超临界流体萃取技术
本章要掌握： 超临界流体萃取技术的原理和过 程，超临界流体萃取设备的结构特点。 重点： 超临界流体萃取技术的工作原 理和工作过程
超临界流体萃取技术的原理和过 程，超临界流体萃取设备的结构特点。 本章要掌握： 超临界流体萃取技术的工作原 理和工作过程 重点：
第一节概述 超临界流体萃取(Supercrifrae Fluid Extrction)是利用超临 界状态下的流体作为萃取溶剂，从液体或固体物料中萃取 出某种或某些组份，而进行物质分离的一种新型分离技术。 该技术国际上自六十年代开始研究，在七十年代末在 工业上得到应用。随着对其基础理论、应用技术和工艺装 备的深入研究与开发，与传统的蒸馏、萃取等分离技术相 比，技术先进、经济竞争力强，受到了越来越多的科研、 设计和生产单位的关注和重视，应用领域不断扩大
超临界流体萃取(Supercrifrae Fluid Extrction)是利用超临 界状态下的流体作为萃取溶剂，从液体或固体物料中萃取 出某种或某些组份，而进行物质分离的一种新型分离技术。 该技术国际上自六十年代开始研究，在七十年代末在 工业上得到应用。随着对其基础理论、应用技术和工艺装 备的深入研究与开发，与传统的蒸馏、萃取等分离技术相 比，技术先进、经济竞争力强，受到了越来越多的科研、 设计和生产单位的关注和重视，应用领域不断扩大
一、 什么是超临界流体(Supercritical Fluid 简称SCF) 任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。 超临界状态 当温度和压力达到一定值时， 物质就会出现超临界状态。物质的 超临界状态是指其气态与液态共存 Solid 的一种边缘状态。在此状态中，液 Gas 体的密度与其饱和蒸汽的密度相同， Te 因此界面消失。 Temperature
一、什么是超临界流体（Supercritical Fluid 简称SCF） 任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。 当温度和压力达到一定值时， 物质就会出现超临界状态。物质的 超临界状态是指其气态与液态共存 的一种边缘状态。在此状态中，液 体的密度与其饱和蒸汽的密度相同， 因此界面消失。 超临界状态
临界点 液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点时的 温度和压力分别称为临界温度Tc临界压力Pc。不同的物 质其临界点所要求的压力和温度各不相同。C0,的超临界 温度Tc=31℃，超临界压力Pc=7.13MPa 超临界流体 超临界流体是指超过临界温度与临界压力状态的流 体。如果某种流体处于临界温度之上（即T>Tc)，无论 压力多高（即P>PCc),也不能液化，这个状态的物质常 常不称为气体或液体，而被称为超临界流体 (Supercritical Fluid简称SCF)
液、气两相成平衡状态的点叫临界点。在临界点时的 温度和压力分别称为临界温度Tc临界压力Pc。不同的物 质其临界点所要求的压力和温度各不相同。C02的超临界 温度Tc＝31℃，超临界压力Pc＝7 .13MPa 临界点 超临界流体是指超过临界温度与临界压力状态的流 体。如果某种流体处于临界温度之上（即T＞Tc），无论 压力多高（即P＞Pc），也不能液化，这个状态的物质常 常不称为气体或液体，而被称为超临界流体 （Supercritical Fluid 简称SCF）。 超临界流体
CO,的物理性质 Physical Properties of CO2 Phase Gas SCF Liquid Density 0.6-2.0x10-3 0.2-0.9 0.8-1.0 viscosity 0.5-3.5x10-4 2.0-9.9x10-4 0.3-2.4x102 Diffusivity 0.01-1.0 0.5-3.3x10-4 0.5-2.0x10-5
CO2 的物理性质 Physical Properties of CO2 Phase Gas SCF Liquid Density 0.6–2.0 x 10-3 0.2 – 0.9 0.8 – 1.0 viscosity 0.5–3.5 x 10-4 2.0–9.9 x 10-4 0.3–2.4 x 10-2 Diffusivity 0.01 – 1.0 0.5–3.3 x 10-4 0.5–2.0 x 10-5
超临界流体的优势 Advantages of Supercritical Fluids as solvents Solvating power related to density 密度接近于液体，溶解能力与溶剂密度相关，利用压力和 温度可调控超临界流体溶解能力。 Gas-like mass transport properties ·粘度接近于气体，近似气体的传质能力 Facile penetration into porous material 较大的扩散系数，良好的渗透能力
超临界流体的优势 Advantages of Supercritical Fluids as solvents Solvating power related to density 密度接近于液体，溶解能力与溶剂密度相关，利用压力和 温度可调控超临界流体溶解能力。 Gas-like mass transport properties 粘度接近于气体，近似气体的传质能力 Facile penetration into porous material 较大的扩散系数，良好的渗透能力
二、超临界流体的发展 1822年，Cagniard首次报道物质的临界现象。 1879年，Hanny and Hogarth发现了超临界流体对固 体有溶解能力，为超临界流体的应用提供了依据。 1943年，Messmore首次利用压缩气体的溶解力作为 分离过程的基础，从此才发展出超临界萃取方法。 1970年，Zosel采用sc-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖 啡因，从此超临界流体的发展进入一个新阶段。 1992年，Desimone首先报道了sc-CO2为溶剂，超临 界聚合反应，得到分子量达27万的聚合物，开创了超 临界CO2高分子合成的先河
1822年，Cagniard 首次报道物质的临界现象。 1879年，Hanny and Hogarth 发现了超临界流体对固 体有溶解能力，为超临界流体的应用提供了依据。 1943年，Messmore首次利用压缩气体的溶解力作为 分离过程的基础，从此才发展出超临界萃取方法。 1970年，Zosel采用sc-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖 啡因，从此超临界流体的发展进入一个新阶段。 1992年，Desimone 首先报道了sc-CO2为溶剂，超临 界聚合反应，得到分子量达27万的聚合物,开创了超 临界CO2高分子合成的先河。 二、超临界流体的发展
三、常用超临界流体 用作莘取剂的超临界流体应具备以下条件： 1化学性质稳定，对设备没有腐蚀性。 2临界温度应接近室温或操作温度，不要太高，也不要太低。 3操作温度应低于被萃取溶质的分解温度。 4临界压力低，以降低压缩动力。 5对萃取质的溶解度高，以减小溶剂循环量。 6对被萃取物的选择性高。容易得到纯产品。 7货源充足；价格便宜。 8医药、食品工业用，必须对人体无毒
三、常用超临界流体 用作萃取剂的超临界流体应具备以下条件： 1 化学性质稳定，对设备没有腐蚀性。 2 临界温度应接近室温或操作温度，不要太高，也不要太低。 3 操作温度应低于被萃取溶质的分解温度。 4 临界压力低，以降低压缩动力。 5 对萃取质的溶解度高，以减小溶剂循环量。 6 对被萃取物的选择性高。容易得到纯产品。 7 货源充足；价格便宜。 8医药、食品工业用，必须对人体无毒
常用超临界流体的临界值 流体名称 分子式 临界压力 临界温度（℃） 临界密度 (bar) (gcm3) 二氧化碳 C02 72.9 31.2 0.433 水 H,0 217.6 374.2 0.332 氨 NH3 112.5 132.4 0.235 乙烷 C2H6 48.1 32.2 0.203 乙烯 C2H 49.7 9.2 0.218 氧化二氮 N,0 71.7 36.5 0.450 丙烷 C.Hs 41.9 96.6 0.217 戊烷 CsH12 37.5 196.6 0.232 丁烷 CaH10 37.5 135.0 0.228
流体名称 分子式 临界压力 (bar) 临界温度(℃) 临界密度 (gcm-3 ) 二氧化碳 CO2 72.9 31.2 0.433 水 H2O 217.6 374.2 0.332 氨 NH3 112.5 132.4 0.235 乙烷 C2H6 48.1 32.2 0.203 乙烯 C2H4 49.7 9.2 0.218 氧化二氮 N2O 71.7 36.5 0.450 丙烷 C3H8 41.9 96.6 0.217 戊烷 C5H12 37.5 196.6 0.232 丁烷 C4H10 37.5 135.0 0.228 常用超临界流体的临界值