任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同
。
超临界流体(SCF-SuperCritical
Fluid)是指在临界温度和临界压力以上的流体。高于临界温度和临界压力的状态称为超临界状态。处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为超临界流体-
SCF。
近几年来,超临界条件下的反应受到了国内外各研究机构的广泛关注,特别是超临界水和超临界二氧化碳条件下的各类反应,更为人们所重视。超临界流体作为反应介质兼有液体和气体的双重特性,具有许多优点:
1.
具有液体一样的密度和溶解强度,并且与密度有关的一些重要溶剂特性,如介电常数、粘度和扩散系数等,易于通过压力进行控制;2.
超临界流体同时也具有气体的优点,粘度小,扩散系数大、渗透性好,与其它气体的互容性强,有良好的传质和传热特性;3.
常用的超临界流体水和二氧化碳均是环境友好的溶剂。由于以上特点,超临界流体技术的应用领域特别广泛,重点体现在以下几个方面:
(一)
超临界CO2
流体萃取SCE
(Supercritical
CO2
Extraction)
在超临界流体(SCF)技术中,与中医药现代化关系较密切的是超临界流体萃取技术,CO2是最常用的超临界流体。用超临界CO2萃取技术进行中药研究开发及产业化,是近些年来迅速发展起来的一种新技术,和中药传统方法相比,具有许多独特的优点。
超临界CO2之所以成为目前最常用的萃取剂,是因为它具有以下特点:
1.
CO2临界温度为31.1℃,临界压力为7.4MPa,临界条件容易达到。
2.
CO2化学性质不活泼,无色无味无毒,安全性好。
3. 价格便宜,纯度高,容易获得。
因此,
CO2特别适合对天然产物有效成分的提取。
(二)
在环境保护方面
有毒有机废水的处理
在有氧的条件下,超临界水中的有毒有机物可在几秒钟内被完全氧化成无害的物质,该技术即为超临界水氧化技术SCWO-SuperCritical
Water Oxidization,
目前在日本和美国已建成了超临界水氧化处理的中试装置,我国在这方面的工程应用还是空白。
废塑料的回收利用
超临界条件下热分解可使废塑料分解成有用的小分子,从而使其得以回收。它的优点是分解过程中几乎不产生其它气体,有利于环保。这方面日本的研究者作了较多的工作。
精密仪器清洗
利用超临界二氧化碳对有机物较强的溶解能力和它较强的扩散渗透能力,可用于电子元件和精密机械零件的精密清洗,代替即将禁止使用的氟里昂,可减少对臭氧层的破坏。
超临界络合萃取
将二氧化碳超临界萃取与有机溶剂络合作用相结合,可用于某些原料、泥土和放射废水中有害重金属离子的去除。