超临界水_化学_自然科学_专业资料VIP

1、当水的温度和压强升高到临界点（t=374.3°c, p=22.05mpa）以上时，水就处 于超临界状态，该状态的水即称之为超临界水。超临界水具冇通常状态下水所没 有的特殊性质，它可以和空气、氧气及一些有机物质均匀混合。密闭的容器中对水加压，水的沸点就会提高。当压力达到220个大气压、 温度达到374°c时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度 止好相同。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的 呈现高压高温状态的气体。这时，水便曲一般状态变成为“超临界水”。上述使 水气交融的压力和温度，被称作“临界点”。超过“临界点”状态的水，就是超 临

2、界水。超临界状态（sc）自从1869年andrews首先发现临界现彖以来，各种研究工作陆续开展起来, 其中包括1879年hannay和hogarth测量了固体在超临界流体屮的溶解度，1937 年michels等人准确地测量了 co2近临界点的状态等等。在纯物质相图上，一 般流体的气一液平衡线有一个终点临界点，此处对应的温度和压力即是临界 温度（tc）和临界压力（pc）。当流体的温度和压力处于tc和pc之上吋，那么 流休就处于超临界状态（supercritical状态，简称sc状态）。超临界流体的许多 物理化学性质介于气体和液体z间，并具冇两者的优点，如具冇与液体相近的溶 解能力和传热系数，具有

3、与气体相近的黏度系数和扩散系数。同时它也具有区别 于气态和液态的明显特点：（1）可以得到处于气态和液态之间的任一密度；（2）在临界点附近，压力的微小变化可导致密度的巨大变化。由于黏度、介电常数、扩散系数和溶解能力都与密度冇关，因此可以方便 地通过调节压力來控制超临界流体的物理化学性质。与常用的有机溶剂相比，超 临界流体特别是sc c02、sc h20还是一种环境友好的溶剂。正是这些优点， 使得超临界流体具有广泛的应用潜力，超临界流体萃取分离技术已得到了广泛的 医药方面应用。超临界流体萃取(supercritical fluid extrac-ion, spe)是一项新型提取技术， 超临界流体萃

4、取技术就是利用超临界条件下的气体作萃取剂，从液体或固体中萃 取出某些成分并进行分离的技术。超临界条件下的气体，也称为超临界流体(sf),是处于临界温度(tc)和临 界压力(pc)以上，以流体形式存在的物质。通常冇二氧化碳(c02)、氮气(n2)、 氧化二氮(n2o)、乙烯(c2h4、三氟甲烷(chf3)等。超临界流体萃取的基本原理：当气体处于超临界状态时，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，粘度虽高于气体但明显低于 液体，扩散系数为液体的10100倍，因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解 能力，能够将物料屮某些成分捉取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着 密闭体系

5、压力的增加而增加，极性增大，利用程序升压可将不同极性的成分进行 分部提取。提取完成后，改变体系温度或压力，使超临界流体变成普通气体逸散 出去，物料屮已提取的成分就可以完全或基木上完全析出，达到提取和分离的口 的。物质的四种状态(同态、液态、气态和超临界状态)随着它的温度和压力而改 变。以co2为例，co2在三相点(t)上，固、液、气三相共存的温度t(tr)为56.6°c (217k),压力p(tr)为5.2x105pa。co2的蒸气压线终止于临界点c(tc=31.3°c, pc=73.8xl05pa, pc=0.47 g/cm3)。超过临界点以上，液气两相的界面消失，成为

6、超临界流体(sf)2 o sf的扩散系数(10-4cm2/s)比一般液体的扩散系数( 10-5cm2/s)高一个数量级,而它的粘度(10-4n s/m2)要低丁一般液体( 10-3ns/m2)一个数量级。与液液萃取系统相比，sf系统具有较快的质量传递和 萃取速度。因此能有效地穿入固体样品的空隙中进行萃取分离。sf的密度随着 温度和压力改变，导致它的溶解度参数(solubility parameter)的改变。在较低的密 度下，sf-co2的溶解度参数接近己烷；在较高的密度下，它可接近氯仿。因此 控制sf的密度(温度和压力)，可获得所需耍的溶剂强度。这种能力使得sf可任 意改变溶剂强度而适合于不同的溶质。一般而论，sf能有效地溶解非极性固体, 它亦能按溶质的极性做选择性的萃取，这在分离和分析化学的领域用途很广。 co2具有较低的临界温度和压力，且价格便宜，无毒，具有较低的活性，因此 sf-co2常被用来萃取非极性和略有极性的物质。在超临界状态下，流体兼有气 液两相的双重特点，既具有与气体相当的高扩散系数和低粘度