保护、化学合成、材料加工等方面的潜在用途，并对未来的研究方向进行展望。

引言超临界流体是指处于临界点以上的高温高压条件下的物质，它具有介于气体和液体之间的特性。

二氧化碳是一种常见的超临界流体物质，其具有多种独特的特性，例如高溶解度、可调节性、环保性等，使得它在科学研究和工业应用中具有广阔的前景。

本文将重点探讨二氧化碳超临界流体的特性和应用。

二氧化碳超临界流体的制备方法压缩法制备压缩法是最常用的制备二氧化碳超临界流体的方法之一。

其基本原理是通过调节二氧化碳的温度和压力，将其转变为超临界状态。

压缩法制备二氧化碳超临界流体的过程包括气相压缩、液相增压和超临界状态稳定等步骤。

通过合理控制参数，可以获得稳定和高纯度的二氧化碳超临界流体。

超临界流体萃取法制备超临界流体萃取法是利用超临界流体的溶解性和选择性萃取物质的方法。

通过调节二氧化碳的温度、压力和萃取物质的性质，使得超临界流体可以选择性地溶解目标物质，并通过减压等方式将其分离。

这种方法具有高效、环保、可控性强等优点，被广泛应用于天然产物提取、废水处理等领域。

其他制备方法除了上述常用的制备方法外，还有一些其他方法可用于制备二氧化碳超临界流体，例如化学反应法、超临界喷雾法等。

这些方法相对较新，可以通过改变反应条件和处理参数来调节二氧化碳的特性，进一步拓宽二氧化碳超临界流体的应用范围。

二氧化碳超临界流体的特性高溶解度二氧化碳超临界流体具有较高的溶解度，可以溶解许多有机物和无机物。

其溶解度可通过调节温度、压力和二氧化碳的密度等参数来控制，具有较强的可调节性。

这使得二氧化碳超临界流体成为一种理想的溶剂，在化学合成、材料制备等领域具有广泛的应用前景。

超临界流体在化工制造中的应用超临界流体是指在高压和高温条件下，流体的密度和介电常数等物理性质接近于气体，而粘度和扩散系数等性质接近于液体的一种特殊状态。

由于其独特的性质，超临界流体在化工制造中有着广泛的应用。

首先，超临界流体在材料合成中具有重要作用。

以超临界二氧化碳为例，其在超临界条件下具有较高的溶解能力和扩散性，能够溶解和扩散到一些传统溶剂无法达到的材料中。

这使得超临界流体在纳米材料的制备和功能材料的合成中得到了广泛应用。

例如，通过超临界流体的溶解和扩散作用，可以制备出具有良好分散性和高比表面积的纳米颗粒，用于制备纳米材料和纳米复合材料。

此外，超临界流体还可以用于合成金属有机框架材料（MOFs）、聚合物材料等，为材料科学的发展提供了新的途径。

其次，超临界流体在化工分离过程中具有重要应用。

传统的化工分离过程通常采用溶剂萃取、蒸馏等方法，但这些方法存在着能耗高、环境污染等问题。

而超临界流体的特殊性质使其成为一种理想的分离介质。

例如，超临界二氧化碳在超临界条件下具有较高的溶解力和低的粘度，能够有效地溶解和分离一些有机物质。

利用超临界流体的溶解力差异，可以实现对混合物中组分的选择性提取和分离。

此外，超临界流体还可以用于萃取天然产物中的有用成分，例如从植物中提取天然色素、药物等。

相比传统的溶剂萃取方法，超临界流体的分离过程更加环保、高效。

此外，超临界流体还在催化反应中发挥着重要作用。

超临界流体具有较高的扩散性和低的粘度，能够提供较好的反应条件，促进催化反应的进行。

例如，超临界水在高温高压条件下，能够提供良好的反应环境，促进催化反应的进行。

此外，超临界流体还可以作为催化剂的载体，提供良好的反应界面和催化活性。

利用超临界流体的特殊性质，可以实现对催化反应的控制和优化，提高反应的选择性和产率。

总结起来，超临界流体在化工制造中具有广泛的应用前景。

其在材料合成、化工分离和催化反应等方面的应用，为化工制造提供了新的思路和方法。

超临界二氧化碳的性质及应用1 前言超临界流体是区别于气体、液体而存在的第三流体。

当温度和压力达到临界点时，物质就进入了超临界状态，超临界状态下的物质出现为一种既非气体又非液体的状态，叫超临界流体。

处于超临界状态F流体的物理化学性质如密度、扩散性、电导率、粘度等町以不超过相际边界呖通过压力或温度调节。

基于这屿独特的物理化学性质，超临界流体被证明是一种环境亲和的介质，它可能实现化学和化工技术的可持续发展。

而超临界C02(sc-c02)流体无毒、无污染、不易燃烧、价格低廉、化学惰性、可回收利用，且兼有超临界流体的特性，因此得到了人们的广泛关注。

2 超临界流体及其基本性质2.1 超临界流体(Supercritical fluid，SCF)超临界流体是指该流体处在其临界温度和临界压力以上的状态。

图1是纯物质的相图。

如图1所示，在相图中除气相、液相和固相外，还示出了一个特殊的区域即超临界区域SCF。

SCF是一种非凝聚性的高密度流体，在超临界状态下液体和气体的差别完全消失，是一种既不同于气体也不同于液的状态。

超临界流体的临界压力和临界温度因物质分子结构不同而异，分子极性愈强，分子愈大，临界温度愈高，临界压力则愈低表1 气体、液体和超临界流体的性能比较表1表明：超临界流体的密度比气体的密度大数百倍，其数值与液体相当，而粘度比液体小两个数量级，其数值与气体相当，扩散系数介于气体和液体之间约为气体的1／100，比液体要大数百倍。

由此得知，超临界流体具有与液体相当的密度，故有与液体相似的可溶解溶质的特点，同时又具有气体易于扩散的特点，它的低粘度，高扩散性，有利于溶解在其中的物质扩散和向固体基质的渗透。

在物质的超临界状态下，只要压力和温度稍有变化，密度就显著地变化，并相应地表现为溶解度的变化，这一性质使超临界流体的极具应用价值。

2．2 超临界二氧化碳流体的基本性质CO2临界温度和临界压力较低，分别为31．1 cC和7．38MPa，是应用最广泛的超临界流体。

超临界流体技术在化学工程中的应用第一章引言化学工程是一门涉及物质变化和转化的领域，而超临界流体技术是一种新兴的技术，在化学工程中有着广泛的应用前景。

本文将重点介绍超临界流体技术在化学工程中的应用，并阐述其特点及优势。

第二章超临界流体的定义超临界流体是介于气体和液体之间，压力和温度高于其临界点的物质。

超临界流体具有像气体一样的低粘度和扩散性能以及像液体一样的高溶解性和密度，具有独特的物理性质。

在化学工程中，超临界流体主要指超临界水和二氧化碳。

第三章超临界流体技术在催化剂制备中的应用超临界流体技术在催化剂制备中有着广泛的应用。

超临界流体能够提供高溶解度和高扩散性，可以有效地将催化剂前驱体分散到溶剂中，并通过调节温度和压力来调控催化剂的粒径和形貌。

此外，超临界流体还可以利用其高压力和高温度的特性，增强催化剂的活性，并提高反应速率。

因此，超临界流体技术被广泛应用于催化剂的合成和优化过程中。

第四章超临界流体技术在有机合成中的应用超临界流体技术在有机合成中也有着重要的应用价值。

有机合成通常需要高温和高压的条件下进行，但常规的溶剂对环境有着很大的污染，而且还需要消耗大量的能源。

超临界流体作为一种环保和高效的溶剂，可以代替常规溶剂，在较温和的条件下进行有机合成反应。

此外，超临界流体还可以通过调节温度和压力来控制反应的速率和产物的选择性，为有机合成提供了广阔的空间。

第五章超临界流体技术在材料合成中的应用超临界流体技术在材料合成中也有着独特的应用。

超临界流体具有高溶解度和高扩散性，可以实现微纳米颗粒材料的快速制备。

此外，超临界流体还可以通过溶剂的选择和控制反应条件来调控材料的性能和形貌。

因此，超临界流体技术在材料领域中被广泛应用于纳米颗粒、膜材料、纤维材料等的制备过程中。

第六章超临界流体技术的挑战和发展方向虽然超临界流体技术在化学工程中有着广泛的应用前景，但仍面临着一些挑战。

例如，超临界流体的压力和温度较高，需要耐高压、高温的设备和材料，这增加了研究和应用的难度。

二氧化碳超临界流体适用范围
二氧化碳是一种非常重要的化学物质，在工业、医药、食品等领域都有广泛的应用。

其中，二氧化碳超临界流体技术是一种新兴的技术，具有许多优点，例如可持续、环保、高效等。

那么，二氧化碳超临界流体适用范围是什么呢？
首先，我们需要了解什么是超临界流体。

超临界流体是指在临界温度和临界压力以上的物质状态，此时物质的密度和粘度等性质都会发生很大变化，同时也具有介于气态和液态之间的特性。

在这种状态下，物质的扩散系数和溶解度都会非常高，因此，超临界流体在化学反应、分离、提取等领域有着广泛的应用。

二氧化碳的临界温度是31.1摄氏度，临界压力是7.38 MPa，因此，二氧化碳
在常温常压下是一种气态物质。

但是，当温度和压力升高到一定程度时，二氧化
碳就会进入超临界状态。

根据目前的研究结果，二氧化碳超临界流体主要适用于以下领域：
1. 化学反应：二氧化碳超临界流体可以作为一种溶剂，在化学反应中扮演着重要的角色。

例如，它可以用于催化反应、氧化反应等。

2. 分离：二氧化碳超临界流体可以用于气体分离、液体分离和固体分离等领域。

例如，它可以用于提取天然产物、分离石油化工原料、净化废水等。

3. 药物制备：二氧化碳超临界流体可以用于药物制备，例如，它可以用于药物的提取、纯化和晶体生长等。

4. 食品工业：二氧化碳超临界流体可以用于食品工业，例如，它可以用于咖啡因的提取、酒精的脱水、食品色素的提取等。