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本科論文打印稿范文 目錄摘要2關(guān)鍵詞2Abstract2Key Words2引言3正文31超臨界萃取技術(shù)概述31.1超臨界流體31.2超臨界流體萃取技術(shù)原理31.3提高萃取效率的方法41.4超臨界流體萃取技術(shù)要求41.5超臨界流體萃取特點(diǎn)52超臨界流體萃取技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用52.1在生物化工中的應(yīng)用52.2在食品工業(yè)中的應(yīng)用52.3在醫(yī)藥工業(yè)的應(yīng)用52.4在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用52.5在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用62.6SCF技術(shù)在材料制備中的應(yīng)用72.7SCF在化學(xué)分析中的應(yīng)用83超臨界流體萃取技術(shù)存在的問(wèn)題及解決方法83.1面臨問(wèn)題83.2解決方法84超臨界流體萃取技術(shù)的展望85結(jié)論與討論9致謝9參考文獻(xiàn)10超臨界流體技術(shù)及其應(yīng)用研究化學(xué)工程與工藝張緒滿指導(dǎo)教師王鳳翔摘要:簡(jiǎn)述超臨界流體萃取技術(shù)的發(fā)展歷程及國(guó)內(nèi)外的超臨界技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、前景預(yù)測(cè)。 超臨界萃取是一種獨(dú)特，高效，清潔的新型提取、分離手段。 超臨界流體萃取技術(shù)在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，超臨界流體萃取技術(shù)可以應(yīng)用于生物化工工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、環(huán)境保護(hù)以及化學(xué)工業(yè)等。 尤其在化學(xué)工業(yè)中它可以被應(yīng)用于石油化工、煤化工、精細(xì)化工領(lǐng)域中。 超臨界技術(shù)在應(yīng)用的同時(shí)也產(chǎn)生了一些問(wèn)題；分離過(guò)程在高壓下進(jìn)行，設(shè)備一次性投資大；萃取釜無(wú)法連續(xù)操作，造成裝置的時(shí)空產(chǎn)生率比較低；過(guò)程消耗指標(biāo)不容忽視。 這些都是急需解決的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懠夹g(shù)的推廣。 然后對(duì)技術(shù)的未來(lái)提出了一些設(shè)想，超臨界流體萃取因其獨(dú)特的物理化學(xué)特性,同時(shí)結(jié)合起來(lái)超高壓技術(shù)，超聲波技術(shù)，超濾技術(shù)，微膠囊技術(shù)，靜電場(chǎng)，磁場(chǎng)，精餾等技術(shù)，將會(huì)取得更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 最后得出了超臨界萃取技術(shù)將在人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展史上起到不可替代的作用的結(jié)論。 關(guān)鍵詞:超臨界流體;相平衡;萃取;Application andDevelopment Trendof supercritical fluid extractionStudent majoringin chemicalEngineering andTechnology ZhangXuman TutorWang FengxiangAbstract:Brief Descriptionof supercritical fluid extraction technology andthe development of supercriticaltechnology athome andabroad,the developmentof thestatus quoforecast.Supercritical extractionis aunique,highly efficient,clean newextraction,separation means.Supercritical fluidextraction technologyin awide rangeof industrialapplications,supercritical fluidextraction technologycan beapplied tobiological chemicalindustry,food industry,pharmaceutical industry,environmental protectionand chemicalindustries.Especially in the chemicalindustry itcan beused in the petrochemicalindustry,coal chemical,fine chemicalindustry inthe area.Supercritical technologyintheapplication alsohad someproblems;separation processunder highpressure,one-time investmentand equipment;extraction kettlecan notbe continuousoperation,resulting inthe installationspace-time productionrate isrelatively low;process ofconsumption indicatorscan notbe ignored.These areurgently neededto solvethe problem,because theydirectly affectthe promotionof technology.On thefuture oftechnology andput forwardsome ideas,supercriticalfluidextraction becauseof theirunique physicaland chemicalcharacteristics,bined withEHV technology,ultrasound technology,ultrafiltration technology,microencapsulation technology,electrostatic field,magic field,such asdistillation technology,Will achievegreater socialand economicbenefits.Finally ethe supercriticalextractiontechnologyinthehistory ofdevelopmentofhuman societyhas playedan irreplaceablerole inthe conclusion.Key words:Supercritical fluid;Phase equilibrium;extraction;引言超臨界萃取技術(shù)(SupercriticalFluidExtraction即SFE)作為一種獨(dú)特，高效，清潔的新型提取、分離手段。 目前超臨界流體技術(shù)研究和應(yīng)用最多的除了萃取外,還包括超臨界條件下的酶催化反應(yīng)、結(jié)晶、超細(xì)顆粒制備、細(xì)胞破碎、高分子材料的合成等它們被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、精細(xì)化工、醫(yī)藥工業(yè)、生物技術(shù)、環(huán)境保護(hù)、材料加工、油漆、噴涂、印染等行業(yè)。 已展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，成為取代傳統(tǒng)化學(xué)分離方法的首選。 早在1879年,科研人員就發(fā)現(xiàn)超臨界流體對(duì)固體和液體有顯著的溶解能力,但未被重視。 20世紀(jì)50年代,美國(guó)的Todd和Elgin從理論上提出SCF用于萃取分離的可能性。 90年代后,原西德對(duì)這一領(lǐng)域首先做出了許多基礎(chǔ)和應(yīng)用的研究。 1978年1月在西德Essen舉行了第一次超臨界流體技術(shù)研討會(huì),為該技術(shù)的發(fā)展掀開(kāi)了新的一頁(yè),從此超臨界流體技術(shù)成為世界關(guān)注的熱點(diǎn)。 1988年在法國(guó)尼斯召開(kāi)了第一屆國(guó)際超臨界流體技術(shù)會(huì)議,之后,國(guó)際上每3年舉行一次國(guó)際超臨界流體會(huì)議,以促進(jìn)超臨界流體技術(shù)的發(fā)展。 世界上最早把超臨界萃取技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的是德國(guó)。 1978年德國(guó)建立工廠用于咖啡豆中咖啡因的脫除。 之后,美國(guó)、澳大利亞及歐洲一些國(guó)家也相繼將超臨界萃取技術(shù)應(yīng)用于萃取咖啡因、啤酒花、香精、藥用物質(zhì)及脫臭等方面。 近年來(lái),SCF作為一種新型分離技術(shù),在基礎(chǔ)理論研究、工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)以及工業(yè)化等方面都取得了較大的發(fā)展。 在德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、日本和瑞士等發(fā)達(dá)國(guó)家,超臨界萃取技術(shù)發(fā)展極為迅速。 我國(guó)對(duì)超臨界萃取技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代末80年代初。 我國(guó)的超臨界流體研究工作,可大致分為三個(gè)階段。 第一階段,20世紀(jì)80年代初,國(guó)內(nèi)少數(shù)研究單位和大學(xué)利用進(jìn)口的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了超臨界CO2萃取技術(shù)的工藝探索;第二階段,20世紀(jì)80年代后期,一些工程設(shè)計(jì)力量較強(qiáng)的研究單位開(kāi)始進(jìn)行超臨界CO2萃取裝置的研究與工業(yè)化開(kāi)發(fā);第三階段,裝置和工藝的工業(yè)化研究初見(jiàn)成效。 1996年以來(lái),我國(guó)每2年舉行一次超臨界流體技術(shù)及應(yīng)用研討會(huì),極大的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)的交流與發(fā)展。 另外,國(guó)家對(duì)超臨界流體技術(shù)的研究給予了較大的支持。 初步統(tǒng)計(jì),迄今為止,自然科學(xué)基金委員會(huì)已資助近20項(xiàng)基礎(chǔ)研究課題,資助金額約為120萬(wàn)元。 “八五”期間國(guó)家科技攻關(guān)又專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)支持超臨界萃取技術(shù)的應(yīng)用與工程研究,總經(jīng)費(fèi)約250萬(wàn)元。 另外各省市、各部委、各地區(qū)和單位也投入了大量的資金,估計(jì)超過(guò)千萬(wàn)元。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前,我國(guó)100L以上的超臨界萃取裝置有10多臺(tái),規(guī)模最大的達(dá)到500L。 我國(guó)已從研究階段向工業(yè)化生產(chǎn)階段邁進(jìn)。 產(chǎn)品有沙棘籽油、小麥胚芽油、卵磷脂、辣椒紅色素、青蒿素等。 25L以下的中小型裝置有120臺(tái)左右,除西藏、青海、海南外,幾乎每個(gè)省都有,超臨界萃取技術(shù)在我國(guó)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。 1，21超臨界流體萃取技術(shù)概述1.1超臨界流體超臨界流體是指超臨界溫度（T c）和臨界壓力（P c）狀態(tài)下的高密度流體。 超臨界流體具有氣體和液體的雙重特性，其粘度與氣體相似，但擴(kuò)散系數(shù)比液體大得多，其密度和液體相近。 超臨界流體對(duì)物質(zhì)進(jìn)行溶解和分離的過(guò)程就叫超臨界流體萃取。 超臨界流體萃取，由于萃取中的一個(gè)重要因素是壓力，有效的溶劑萃取過(guò)程也可以在非臨界狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)，因此廣義地稱(chēng)之為壓力流體萃取。 超臨界流體技術(shù)自上世紀(jì)70年代開(kāi)始嶄露頭角，隨后便以其環(huán)保、高效等顯著優(yōu)勢(shì)輕松超越傳統(tǒng)技術(shù)，迅速滲透到萃取分離、石油化工、化學(xué)反應(yīng)工程、材料科學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境工程等諸多領(lǐng)域，并成為這些領(lǐng)域發(fā)展的主導(dǎo)之一1.2超臨界流體萃取技術(shù)原理3,4。 5,6臨界溫度是指高于此溫度時(shí)，無(wú)論加壓多大也不能使氣體液化；臨界壓力是指在臨界溫度下，液化氣體所需的壓力。 超臨界流體是溫度和壓力同時(shí)高于臨界值的流體，亦即壓縮到具有接近液體密度的氣體。 超臨界流體的密度和溶劑化能力接近液體，粘度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，在臨界點(diǎn)附近流體的物理化學(xué)性質(zhì)隨溫度和壓力的變化極其敏感，在不改變化學(xué)組成的條件下，即可通過(guò)壓力調(diào)節(jié)流體的性質(zhì)。 超臨界流體萃取分離過(guò)程是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。 當(dāng)氣體處于超臨界狀態(tài)時(shí)，其性質(zhì)介于液體和氣體之間的單一相態(tài)，具有和液體相近的密度，粘度雖高于氣體但明顯低于液體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的10100倍；因此對(duì)物料有較好的滲透性和較強(qiáng)的溶解能力，能夠?qū)⑽锪现心承┏煞痔崛〕鰜?lái)。 超臨界萃取的實(shí)際操作范圍可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓力或溫度，改變?nèi)軇┟芏葟亩淖內(nèi)軇┹腿∧芰Φ牟僮鳁l件。 當(dāng)前，超臨界流體技術(shù)已在許多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)。 1.3提高萃取效率的方法提高萃取效率的方法除了適當(dāng)提高萃取壓力、選取合適萃取溫度和增大超臨界流體流量之外,還可以采用加入適量的夾帶劑,利用高壓電場(chǎng)和超聲波等措施。 1.3.1加入夾帶劑加入適量合適的夾帶劑可明顯提高超臨界流體對(duì)被萃取組分的選擇性和溶解度。 對(duì)夾帶劑甲醇的加入對(duì)超臨界流體的溶解能力和萃取選擇性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明甲醇的加入可以顯著增加流體的溶解能力,且其增加的程度隨甲醇的添加量的增加而增加,這在一定程度上有利于極性物質(zhì)的提取,但是加入甲醇后會(huì)使流體的選擇性降低。 因此在添加夾帶劑時(shí),應(yīng)選擇最優(yōu)添加量。 表面活性劑也可以作為夾帶劑提高超臨界流體萃取效率,提高的程度與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān),分子的脂溶性部分越大,其對(duì)超臨界流體的萃取效率提高越多。 在選擇萃取劑時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn): (1)在萃取階段,夾帶劑與溶質(zhì)的相互作用是首要的,即夾帶劑的加入能使溶質(zhì)的溶解度較大幅度提高； (2)在溶質(zhì)再生(分離)階段,夾帶劑應(yīng)易于與溶質(zhì)分離； (3)在分離涉及人體健康的產(chǎn)品時(shí),如藥品、食品和易夾帶劑的毒性問(wèn)題。 1.3.2利用高壓電場(chǎng)高壓脈沖電場(chǎng)可顯著改善萃取溶質(zhì)與膜脂等成分的互溶速率及通過(guò)細(xì)胞壁物質(zhì)的傳質(zhì)能力,從而提高萃取效率。 用高壓脈沖電場(chǎng)強(qiáng)化超臨界CO2萃取荔枝種仁精油,在300MPa以下時(shí),高壓脈沖處理可明顯改善超臨界萃取效率；尤其是在萃取率低于80%時(shí),高壓脈沖電場(chǎng)效果顯著。 1.3.3利用超聲波在超臨界流體萃取天然生物資源活性有效成分的過(guò)程中,采用強(qiáng)化措施減少萃取的外擴(kuò)散阻力往往能取得很好的萃取效果。 研制了帶有超聲換能器的萃取器,利用超聲強(qiáng)化超臨界萃取中的傳質(zhì)過(guò)程。 用超聲波強(qiáng)化超臨界CO2萃取紫杉醇。 研究表明,如要完全萃取紫杉醇,未強(qiáng)化超聲超臨界CO2的萃取時(shí)間是強(qiáng)化超聲超臨界CO2的3倍。 在對(duì)1.1%紫杉醇浸膏的萃取實(shí)驗(yàn)中,強(qiáng)化超聲的超臨界CO2很快達(dá)到100%萃取,而未強(qiáng)化超聲的超臨界萃取在3倍時(shí)間及用量相同條件下只達(dá)到41%的萃取率,這充分顯示了超臨界萃取與超聲技術(shù)并用的優(yōu)越性。 1.4超臨界流體萃取技術(shù)要求1.4.1超臨界流體萃取的基本過(guò)程 (1)依靠壓力變化的萃取分離法(等溫法或絕熱法)在一定溫度下，使超臨界流體和溶質(zhì)減壓，經(jīng)膨脹后分離，溶質(zhì)由分離器下部取出，氣體經(jīng)壓縮機(jī)返回萃取器循環(huán)使用。 (2)依靠溫度變化的萃取分離法(等壓法)經(jīng)加熱、升溫使氣體和溶質(zhì)分離，從分離器下部取出萃取物，氣體經(jīng)冷卻、壓縮后返回萃取器循環(huán)使用。 (3)用吸附劑進(jìn)行的萃取分離法(吸附法)在分離器中，經(jīng)萃取出的溶質(zhì)被吸附劑吸附，氣體經(jīng)壓縮后返回萃取器循環(huán)使用1.4.2超臨界流體的選擇性超臨界流體萃取過(guò)程能否有效地分離產(chǎn)物或除去雜質(zhì)，關(guān)鍵是超臨界流體萃取中使用的溶劑必須具有良好的選擇性。 提高溶劑選擇性的基本原則7,8。 是操作溫度應(yīng)和超臨界流體的臨界溫度相接近；超臨界流體的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)和待分離溶質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相接近。 若兩條原則基本符合，效果就較理想，若符合程度降低，效果就會(huì)遞減。 作為萃取溶劑的超臨界流體必須具備以下條件； （1）萃取劑需具有化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)備沒(méi)有腐蝕性； （2）臨界溫度不能太低或太高，最好在室溫附近或操作溫度附近； （3）操作溫度應(yīng)低于被萃取溶質(zhì)的分解溫度或變質(zhì)溫度； （4）臨界壓力不能太高，可節(jié)約壓縮動(dòng)力費(fèi)； （5）選擇性要好，容易得到高純度制品； （6）溶解度要高，可以減少溶劑的循環(huán)量； （7）萃取溶劑要容易獲取，價(jià)格要便宜1.5超臨界流體萃取特點(diǎn)對(duì)生物產(chǎn)品的分離具有極大的誘惑力，其原因是它存在有許多特點(diǎn) （1）超臨界萃取同時(shí)具有液相萃取和精餾的特點(diǎn)。 超臨界萃取過(guò)程是由兩種因素，即被分離物質(zhì)揮發(fā)度之間的差異和它們分子間親和力的大小不同，同時(shí)發(fā)生作用而產(chǎn)生相際分離效果的。 （2）超臨界流體萃取的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是它的萃取能力取決于流體的密度，而密度很容易通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和壓力來(lái)加以控制。 （3）超臨界流體萃取中的溶劑回收很簡(jiǎn)便，并能大大節(jié)省能源。 被萃取物可通過(guò)等溫減壓或等壓升溫的辦法與萃取劑分離，而萃取劑只需重新壓縮便可循環(huán)使用。 9。 2超臨界流體萃取技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用2.1在生物化工中的應(yīng)用由超臨界流體的特性可知,它特別適合用于熱敏性生物物質(zhì)的分離和提取。 目前超臨界流體萃取技術(shù)已應(yīng)用于提取和精制混合油脂,如用EPA(二十碳五烯酸)和DHA(二十二碳六烯酸)總含量為60%的魚(yú)油為原料,可得到純度高達(dá)90%的EPA和DHAtisse等凌等界CO2富集微生物菌絲體中多不飽和脂肪酸的方法在工藝上是可行的,但富集效果還有待進(jìn)一步提高。 N.Vedaraman等2.2在食品工業(yè)中的應(yīng)用超臨界流體萃取技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史。 用超臨界流體萃取技術(shù)脫除咖啡豆和茶葉中的咖啡因早已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 德國(guó)SKW公司生產(chǎn)脫咖啡因茶,采用超臨界流體萃取技術(shù)生產(chǎn)能力達(dá)6000t/h。 此外,SKW公司還將超臨界流體萃取技術(shù)應(yīng)用于啤酒的生產(chǎn),該公司超臨界流體萃取加工酒花的設(shè)備的生產(chǎn)能力為104t/hMahdi Pourmortazavi等法相比此法具有明顯優(yōu)勢(shì):萃取時(shí)間短、成本低、產(chǎn)品更純凈。 P.Ambrosino等界流體萃取玉米中白僵菌毒素進(jìn)行了研究。 將超臨界流體技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域,可使食品的外觀、風(fēng)味和口感更好,因此超臨界流體萃取技術(shù)在食品工業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。 2.3在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用超臨界流體萃取在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用是非常廣泛的,尤其值得一提的是在中藥有效成分的提取方面，我國(guó)做了大量工作。 目前，超臨界流體萃取中藥有效成分已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，浙江康萊特公司將其用于萃取抗癌中藥，云南森菊公司擁有兩套1000升的萃取除蟲(chóng)菊成分的超臨界流體萃取裝置提優(yōu)越，具有收率高、提取時(shí)間短及無(wú)溶劑殘留等優(yōu)點(diǎn)，適合于藏成藥安神丸的制備。 9。 Marion L7對(duì)超臨界流體萃取法富集沙丁魚(yú)中EPA和DHA的操作條件進(jìn)行了優(yōu)化。 袁成8對(duì)超臨界流體萃取微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的真菌油脂進(jìn)行了研究,結(jié)果表明采用超臨9對(duì)超臨界流體萃取牛腦中的膽固醇進(jìn)行了研究。 10。 Seied11研究了利用超臨界流體萃取植物中的精油,結(jié)果表明,與蒸餾12對(duì)超臨13。 杜玉枝等14研究表明,CO2超臨界萃取比石油醚抽Ben liu等萃取中藥有效成分進(jìn)行了研究,如川芎、白芷、當(dāng)歸和黃連等。 2.4在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用超臨界流體萃取技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域尤其是處理被污染的固體物料和水體等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 于恩平明,用超臨界流體萃取技術(shù)可以清除固體物料中的有機(jī)毒性物質(zhì)。 高連存等煉焦車(chē)間土壤進(jìn)行了SFE研究，比較了溫度和壓力對(duì)超臨界流體萃取PAH(苯丙胺酸羥化酵素)類(lèi)化合物的影響，并且用GC-MS(氣-質(zhì)聯(lián)用法)分析結(jié)果和索式提取法做了對(duì)比，結(jié)果其回收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于索式提取法的回收率。 游靜等萃取相結(jié)合富集水中有機(jī)污染物的方法，表明超臨界流體萃取對(duì)水中極性較大的有機(jī)化合物的處理是可行的。 V.Librando等環(huán)芳烴污染物進(jìn)行了研究,多環(huán)芳烴回收率達(dá)到90%以上。 Kong-Hwa Chiu等界流體萃取技術(shù)應(yīng)用于治理環(huán)境中的有機(jī)污染物。 除了上面提到的幾個(gè)方面的應(yīng)用，超臨界流體萃取技術(shù)還在日化、陶瓷和儀器分析等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。 2.5在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)中,SCFE(超臨界流體萃取)技術(shù)已在石油化工、煤化工、精細(xì)化工領(lǐng)域中應(yīng)用，已用來(lái)分離精制石蠟族、芳香族的同系物；己內(nèi)酰胺、己二酸、DMT(二甲基色胺)等水溶液脫水，回收有機(jī)物，分離醇水共沸物；從油渣中脫除瀝青和重金屬，分離純油,萃取煤中的石蠟、煤焦油等，廢油回收利用，三次采油等許多領(lǐng)域多化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中起了重要作用，但也帶來(lái)了一些缺點(diǎn)。 所以尋找新的、污染小的、無(wú)污染的清潔物質(zhì)，取代常規(guī)溶劑系統(tǒng)是當(dāng)今世界化學(xué)工業(yè)的方向之一。 超臨界CO2流體是較理想的反應(yīng)介質(zhì)之一2.5.1異丙醇胺新工藝異丙醇胺系列產(chǎn)品，它含一異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺3種產(chǎn)品。 一異丙醇胺可用作表面活性劑，去垢劑,紡織助劑，香料、染料助劑,醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體,分散劑等；二異丙醇胺可用作去垢劑、脫硫劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體；三異丙醇胺可作水泥助磨劑，橡膠、塑料、聚氨酯加工的交聯(lián)劑和助劑等。 氨和環(huán)氧丙烷反應(yīng)生成 一、 二、三異丙醇胺，這是一個(gè)3級(jí)串聯(lián)反應(yīng)。 以任何比例的氨和環(huán)氧丙烷反應(yīng)，產(chǎn)物中都有不同比例的 一、 二、三異丙醇胺生成。 只不過(guò)隨著氨和環(huán)氧丙烷摩爾比不同，三者的比例會(huì)有所不同而已。 目前采用超臨界法合成新工藝克服了現(xiàn)有工藝的不足，采用兩個(gè)措施一是加大氨環(huán)比，控制三異丙醇胺在產(chǎn)物中的質(zhì)量比例低于5%，這5%的三異丙醇胺在公司內(nèi)使用；二是降低水的用量，將水用量控制在氨投入量的5%以下。 采用超臨界反應(yīng)條件，即反應(yīng)溫度和壓力均超過(guò)物料的臨界參數(shù)下進(jìn)行反應(yīng)；采用靜態(tài)混合器和另一種先進(jìn)的混合方法相結(jié)合的技術(shù)解決了物料充分混合的問(wèn)題。 已證明,采用超臨界條件下反應(yīng),大大提高了反應(yīng)效率，縮短了反應(yīng)時(shí)間,在相同氨環(huán)比下，三異丙醇胺的比例得到了較大程度的降低。 三異丙醇胺產(chǎn)量最終控制在產(chǎn)品總量5%8%。 該超臨界合成工藝,目前已在南京紅寶麗公司擴(kuò)大到具有生產(chǎn)能力1000t/h的生產(chǎn)裝置上。 采用超臨界法連續(xù)精餾生產(chǎn)的產(chǎn)品純度已達(dá)到99%以上2.5.2合成碳酸酯新工藝TNRI(日本東北國(guó)立研究所)用超臨界CO2,開(kāi)發(fā)了從環(huán)氧物有效合成碳酸酯的無(wú)催化劑工藝。 在合成中，這種CO2既是參與反應(yīng)的原料，也是反應(yīng)用的溶劑。 由于沒(méi)有有害的催化劑，這種對(duì)環(huán)境友好的工藝已受到有關(guān)方面極大的關(guān)注。 因?yàn)?一般從環(huán)氧化合物合成碳酸酯用的CO2是惰性氣體,因此需要用催化劑激活CO2。 相反,超臨界CO2可起到原料和活性溶劑的雙重作用,不需要用催化劑即可進(jìn)行上述反應(yīng)。 據(jù)TNRI報(bào)道,他們采用超臨界CO2從苯乙烯環(huán)氧物成功地合成了苯乙烯碳酸酯,產(chǎn)率達(dá)到96%。 采用超臨界CO2作溶劑和碳源,反應(yīng)在120和7.58.5MPa壓力下進(jìn)行。 15研究了利用超臨界流體萃取黃連根中的黃連成分。 很多學(xué)者對(duì)超臨界流體16利用超臨界流體萃取方法處理多氯聯(lián)苯污染物的研究表17對(duì)煉鋼廠18研究了用固相吸附與超臨界流體19對(duì)超臨界流體萃取海洋沉積物和土壤樣本中的多20也將超臨21。 溶劑在許22。 21。 2.5.3在烯烴聚合方面超臨界合成技術(shù),在烯烴聚合方面已呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景,并取得了令人矚目的成果，該技術(shù)對(duì)聚烯烴工業(yè)具有重要意義。 2000年投產(chǎn)的北歐的Bortar PP(聚丙烯)工藝，是用超臨界丙烷作稀釋劑的PE工藝技術(shù)的延伸，該工藝使用串聯(lián)的槳液反應(yīng)器的氣相反應(yīng)器。 Bortar工藝是在超臨界條件下,可以在比較高的溫度下操作,環(huán)管反應(yīng)器的保留時(shí)間為1h,氣相反應(yīng)物為2h。 20世紀(jì)90年代超臨界CO2技術(shù)就大量用于高分子合成工業(yè),1999年美國(guó)杜邦公司稱(chēng),已建成1套用超臨界CO2作介質(zhì)生產(chǎn)特氟隆的裝置2.5.4超PE細(xì)粉體的制備利用超臨界流體制備PE(聚乙烯)細(xì)粉的最大優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品純度高、幾何形狀均勻、尺寸分布范圍窄、制造工藝簡(jiǎn)單、操作溫度比較低、適用材料范圍廣。 其中超臨界溶液快速膨脹法，被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ㄖ弧?系統(tǒng)流程為物料定量地加入雙螺桿擠壓機(jī),在擠壓機(jī)第1段將物料熔融成130左右的黏彈性物；推動(dòng)物料繼續(xù)向前流動(dòng),在擠壓機(jī)第2段,通過(guò)高壓泵,定量地加入相同溫度下的超臨界CO2,然后將聚乙烯(PE)熔體與超臨界CO2溶成均相流體流入高壓泵,溫度保持恒定,加壓至一定壓力,高壓流體在噴霧塔內(nèi),通過(guò)噴嘴噴成細(xì)的霧滴，這時(shí)流體高速泄壓，超臨界CO2膨脹成低密度氣體，溶解度急劇減小，PE微粒析出。 采用超臨界CO2快速膨脹法技術(shù)生產(chǎn)出的微粒粒徑為20m以下和5m以下兩個(gè)系列PE蠟微粉產(chǎn)品。 已證明,超臨界CO2流體噴霧干燥技術(shù)制備的粉體超細(xì)顆粒光澤度好、形狀規(guī)則和應(yīng)用效果好體(SCF)應(yīng)用于制備超微粉體是近10幾年發(fā)展起來(lái)的的顆粒，它表現(xiàn)出表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)已成為高新技術(shù)中的一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域,它不僅本身是一種功能材料,而且為新的功能材料復(fù)合與開(kāi)發(fā)展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景,在材料、化工、輕工、冶金、電子、生物、醫(yī)學(xué)、基因工程、傳感器制造、保健,以及軍事、航空、航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 超臨界流體重結(jié)晶利用SCF的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)氣相或液相重結(jié)晶，使物質(zhì)粒粒微粒化，顆粒顆徑分布均勻，此技術(shù)開(kāi)辟了制備超微粉體新途徑。 Ptersen和Matson等研究了PS在苯或戊烷，聚苯甲砜在丙烯，聚丙烯在戊烷，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在丙烯中的RESS(SCF快速膨脹法)過(guò)程及KI與PE在乙醇中的共沉積。 Mawson等在超臨界CO2中制備了含氟聚合物纖維和微粒,還有的將聚乳酸制成生物可降解的聚合物微球2.5.5超臨界流體中的酶催化酶是一類(lèi)由生物細(xì)胞產(chǎn)生并具有催化活性的特殊蛋白質(zhì)，它具有專(zhuān)一性強(qiáng)(酶催化具有區(qū)域選擇性和立體選擇性)，催化效率高，在常溫、常壓和等溫條件下能進(jìn)行操作等優(yōu)點(diǎn)，因此它有著化學(xué)催化劑無(wú)可比擬的優(yōu)越性,現(xiàn)在已經(jīng)成功地在scCO2中，用酶催化進(jìn)行氧化、酯化、酯交換等反應(yīng),而且選擇性和轉(zhuǎn)化率都很高統(tǒng)上一直認(rèn)為酶只能在水相中進(jìn)行催化，極大地限制了酶的應(yīng)用。 作為酶的反應(yīng)介質(zhì),超臨界流體當(dāng)今正受到極大關(guān)注，超臨界流體作為酶反應(yīng)中間介質(zhì)，有明顯優(yōu)點(diǎn)有似液體的高密度,似氣體的高擴(kuò)散系數(shù)、低黏度和低表面張力,因此顯示出較大的溶解能力和較高的傳遞特性,從而大大降低了酶反應(yīng)的傳質(zhì)阻力,提高了酶反應(yīng)速率；反應(yīng)底物的溶解性對(duì)超臨界條件(溫度、壓力)特別敏感，通過(guò)簡(jiǎn)單的改變操作條件或附加其它設(shè)備，就可以達(dá)到反應(yīng)物和底物的分離目的；無(wú)毒。 近年來(lái)基于超臨界CO2的優(yōu)點(diǎn)，在極性上與環(huán)己烷等非極性溶劑相近的特點(diǎn)，開(kāi)展了超臨界CO2介質(zhì)中酶催化反應(yīng)研究，并取得了令人鼓舞的發(fā)展。 例如超臨界CO2中脂肪酶作為乙酸乙酯和異戊醇的醇解反應(yīng)，用超臨界CO2代替庚烷作反應(yīng)介質(zhì),可使反應(yīng)速度提高13倍。 如超臨界流體中酶催化反應(yīng)的研究，其中一個(gè)重要的應(yīng)用是醇解魚(yú)肝油制備不飽和脂肪酸，不久即可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；另一個(gè)領(lǐng)域是藥物手性合成，目前手性藥物的研究已成為國(guó)內(nèi)外研究的新方向之一。 利23。 24。 超臨界流25，超微粉體是指粒徑1-100nm26。 超微粉的制成功27-29。 23,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、藥物工業(yè)和洗滌劑工業(yè)，然而酶在實(shí)際應(yīng)用中也傳用酶高效性和立體選擇性合成和制備手性化合物是超臨界流體中酶催化的新應(yīng)，它將成為超臨界流體中酶催化最具潛力和發(fā)展前景的領(lǐng)域之一2.6SCF技術(shù)在材料制備中的應(yīng)用20世紀(jì)90年代超臨界CO2技術(shù)就大量應(yīng)用于高分子合成工業(yè)，美國(guó)杜邦公司已建成用超臨界CO2作介質(zhì)生產(chǎn)特氟隆的裝置。 2000年投產(chǎn)的北歐的Bortar聚丙烯工藝,是用超臨界丙烷作稀釋劑的PE工藝技術(shù)的延伸制備,主要有三種方法:快速膨脹法(RESS)、抗溶劑法(SAS)和壓縮抗溶劑法(PCA)。 就所制備的材料來(lái)看,已經(jīng)涉及到微細(xì)顆粒、微孔材料、復(fù)合材料等物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的固體顆粒制備,主要應(yīng)用于難以粉碎的無(wú)機(jī)物和陶瓷材料和難以研磨的高分子材料物(如高分子和有機(jī)染料)。 利用超臨界流體制備細(xì)粉的最大優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品純度高、形狀規(guī)則、光澤度好、制造工藝簡(jiǎn)單、操作溫度比較低、適用材料范圍廣。 PCA與SAS類(lèi)似,是將含有某種溶質(zhì)的溶液噴入超臨界流體中，溶劑與超臨界流體互溶后，其溶解溶質(zhì)的能力降低,則噴射后會(huì)產(chǎn)生多孔性顆粒。 此技術(shù)已成功地應(yīng)用于微球制備及多微孔纖維和空心纖維的制備,以及藥物分子與聚合物共沉淀等方面,取得了良好的效果。 制備材料所涉及的化學(xué)反應(yīng)包括聚合、氧化、還原、分解等,其中以氫氣為還原劑可以充分利用氫氣與超臨界流體互溶的優(yōu)點(diǎn)在聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醋酸酯等聚合物中有較高溶解度，高壓下二氧化碳溶在聚合物中后，減壓使二氧化碳處于過(guò)飽和狀態(tài)，產(chǎn)生大量氣核，最后得到孔材料料，成功地將不同的添加混合物實(shí)現(xiàn)了高分子材料的改性或功能化,制得高分子/高分子復(fù)合材料、有機(jī)小分子/高分子功能材料、無(wú)機(jī)物/高分子復(fù)合材料等術(shù)也可制備無(wú)機(jī)復(fù)合材料。 將鉑或鈀的有機(jī)金屬前驅(qū)物溶入超臨界二氧化碳中，在固體表面沉積形成金屬薄膜擴(kuò)散性和零界面張力，可容易地將目標(biāo)物填充入孔材料，制備一系列其他技術(shù)難以制得的碳納米管復(fù)合物以及其他孔材料復(fù)合物2.7SCF在化學(xué)分析中的應(yīng)用SCF與色譜技術(shù)結(jié)合便形成了超臨界流體色譜(SFC),超臨界流體色譜是以超(亞)臨界流體為流動(dòng)相，分配系數(shù)小的物質(zhì)首先離開(kāi)色譜柱，分配系數(shù)大的物質(zhì)較晚離開(kāi)色譜柱。 它兼容了氣相色譜(GC)的高速、高效和高效液相色譜(HPLC)的選擇性強(qiáng)、分離效果高等特點(diǎn)。 目前在GC和HPLC中廣泛使用的手性選擇劑也可用于SFC,而SFC的高傳質(zhì)速率和低毒使它比GC、HPLC更有應(yīng)用潛力等聯(lián)用。 SFC具備了效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在科研和實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,已經(jīng)涉及到精細(xì)化工、石油化工、制藥、環(huán)境保護(hù)、天然產(chǎn)物合成與分離、各種檢測(cè)等許多領(lǐng)域解度、分配系數(shù)、偏摩爾體積、偏摩爾焓等熱力學(xué)性質(zhì)流體色譜保留值得到溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度隨壓力的變化得到無(wú)限稀釋條件下溶質(zhì)的偏摩爾體積30。 31。 超臨界流體技術(shù)可用于超細(xì)顆粒材料32-34。 RESS常用于無(wú)機(jī)35。 SAS主要應(yīng)用于制備爆炸性物質(zhì)、不能溶解于單一超臨界流體的有機(jī)36。 超臨界流體技術(shù)可用于制備聚合物孔材料，二氧化碳37。 目前,已經(jīng)利用超臨界流體制備了一系列聚合物復(fù)合材38。 超臨界流體技39，還可在碳納米管外壁沉積目標(biāo)物質(zhì)40。 利用超臨界流體的高41。 43。 而且它還可與質(zhì)譜、傅立葉變換紅外光譜44。 SFC也是研究超臨界流體熱力學(xué)性質(zhì)的一種有效研究手段,此方法已被用于研究溶45。 如可通過(guò)測(cè)定溶質(zhì)的超臨界46;通過(guò)測(cè)定一定溫度下溶質(zhì)保留值47。 3超臨界流體萃取技術(shù)存在的問(wèn)題及解決方法3.1面臨的問(wèn)題分離過(guò)程在高壓下進(jìn)行，設(shè)備一次性投資大；萃取釜無(wú)法連續(xù)操作，造成裝置的時(shí)空產(chǎn)率比較低；過(guò)程消耗指標(biāo)不容忽視。 3.2解決方法超臨界流體萃取技術(shù)的開(kāi)發(fā)， （1）應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性能，只有那些能充分發(fā)揮該技術(shù)固有優(yōu)點(diǎn)的過(guò)程才具有工業(yè)實(shí)用性的觀點(diǎn)，正逐漸成為人們的共識(shí)。 （2）只有結(jié)合我國(guó)豐富天然產(chǎn)物資源開(kāi)發(fā)出自己的分離新工藝，新技術(shù)才可能有進(jìn)一步的發(fā)展，4超臨界流體萃取技術(shù)的展望超臨界流體技術(shù)是一種具有廣闊應(yīng)用前景的“綠色工藝”,符合當(dāng)今世界注重可持續(xù)發(fā)展的潮流,為正在興起的“綠色化學(xué)”提供一個(gè)新的思路。 自上世紀(jì)70年代開(kāi)始超臨界流體技術(shù)嶄露頭角,隨后便以其環(huán)保、高效等顯著優(yōu)勢(shì)輕松超越傳統(tǒng)技術(shù),迅速滲透到萃取分離、石油化工、化學(xué)反應(yīng)工程、材料科學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境工程等諸多領(lǐng)域,并成為這些領(lǐng)域發(fā)展的主導(dǎo)之一。 超臨界流體萃取因其獨(dú)特的物理化學(xué)特性,同時(shí)結(jié)合起來(lái)超高壓技術(shù)，超聲波技術(shù)，超濾技術(shù)，微膠囊技術(shù)，靜電場(chǎng)，磁場(chǎng)，精餾等技術(shù)，將會(huì)取得更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 5結(jié)論與討論與氣體、液體和固體一樣，超臨界流體具有自己的特點(diǎn)，也具有自己的局限性。 雖然超臨界流體技術(shù)在許多方面已得到應(yīng)用，但還遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。 這主要因?yàn)槟壳皩?duì)超臨界流體性質(zhì)的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 隨著認(rèn)識(shí)的深入，超臨界流體技術(shù)勢(shì)必得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 從目前發(fā)展趨勢(shì)看，超臨界技術(shù)將在以下方面發(fā)揮重要作用超臨界流體萃取方面，雖然其發(fā)展歷史較長(zhǎng)，但仍保持其強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，在食品、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來(lái)越重要的作用化學(xué)反應(yīng)工程方面，環(huán)境好的超臨界流體將取代一些有害的有機(jī)溶劑，并且使反應(yīng)效率更高，甚至有可能得到通常條件下難以得到的產(chǎn)品材料科學(xué)方面，超臨界技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊，其中包括聚合物材料加工、不同微粒的制備、藥物的包封、多孔材料的制備、噴涂、印染等等環(huán)境科學(xué)方面，超臨界水為有害物質(zhì)和有害材料的處理提供了特殊的介質(zhì)。 隨著腐蝕等問(wèn)題的解決，超臨界水氧化處理污水、超臨界水中銷(xiāo)毀毒性及危險(xiǎn)性物質(zhì)等可能很快實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。 另外，超臨界流體技術(shù)在土壤中污染物的清除與分析等方面也具有一定的應(yīng)用前景生物技術(shù)方面，超臨界技術(shù)在蛋白質(zhì)的提取和加工、細(xì)胞破碎中的應(yīng)用等已引起重視洗滌工業(yè)中，超臨界流體清洗紡織品、金屬零部件等具有很多優(yōu)點(diǎn)，目前已引起重視。 致謝經(jīng)過(guò)三個(gè)月的準(zhǔn)備和努力，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)就要接近尾聲了，作為一個(gè)本科生，首次接觸畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)不足，在準(zhǔn)備過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題和難點(diǎn)，都是經(jīng)過(guò)老師和同學(xué)們的幫助才能得以解決，在此對(duì)他們一一感謝。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師王鳳翔老師，本論文是在王老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。 這次論文的每個(gè)細(xì)節(jié)，都離不開(kāi)王老師的細(xì)心指導(dǎo)。 王老師開(kāi)朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)室中，而王老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，同樣深深地感染和激勵(lì)著我，是我學(xué)習(xí)的榜樣。 從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，王老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 在此謹(jǐn)向王老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意！我還要感謝四年來(lái)授予我知識(shí)的所有老師們，是他們的諄諄教誨幫我打下了基礎(chǔ)。 感謝在一起做畢業(yè)論文的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 感謝我的舍友們，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，他們都對(duì)本課題做了不少工作，給予我不少的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!另外，我要感謝論文參考文獻(xiàn)的原作者。 這些專(zhuān)家、學(xué)者的研究成果，為我的論文寫(xiě)作提供了許多幫助。 參考文獻(xiàn):1化工百科全書(shū):第二卷北京:化學(xué)下業(yè)出版社1991:325-3362Johannsen,M;Brunner,GSolubilitiy ofthe 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