什么是超临界流体?
纯净物质要根据温度和压力的不同,呈现出液体、气体、固体等状态变化,如果提高温度和压力
,来观察状态的变化,那么会发现,如果达到特定的温度、压力,会出现液体与气体界面消失的现象
. 该点被称为临界点
超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体,在临界点附近,会出现流体的密度
、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象
超临界流体的特性
超临界流体由于液体与气体分界消失,是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体
超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。即,密度大大高于气体,粘度比液体大为减小,扩
散度接近于气体。另外,根据压力和温度的不同,这种物性会发生变化,因此,在提取、精制、反应
等方面,越来越多地被用来作代替原有有机溶媒的新型溶媒使用
例如,水的密度、离子、介电常数等以临界温度374℃为分界,发生急剧的变化。特别是在常温状
态下极性溶媒-水的介电常数到了临界点以上会急剧减小,超临界水的介电常数减小到与有机溶媒相
同的水平
由于这种特性,水在超临界状态,便具有与有机溶媒相同的特性,变成了可以与有机物完全混合
的状态
热容量值有较大变化,这也是临界点非常独特的特性之一。临界点的热容量值急剧上
升,几乎达到了无限大,然后再减小,如果恰当地利用这种特性,将能够得到一种非常优秀的热媒体
超临界流体特性技术
1)超临界水氧化技术
超临界水氧化技术是使废水在水的超临界条件(p>218atm, t>374℃)下与氧化剂(o2、air、h2o2等)
反应,把废水中含有的有机物分解成无害成份的技术
在临界点以下的条件下,废水中含有的有机物处于并非与水完全混合的状态,形成界面(boundary
layer)。因此,为使有机物与氧气反应,实现氧化分解,需要把气体状态的氧气溶解到水中,溶解的氧
气重新通过有机物界面,只有这样才能使有机物与氧气反应。因此,如要分解废水含有的有机物需要较
多时间。
不过,在超临界水状态下,水的特性与有机物相同,所以界面消失,超临界水的氧气溶解度也大大
提高,实现了完全混合,使有机物与氧气能够自由反应,反应速度得到了急剧提高。因此,即使是难分
解性有机物,也可以几乎100%分解。
另外,超临界水氧化反应具有极快的反应速度,所以,即使以小型的设备,也可处理大量的废水,
由于是在水中进行的氧化反应,不存在sox、nox等大气污染物质的排放
- 超临界水氧化的优点 , 对难分解性有机物的高分解度(99.9999%以上)
· 处理水及排放气体无害于环境
· 排放气体:无nox、sox、dioxins等
· 处理水:可分解至排放水水平
· 易于应对急剧变化的废水 ? 有利于化学工程
· 迅速的氧化反应速度迅速 ? 设备的小型化<br>·
· 可处理的废水浓度广(数ppm~数十%),无须2次处理
- 超临界水的氧化缺点
· 高腐蚀速度 ? 选择材料难
· 无机物溶解度减小,诱发工程plugging ? 连续运转难
· 较高的初期投资费.
2)超临界流体提取技术(sfe)
利用超临界流体(二氧化碳等)的超临界流体提取技术与溶媒提取(solvent extraction)相比,在
经济上与环境上都具有许多优点。但是,应用于天然物时,偏重于essential oil等非极性(nonpolar)
物质,在高效提取polar的物质方面存在局限。但是,在最近对天然物中的多种物质进行探索及研究的
过程中,不仅需要非极性物质的高效提取技术,还需要对polar的物质的高效提取的技术。
3)近临界水解技术(nch)
近临界水(near-critical water)是指处于临界点附近温度与压力条件下的液态水。近临界水虽然
是液态,但一部分特性却与超临界水类似,与常温状态的水有许多不同特性,因此,正被试图用作
新的反应溶媒