哈尔滨商业大学：《分析化学》课程PPT教学课件（工科专业仪器分析）第十二章 试样前处理新技术

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第十二章 试样前处理新技术

第一节超临界萃取 、 概述 1、超I临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction, SFE)是一项新型提取技术，它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。通常有二氧化碳(CO2)、 氮气(N2)、氧化二氮(N2O)、乙烯(C2H4)、 三氟甲烷(CHF3)等。 冷酒演商常大是 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE

一、概述 1、超临界流体萃取 （Supercritical Fluid Extraction， SFE）是一项新型提取技术，它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。通常有二氧化碳（CO2 ）、 氮气 （N2 ）、氧化二氮 （N2 O）、乙烯 （C2 H4）、 三氟甲烷 （CHF3 ）等。 第一节 超临界萃取

2、超临界流体(SCF)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 而接近临界点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SCF。 疮潮清月業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE

2、 超临界流体（SCF）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 而接近临界点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SCF

3、常用超临界流体萃取剂的临界特性 SCF不同于一般的气体，也有别于一般液体， 它本身具有许多临界特性： 其扩散系数比气体小，但比液体高一个数量级： 粘度接近气体； 密度类似液体；.压力的细微变化可导致其密度的显， 著变动； ·压力或温度的改变均可导致相变。 给源渭商業大是 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE

3、常用超临界流体萃取剂的临界特性 SCF不同于一般的气体，也有别于一般液体， 它本身具有许多临界特性： • 其扩散系数比气体小，但比液体高一个数量级； • 粘度接近气体； • 密度类似液体；压力的细微变化可导致其密度的显 著变动； • 压力或温度的改变均可导致相变

4、超临界流体的选择性 超临界萃取剂的临界温度越接近操作温 ·度，则溶解度越大。·临界温度相同的萃取剂， 与被萃取溶质化学性质越相似，溶解能力越 ·大。因此应该选取与被萃取溶质相近的超临 界流体作为萃取剂。 疮潮清月業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE

超临界萃取剂的临界温度越接近操作温 度，则溶解度越大。临界温度相同的萃取剂， 与被萃取溶质化学性质越相似，溶解能力越 大。因此应该选取与被萃取溶质相近的超临 界流体作为萃取剂。 4、超临界流体的选择性

5、超临界流体的选择原则 用作萃取剂的超临界流体应具备以下条件： 化学性质稳定，对设备没有腐蚀性，不与萃取物发生反应： ·临界温度应接近常温或操作温度，不宜太高或太低； 。 操作温度应低于被萃取溶质的分解变质温度； ·临界压力低，以节省动力费用； 对被萃取物的选择性高（容易得到纯产品）； ·纯度高，溶解性能好，以减少溶剂循还用量； 货源充足，价格便宜，如果用于食品和医药工业，还应考虑 择无毒的气体。 宏酒演商常大是 HARBIN LNIVERSTTY OF COMMERCE

用作萃取剂的超临界流体应具备以下条件: • 化学性质稳定，对设备没有腐蚀性，不与萃取物发生反应； • 临界温度应接近常温或操作温度，不宜太高或太低； • 操作温度应低于被萃取溶质的分解变质温度； • 临界压力低，以节省动力费用； • 对被萃取物的选择性高（容易得到纯产品）； • 纯度高，溶解性能好，以减少溶剂循还用量； • 货源充足，价格便宜，如果用于食品和医药工业，还应考虑选 择无毒的气体。 5、超临界流体的选择原则

超临界流体的特性及其萃取的基本原理 SPE利用SCF作为萃取溶剂，SCF所具有独特的物理化学性质， 使其极易于渗透到样品基体中去，通过扩散、溶解、分配等作 用，使基体中的溶质扩散并分配到SC℉中，从而将其从基体中 萃取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压 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，·物料中已提取的成分就可以完 全或基本上完全析出，达到提取和分离的目的。在萃取过程中， SFE的萃取效率是由SCF的溶剂力、溶质的特性、溶质一基体结 合状况决定的。因而在选择萃取条件时，一方面要考虑溶质在 SC℉中的溶解度，另一方面也要考虑溶质从样品基体活性点脱 附并扩散到SC℉中的能力与速度。 给源置月拿大多 HARBIN LNTVERSITY OF COMMERCE

二、超临界流体的特性及其萃取的基本原理 SFE利用SCF作为萃取溶剂，SCF所具有独特的物理化学性质， 使其极易于渗透到样品基体中去，通过扩散、溶解、分配等作 用，使基体中的溶质扩散并分配到SCF中，从而将其从基体中 萃取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压 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，物料中已提取的成分就可以完 全或基本上完全析出，达到提取和分离的目的。在萃取过程中， SFE的萃取效率是由SCF的溶剂力、溶质的特性、溶质—基体结 合状况决定的。因而在选择萃取条件时，一方面要考虑溶质在 SCF中的溶解度，另一方面也要考虑溶质从样品基体活性点脱 附并扩散到SCF中的能力与速度

超临界流体萃取的工艺流程及操作特征 超临界流体萃取的工艺流程一般是由萃取 (CO2溶解溶质)和分离(CO2和溶质的 分离)2步组成。 ·它包括高压泵及流体系统、萃取池系统和 收集系统三个部分 给源渭商業大是 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE

• 超临界流体萃取的工艺流程一般是由萃取 （CO2溶解溶质）和分离（CO2和溶质的 分离）2步组成。 • 它包括高压泵及流体系统、萃取池系统和 收集系统三个部分 三、超临界流体萃取的工艺流程及操作特征

冬工作流程 10 13 图2SFE仪器流程示意 Fig.2 The flow chart of SFE instrument 1一液体CO2钢瓶：2一高压表：3一高压开关阀：4一三通： S一步进电机：6一冷却装置：7一S乃2注射泵：8一预热管： 9—萃政池：10一限流器：11一收集器：12一压力传感器： 13一亮压泵做机控制系统：14一温控微机系统：15一放空管。 给源置商業大 HARBIN LNTVERSITY OF COMMERCE

❖工作流程

基本工艺流程 P 的？ P2 2 T (a)等温法 (5)等压法 (c)吸附法 T1=T,p1>p3 T1<T3,1=p2 Ti=Tx PI=P2 1—萃取槽：2一膨胀阀： 1一萃取槽；2一加热器： 1一萃取槽：2一吸收剂（吸附剂） 3一分离槽：4一压缩机 3—分离槽：4—泵：5—冷却器 3—分离槽：4—泉 冷源演商拿大呈 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE

❖基本工艺流程