超临界流体
任何物质,随着温度、压力的变化,都会相应地呈现为固态、液态和气态这三种物相状态,即所谓的物质三态。三态之间互相转化的温度和压力值叫做三相点。除了三相点外,每种分子量不太大的稳定的物质都具有一个固定的临界点(Critical point)。严密意义上,临界点由临界温度、临界压力、临界密度构成。当把处于汽液平衡的物质升温升压时,热膨胀引起液体密度减少,而压力的升高又使汽相两相的相界面消失,成为一均相体系,这一点即为临界点。当物质的温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就处于超临界状态。在超临界状态下,流体的物理性质处于气体和液体之间,既具有与气体相当的扩散系数和较低的粘度,又具有与液体相近的密度和对物质良好的溶解能力。因此可以说,超临界流体是存在于气、液这两种流体状态以外的第三流体。
近几年,超临界流体技术引起了人们的广泛关注,主要是因为它具有许多诱人的特性。例如,超临界流体分子的扩散系数比一般液体高10~100倍,有利于传质和热交换。超临界流体的另一重要特点是可压缩性,温度或压力较小的变化可引起超临界流体的密度发生较大的变化。大量的研究表明,超临界流体的密度是决定其溶解能力的关键因素,改变超临界流体的密度可以改变超临界流体的溶解能力。
在超临界流体技术应用研究方面,首先要求选择适当的化学物质作为超临界流体。它必须具备以下几个条件:①化学性质稳定,对装置没有腐蚀性;②临界温度接近于室温或者接近于反应操作温度,太低和太高都不合适;③操作温度要低于被萃取物质的分解、变性温度;④临界压力要低,以便减少动力费,使成本尽可能降低;⑤要有较高的选择性,以便能够制得高纯度产品;⑥要有较高的溶解度,以便减少溶解循环量;⑦价格便宜,来源方便。
在环境保护中,常用的超临界流体有水、二氧化碳、氨、乙烯、丙烷、丙烯等,由于水的化学性质稳定,且无毒、无臭、无色、无腐蚀性,因此得到了最为广泛的应用。
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