超临界流体技术

超临界流体技术

应用现状及前景展望演讲人：0.1超临界流体(SCF)及其性质SCF是指处于临界温度(T)和临界压力(P)以上的流体。（如二氧化碳、乙烯、丙烷等）。SCF具有3个特性：密度是常压体的100—1000倍，具有类似液体的高密度；粘度是普通液体的0.1—0.01倍，具有类似气体的低粘度；扩散系数是普通液体的10--100倍。因此，SCF具有良好

的溶解能力和传质特性。Tour在1822年首次报道了超临界现象，Hannry和、Hogarth又在1879年通过实验证明了超临界流体对高沸点固体物具有特有的溶解性能。到了20世纪40年代，已有学者开始对超临界流体性质进行较为系统的理论与实验研究，但超临界流体应用技术的快速发展则是最近三十年的事情。由于超l临界流体独特性能使其在天然物的分离提取、化学反应、材料合成或净化、试剂制备、环境修复等多个方面得到广泛应用。在20世纪70年代末到80年代中期，超临界萃取技术得到飞速发展，在欧洲甚至出现了年处理量千万吨级的超临界萃取工厂。近十年来超临界流体技术的应用范围不断得到拓展，其中超临界条件下的各种化学反应和纳米材料合成与制备是当今研究的两大热点。0.1超临界流体(SCF)形成及发展0.2超临界流体应用分类超临界流体萃取技术超临界流体沉降技术超临界条件下的化学反应1.超临界流体萃取①SC-CO2的临界温度(31.1℃)接近室温,在温和条件下提取可防止热敏性物质的降解,使高沸点、低挥发度的物质远在其沸点之下萃取出来;②CO2的临界压力(7.38MPa)处于中等压力,就目前工业水平其超临界状态一般易于达到;③CO2无毒、无味、不燃、不腐蚀,萃取产品无溶剂残留,故能满足对药物、食品等溶剂残留控制质量指标,不造成对人体健康的危害和对环境的污染;

④萃取速度快,效率高,能耗少,且操作参数易于控制,因而能使产品质量稳定;

⑤超临界CO2

还具有抗氧化灭菌作用,有利于保证和提高产品质量。1.超临界流体萃取非极性的SC-CO2对亲脂性、分子质量小的非极性物质具有较高的溶解度,故超临界纯CO2

的萃取物多是挥发油、油脂、醇、醚、酯、树脂等亲脂类化学成分的混合物。萃取植物油脂：传统的茶油制取一般采用压榨法和浸出法,前者残油率高,后者味差色深。如用超临界CO2萃取,所得油的颜色、外观,理化指标均优于溶剂法,且提取率高,杂质少,水分低,无需精炼。生理活性物质的提取：超临界CO2能选择性地溶解卵黄中的中性脂质和胆固醇,却不能溶解磷脂和蛋白质,因此可用于蛋黄中卵黄油的分离,分离得到的卵黄油品质较好,且卵黄蛋白的功能性质也不受影响。如儿茶素和二十碳五烯酸(EPA)就是利用此技术制备的。色素的提取、香精香料的提取等1.超临界流体萃取1.超临界流体萃取SC-CO2

很难直接从植物中萃取出极性较大的物质,如黄酮类、皂苷类、生物碱类等。这时加入少量的极性夹带剂(或称改性剂、共溶剂)能增大CO2

对极性物质的溶解能力,有利于萃取的进行。少量的极性夹带剂,如水、甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等的加入,不仅能增大超临界流体密度,更重要的是能与某些溶质分子形成新的较强的分子间作用力,从而提高过程的选择性。例如在30℃、20MPa条件下提取中药柴胡时,萃取出来的主要成分是柴胡挥发油,但加入适量的水醇溶液作夹带剂时,则可以使柴胡皂苷的提取率达3.06%1.超临界流体萃取食品分析：1988年,国际上推出了第一台商品化的超临界流体萃取(SFE)仪,早期主要用于食品分析,如食用香料,脂肪油脂,维生素等,采用超临界技术分析,能节省时间,节约化学试剂,排除溶剂干扰,减少人身伤害。紫外(UV)和常压化学解离质谱法(APCIMS)的填充柱超临界流体色谱法(PS-FC),是鉴别和定量测定β-兴奋剂的通用方法,对于牛肝样品的β-兴奋剂,该法显示出良好的回收率和较低的交量(RSD<15%),此法还可用于双氯醇胺和柳丁氨醇的测定。对于农药残留的测定,特别是水中碳硫化合物的测定,超临界萃取法比较迅速。对于中药有效成分的分析,超临界萃取也有应用。将SC-CO2萃取与其他技术结合也为超临界CO2萃取技术的使用开辟了新的领域。如SFE与精馏或分子蒸馏联用,可用于萃取、分离复杂的混合萃