超臨界流體萃取
supercritical fluid extraction
定義:用超臨界狀態(tài)流體作萃取劑的一種氣—固萃取分離技術(shù)。
學(xué)科:化學(xué)_分析化學(xué)_化學(xué)分析
相關(guān)名詞:超臨界流體 萃取 分配比
圖片來(lái)源:視覺(jué)中國(guó)
【延伸閱讀】
早在100多年前人們就注意到,把氣體壓縮到臨界點(diǎn)之上成為超臨界狀態(tài)后,氣體對(duì)溶質(zhì)的溶解能力會(huì)得到極大提高,但直到20世紀(jì)80年代,超臨界流體萃?。⊿CFE)才作為一種具有選擇性溶解能力的分離技術(shù)得到開(kāi)發(fā),現(xiàn)在SCFE已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)的一種方法。
從純物質(zhì)的相圖可知,三相點(diǎn)為氣—液—固共存體系,系統(tǒng)狀態(tài)的自由度為零。當(dāng)純物質(zhì)沿氣—液飽和線升溫時(shí),氣體因壓力增加而密度上升,液體則因溫度上升而密度減小,當(dāng)達(dá)到超臨界點(diǎn)(CP)時(shí),氣—液相態(tài)的差別消失,形成一個(gè)新的均一物態(tài),即超臨界態(tài),它對(duì)應(yīng)的溫度稱臨界溫度,對(duì)應(yīng)的壓力稱臨界壓力。在臨界溫度之上不會(huì)發(fā)生蒸發(fā)—冷凝現(xiàn)象,只有流體形態(tài)。之所以稱該點(diǎn)為臨界點(diǎn),是因?yàn)樵谂R界溫度之下,無(wú)論壓力如何增加都不能達(dá)到超臨界狀態(tài),同樣,在臨界壓力之下,無(wú)論溫度如何上升也無(wú)法達(dá)到超臨界態(tài)。
超臨界流體的溶解能力與其密度成正比,而在臨界點(diǎn)附近,溫度和壓力的微小變化都會(huì)引起流體密度的大幅變化。超臨界流體萃取正是利用這一特性來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。例如,在二氧化碳臨界點(diǎn)以下,萘的溶解度非常小,當(dāng)壓力升至臨界點(diǎn)附近時(shí),溶解度便迅速上升。溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度主要受兩方面的影響,其一是超臨界流體的密度,其二是溶質(zhì)的蒸氣壓,這兩個(gè)因素都與溫度密切相關(guān)。在相對(duì)壓力較大的區(qū)域,由于流體密度隨溫度的變化相對(duì)和緩,溶質(zhì)蒸氣壓隨溫度的變化成為主要因素,因此,此時(shí)超臨界流體的溶解度隨溫度上升而提高;在相對(duì)壓力較低的區(qū)域,溫度升高將引起流體密度的迅速下降,該因素成為影響溶解度的主要因素,因此,超臨界流體的溶解度隨溫度上升而下降。如果能保持超臨界流體密度不變,溶質(zhì)溶解度將始終隨溫度上升而提高。
作為萃取劑的超臨界流體,應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有良好的溶解選擇性。按照相似相溶的原理,超臨界流體與被萃取物的化學(xué)性質(zhì)越相似,溶解能力就越大;在一定條件下,溶劑的溫度越接近臨界溫度,溶質(zhì)的溶解度越大。超臨界流體萃取具有高度選擇性,產(chǎn)品質(zhì)量高,可同時(shí)完成蒸餾和萃取兩個(gè)過(guò)程,可分離性質(zhì)相近的物質(zhì),特別是對(duì)同系物和熱敏性物質(zhì)的分離有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì),而且萃取工藝節(jié)能、無(wú)殘留,因此超臨界流體萃取工藝在食品工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛采用。
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