超临界萃取装置实验讲义

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1、北方民族大学化工学院化工技术与实验中心超临界萃取实验讲义超临界萃取装置实验讲义（指导教师：姜国平）北方民族大学化工学院化学工程实验室4北方民族大学化工学院化工技术与实验中心超临界萃取实验讲义一、超临界理论概述每个纯物质都有自己确定的三相点。根据相律，当纯物质的气－液－固三相共存时，确定系统状态的自由度为零。将纯物质沿气－液饱和曲线改变温度和压力，当达到图中C点时体系的性质变得均一，不再分为液体和气体，故C点称为临界点。与该点相对应的温度和压力分别称为临界温度（Tc）和临界压力(Pc),途中高于临界温度和临界压力的有阴影线的区域属于超临界流体状态。超临界流体状态的性质有别

2、于通常所称的气体和液体状态，因此此状态称为流体状态。图1－1纯流体的压力－温度图二、超临界流体的临界点稳定的纯物质都有固定的临界点，对于某物质临界点应指明的数据除了临界温度和临界压力外还应指明与萃取相关的数据即临界密度ρc。理论上来说很多流体都可作为超临界流体使用，但实际上由于需要考虑应用的可能性，因此常用的超临界流体并不太多。表1－1列出了一些超临界流体萃取中常用的萃取溶剂及其临界值。化合物沸点/℃临界点数据临界温度Tc/℃临界压力Pc/MPa临界密度ρc/(g/cm3)二氧化碳-78.531.067.390.448氨-33.4132.311.281.24甲烷-164

3、.0-83.04.60.16乙烷-88.032.44.890.203丙烷-44.5974.260.220n-丁烷-0.5152.03.800.228其它物料的临界点省略。4北方民族大学化工学院化工技术与实验中心超临界萃取实验讲义从表1－1可以看出，超临界流体在密度上接近于液体，因此，对固体、液体的溶解度也与液体相接近，密度越大，相应的溶解能力也越强。同时超临界流体在粘度上接近于气体，扩散系数比液体大100倍，因此渗透性极佳，能够更快地完成传质过程而达到平衡，从而实现高效分离过程。三、超临界流体的特性：1、由于超临界流体的溶解能力随着其密度的增加而提高，因此，通过改变超临

4、界流体的密度，就可以实现待分离组分的萃取与分离。2、在接近临界点处只要温度和压力有微小的变化，超临界流体密度和溶解度都会有较大变化。3、萃取过程完成后，超临界流体由于状态的改变，很容易从分离成分中较彻底地脱除，不给产品造成污染。4、超临界流体萃取技术所选用萃取剂，其临界温度温和、并且化学稳定性好，无腐蚀性，因此特别适用于热敏性或易氧化的成分的提取。5、溶剂循环密封使用，避免了产品的外界污染，环境友好。6、超临界流体萃取需在相应的高压设备中完成，对设备要求高。四、超临界流体的选择所选的超临界流体必需满足如下条件：一是具有良好的溶解性能；二是具有良好的选择性。具体要求：1、

5、作为超临界流体萃取剂，应该化学稳定性好，无毒、无腐蚀，不易燃、不易爆。2、超临界流体的操作温度尽量接近常温，从而节约能源，操作温度低于待分离成分的分解温度。3、超临界流体的操作压力尽可能低，以降低动力消耗。4、对于待分离组分要有较高的选择性和较高的溶解度。5、来源广泛、价格便宜。6、尽量选用环境友好溶剂。五、超临界CO2的基本性质CO2的临界温度（Tc=31.06℃），结合表1－3我们可知此临界温度是常用超临界溶剂中最接近室温的，其临界压力（Pc=7.39MPa）也比较适中。特别应该指出的是，CO2的临界密度（ρc=7.39g/cm3）是常用超临界溶剂中最高的（合成氟化

6、物除外）。由于超临界流体的溶解能力一般随流体密度的增加而增加，可见CO2具有最适合作为超临界溶剂的临界点数据。和传统的加工方法相比，使用CO2作为溶剂的超临界萃取具有如下显著优点：1、萃取能力强，提取率高。2、萃取能力的大小取决于流体的密度，最终取决于温度和压力，改变其中之一或同时改变，都可改变溶解度，可有选择地进行多种物质的分离，从而减少杂质，使有效成分高度富集，便于质量控制。3、超临界CO2流体的临界温度低，操作温度低，能较好地保存有效成分不被破坏，不发生次生化，因此特别适用于那些对热敏感性强，容易氧化分解破坏的成分的提取。4、提取时间快，生产周期短，同时它不需浓缩

7、等步骤，即使加入夹带剂，也可以通过分离功能除去或只需要简单浓缩。5、超临界CO2流体还具有抗氧化、灭菌等作用，有利于保证和提高产品质量。6、超临界CO24北方民族大学化工学院化工技术与实验中心超临界萃取实验讲义流体萃取过程的操作参数容易控制，因此，有效成分及产品质量稳定，而且工艺流程简单，操作方便。节省劳动力和大量有机溶剂，减少“三废”污染。7、CO2便宜易得，与有机溶剂相比，运行费用较低。（一）实验目的1.通过实验了解超临界萃取装置的基本原理和实验方法。2.通过实验得出CO2流体溶解度的定性经验规律：3.通过实验得出影响超临界CO2流体