北京化工大学理学院：《分离科学与技术》课程电子教案（PPT教学课件）第八章 超临界流体萃取 Supercritical Fluid Extraction（讲课人：崔艳）

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1 超临界流体萃取 Supercritical Fluid Extraction 讲课人：崔艳

超验界硬 ◆◆◆◆◆◆◆

2 超临界流体萃取  一、超临界流体萃取发展的历程  二、超临界流体萃取的原理  三、超临界流体萃取的特点  四、超临界二氧化碳流体萃取技术  五、超临界流体萃取的典型工艺流程  六、超临界流体萃取的主要设备的研究现状  七、超临界流体萃取的应用  八、超临界流体萃取技术和其它技术的联用  九、超临界流体萃取技术前景展望

超临界流体萃取发展的历程 把气体压缩到临界点以上,使之成为超 临界状态,此气体对溶质的溶解能力会大 大增强的现象,早在一百多年前就被人们 注意了。 但一直到近20年,超临界流体萃取技术 才开始活跃的研究和工程应用的开发,有 关其的理论才成熟起来

3 一、超临界流体萃取发展的历程 把气体压缩到临界点以上，使之成为超 临界状态，此气体对溶质的溶解能力会大 大增强的现象，早在一百多年前就被人们 注意了 。 但一直到近20年，超临界流体萃取技术 才开始活跃的研究和工程应用的开发，有 关其的理论才成熟起来

4年代末,德国HAG公司建立了第一个利用超临界流 体技术从咖啡豆中脱除咖啡因的工厂 八十年代,国外的超临界工业萃取装置接连上马 九十年代,我国已有十余套工业萃取装置问世。 但在过去的近二十年里,超临界流体技术的进展存在 着一个曲折的历程,同时也取得了一定的成就。 人们已利用这种技术在在咖啡豆脱咖啡因,啤酒花提 取,渣油类的超临界流体萃取,植物和动物油脂的分级和 有价值物质的提取,植物中的药物、香精、调味品和化装 用品的提取,食品工业上的应用,高分子的聚合、分级、 脱溶剂和脱挥发成分上的应用,造粒技术上的应用等等方 面,获得了较好成果

4  七十年代末，德国HAG公司建立了第一个利用超临界流 体技术从咖啡豆中脱除咖啡因的工厂；  八十年代，国外的超临界工业萃取装置接连上马；  九十年代，我国已有十余套工业萃取装置问世。 但在过去的近二十年里，超临界流体技术的进展存在 着一个曲折的历程，同时也取得了一定的成就。 人们已利用这种技术在在咖啡豆脱咖啡因，啤酒花提 取，渣油类的超临界流体萃取，植物和动物油脂的分级和 有价值物质的提取，植物中的药物、香精、调味品和化装 用品的提取，食品工业上的应用，高分子的聚合、分级、 脱溶剂和脱挥发成分上的应用，造粒技术上的应用等等方 面，获得了较好成果

、超临界流体萃取的原理 合

5 二、超临界流体萃取的原理 2.1 超临界流体 2.2 超临流体萃取 2.3超临界流体技术中的提携剂

超临界流体 1.超临界流体的定义: 超临界流体是指物质 固体 液体 (一般是气体)在高于其临 界点,即高于其临界温度 气体 Tc和临界压力Pc时的一种 温度 图1-1纯流体的压力-温度图 状态

6 2.1 超临界流体 1. 超临界流体的定义： 超临界流体是指物质 (一般是气体)在高于其临 界点，即高于其临界温度 Tc和临界压力Pc时的一种 状态

气体处于超临界状态时,成为性质介于液 体和气体之间的单一相态,具有和液体相近的密 度,粘度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为 液体的10~100倍(如表1);因此对物料有较好 的渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些 成分提取出来 丧1气体、超临界流体、液体三种主要性质数量级比较 气体超临界流体液体 密度(g/cm2) 10 7(),3 扩散系数(cm3/s) 10 <10 粘度(dHa.s) 10-4 l0-~10-3 10 7

7 当气体处于超临界状态时,成为性质介于液 体和气体之间的单一相态,具有和液体相近的密 度,粘度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为 液体的10～100倍（如表1）;因此对物料有较好 的渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些 成分提取出来

超临界流体的理化性质 (1)低表面张力:SCF很容易进入样本基质内, 对于萃取的基质具有良好的穿透性; (2)高扩散性:对于被萃取物质有着良好的溶解 能力; (3)低粘度:当气体到SCF状态时,其粘度大大低 于液体状态,使得SF具有良好的动力学特征; (4)可压缩性:当温度略高于临界点时,SCF的压 缩系数最大,即此时压力发生微小变化就能导致密 度有较大变化

8 2. 超临界流体的理化性质 （1）低表面张力 ：SCF很容易进入样本基质内， 对于萃取的基质具有良好的穿透性; （2）高扩散性：对于被萃取物质有着良好的溶解 能力; （3）低粘度：当气体到SCF状态时，其粘度大大低 于液体状态，使得SF具有良好的动力学特征; （4）可压缩性：当温度略高于临界点时，SCF的压 缩系数最大，即此时压力发生微小变化就能导致密 度有较大变化

3常用的超临界流体 些常用作超临界流体萃取溶剂的流体其临界性质 如表1-1: 表1-1一些常用作超临界流体萃取溶剂的流体临界性质 物质 临界温度T,K 临界压力p,MPa 氧化碳 7.37 305.4 4.88 烯 282.4 丙烷 369.8 4.25 丙烯 365.0 环已烷 553.4 异丙醇 508.3 4.76 苯 4.89 甲苯 591.7 4.11 对二甲苯 616.2 3.52 氟利昂-13(CClF3) 302.0 3.92 氟利昂-11( CCl3F) 71.2 4.4l 405.6 1.28 水 647.3 22.05

9 3. 常用的超临界流体 一些常用作超临界流体萃取溶剂的流体其临界性质 如表1－1 ：

二氧化碳是超临界流体技术中最常用 的溶剂,它的临界温度为31.05℃,可在室 温附近实现SCF技术操作,以节省能耗;它 的临界压力不算高,设备加工不困难。 对多数溶质具有较大的溶解度,而水在二 氧化碳相中的溶解度却很小,这有利于用 近临界或超临界二氧化碳来萃取分离有机 水溶液。二氧化碳还具有不可燃,无毒, 化学安全性好,廉价易得等优点

10 二氧化碳是超临界流体技术中最常用 的溶剂，它的临界温度为31.05℃，可在室 温附近实现SCF技术操作，以节省能耗；它 的临界压力不算高，设备加工不困难。它 对多数溶质具有较大的溶解度，而水在二 氧化碳相中的溶解度却很小，这有利于用 近临界或超临界二氧化碳来萃取分离有机 水溶液。二氧化碳还具有不可燃，无毒， 化学安全性好，廉价易得等优点