超临界萃取-PPT课件.ppt

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1、第四章超临界流体萃取4.1超临界流体4.2超临界萃取原理4.3超临界萃取的特点4.4超临界萃取剂4.5超临界萃取过程的质量传递及影响因素4.6超临界萃取流程4.7超临界萃取在制药工业中的应用4,8今后的主要研究方向14.1超临界流体当流体的温度和压力分别超过其临界温度和临界压力时，则称该状态下的流体为超临界流体，以SCF表示。若某种气体的T≥Tc，则无论压力多大也不能使其液化，故超临界流体不同于气体和液体。物质有三中状态，气态，液态和固态。除了这三中常见的状态外物质还有另外一些状态。如等离子状态、超临界状态等2当

2、流体所处的状态位于阴影区域时即成为超临界流体。超临界流体分别具有气体和液体的某些性质。3水蒸气的压力大到使其密度与液态的水相接近，它也不会液化。这个温度称为水的临界温度（374.4℃），与临界温度相对应的压力称为水的临界压力（22.2MPa），水的临界温度和临界压力就构成了水的临界点。也可以称之为超临界水。超临界状态下水是一种特殊的气体，它的密度与液态水相接近而又保留了气体的性质，我们把它称着“稠密的气体”。为了与水的一般形态相区别，这种水即不称为气体也不称为液体，而称为“流体”，即水的超临界流体。4超临界流

3、体的种类除水有超临界状态外，稳定的纯物质都可以有超临界状态（稳定是指它们的化学性质是稳定的，在达到临界温度不会分解为其它物质），都有固定的临界点：即临界温度（Tc）、临界压力（pc）只要是温度超过临界温度、压力超过临界压力的物质都是超临界流体。在临界点上的流体都有临界密度（dc）超临界流体的“超”字，它并没有规定超临界流体的温度、压力一定要超过临界点多少或不超过多少。只要是超过了临界点就是超临界流体。常见的超临界流体还有二氧化碳、乙烷、丙烷等。5超临界流体与气体和液体的某些性质物质状态密度/kgm-3粘度/Pa

4、s扩散系数/m2s-1气体(15~30℃)0.6~2(1~3)×10-5(0.1~0.4)×10-4超临界流体(0.4~0.9)×103(3~9)×10-50.2×10-7有机溶剂(液态)(0.6~1.6)×103(0.2~3)×10-3(0.2~2)×10-136(1)超临界流体的密度接近于液体。∵溶质在溶剂中的溶解度一般与溶剂的密度成正比，∴超临界流体具有与液体溶剂相当的萃取能力。(2)超临界流体的粘度和扩散系数与气体的相近∴超临界流体具有气体的低粘度和高渗透能力，故在萃取过程中的传质能力远大于液体溶剂的

5、传质能力。7(3)当流体接近于临界点时，气化热将急剧下降。当流体处于临界点时，可实现气液两相的连续过渡。此时，两相的界面消失，气化热为零。∵超临界萃取在临界点附近操作，∴有利于传热和节能。(4)在临界点附近,流体温度和压力的微小变化将引起流体溶解能力的显著变化,这是超临界萃取工艺的设计基础。见P55图4-284.2超临界萃取原理1-萃取釜；2-节流阀；3-分离釜；4-加压泵9以超临界流体萃取天然产物为例来描述过程的传质机理：⑴超临界流体经外扩散和内扩散进入天然产物的微孔表面;⑵被萃取成分与超临界流体发生溶剂化作用

6、而溶解;⑶溶解的被萃取成分经内扩散和外扩散进入超临界流体主体。∵超临界流体的扩散系数较高,而溶质在超临界流体中的溶解度很低,∴步骤⑶常常为过程的控制步骤。10(1)超临界萃取兼有精馏和液液萃取的某些特点研究表明，溶质的蒸气压、极性及相对分子质量大小均能影响溶质在超临界流体中的溶解度，组分间的分离程度由组分间的挥发度和分子间的亲和力共同决定。一般情况下，组分是按沸点高低的顺序先后被萃取出来；非极性的超临界CO2流体仅对非极性和弱极性物质具有较高的萃取能力。4.3超临界萃取的特点11(2)超临界流体的萃取能力取决于流

7、体密度,因而可方便地通过调节温度和压力来控制,这对保证产品质量的稳定是非常有利的。(3)萃取剂可循环使用，其分离与回收方法远比精馏和液液萃取简单，且能耗较低。实际操作中，常采用等温减压或等压升温的方法，将溶质与萃取剂分离开来。12(4)超临界流体萃取的操作温度与萃取剂的临界温度有关。例如，目前最常用的CO2萃取剂的临界温度为31.1℃，接近于室温，因而特别适合于热敏性组分的提取，且无溶剂残留。134.4.1萃取剂种类超临界萃取剂可分为极性和非极性两大类。CO2、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、环已烷、苯、甲苯等均可用作非

8、极性超临界萃取剂甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、氨、水等均可用作极性超临界萃取剂。在各种萃取剂中，以非极性的CO2最为常用，这是由超临界CO2所具有的特点所决定的。4.4超临界萃取剂14选用什么介质做超临界萃取溶剂，要根据实际应用的需要做多方面的考虑。从生产成本上考虑，①超临界流体的溶解度要大尽量减少溶剂的使用量；②选择要足以得到纯度较高的萃取物。③它的临界压力和临界温度