1、233.2 超臨界流體萃取的基本原理45超臨界流體超臨界流體技術是近代分離科學中出現的高新技術。技術是近代分離科學中出現的高新技術。超臨界流體超臨界流體( supercritical fluid, SCF) : ( supercritical fluid, SCF) : 在臨界在臨界點以上物質處于既非液體又非氣體的超臨界狀態。點以上物質處于既非液體又非氣體的超臨界狀態。P/PaT/SolidGasLiquidSupercritical fluidTriple pointCritical pointDensity changeable三相點臨界點臨界點超臨界流體超臨界流體6流體密度(kg/m3)

2、粘度(Pas)擴散系數(m2/s)氣體1.010-610-510-5超臨界流體7.010210-510-7液體1.010310-410-9“超臨界狀態是一種亞穩態超臨界狀態是一種亞穩態”78A AB BA A線線: : 同一壓同一壓力下不同溫度力下不同溫度時超臨界流體時超臨界流體的密度差別很的密度差別很顯著顯著A A線與線與B B線線表示在表示在304.9K304.9K時時較小的壓較小的壓力差別帶力差別帶來顯著的來顯著的密度差密度差9Ep1 T1Sp2 T21234561升壓裝置2，6換熱器3萃取器4降壓閥5分離器1011極性、非極性萃取劑12CO2最廣泛：CO2的臨界溫度接近于室溫（31.1

3、oC），可防止熱敏性物質的氧化和降解。CO2的臨界壓力（7.38MPa）處于中等壓力，易于達到。CO2具有無毒、無味、不燃、不腐蝕、價格便宜、易于精制、易于回收等優點。SC-CO2還具有抗氧化滅菌作用，有利于保證和提高天然物產品的質量。13 等溫變壓工藝工藝流程：由萃取和分離兩步組成萃取塔萃取塔(T, p1)分離器(T,p2) 等壓變溫工藝萃取塔萃取塔(T1, p)換熱器分離器(T2, p)升溫節流閥減壓14 恒溫恒壓工藝萃取塔(T, p)吸附塔(T, p) 用吸附劑除去有害物質15 (a) 等溫法 T1T2，P1P21.萃取釜 2.減壓閥 3.解吸釜 4.壓縮機萃取釜萃取釜解吸釜解吸釜P1P

4、21617 (b) 等壓法 T1T2，P1=P21.萃取釜 2.加熱器 3.解析釜 4.高壓泵 5.冷卻器萃取釜萃取釜冷卻器冷卻器加熱器加熱器解吸釜解吸釜T1T2181920 (c) 吸附法 T1=T2，P1=P21.萃取釜，2.吸附劑， 3.解析釜 4.高壓泵吸附劑吸附劑21221.超臨界CO2的溶劑功能2/12/1)()(VpVhRThVuuigig溶解度參數 說明：232425影響：影響：溶劑的密度溶劑的密度 溶質與夾帶劑分子間的相互作用。溶質與夾帶劑分子間的相互作用。選擇：選擇：萃取段，夾帶劑與溶質的相互作用能萃取段，夾帶劑與溶質的相互作用能改善溶質的溶解度和選擇性；改善溶質的溶解度和

5、選擇性； 分離段，夾帶劑與超臨界溶劑能較易分離段，夾帶劑與超臨界溶劑能較易分離，同時夾帶劑與目標產物也較易分分離，同時夾帶劑與目標產物也較易分 離；離； 食品、醫藥工業中考慮夾帶劑的毒性食品、醫藥工業中考慮夾帶劑的毒性等問題。等問題。261.超臨界流體萃取固體溶質中的傳質內擴散和外擴散之和控制內擴散和外擴散之和控制溶質遷移到超臨界流體步驟：溶質從內核表面脫附溶質通過基體有機層擴散至基體和SCF相界面溶質在基體周圍的SCF滯留膜內溶解溶質擴散通過SCF滯留膜到達SCF主體中A：脫附/動力學過程控制B：溶解/洗脫過程控制2728超臨界流體萃取模型：超臨界流體擴散進入天然母體的微孔結構被萃取成分在天

6、然母體內與超臨界流體發生溶劑化作用溶解在超臨界流體中的萃取物隨超臨界流體經多孔的母體擴散至流動著的超臨界流體主體萃取物與超臨界流體主體在萃取區進行質量傳遞控制步驟2.傳質模型核心收縮浸取模型擴散理論模型29302.超臨界萃取在天然產物加工中的應用31323334353637 雖然超臨界流體技術在許多方面已得到應用，但還遠沒有發揮其應有的作用。這主要是因為目前對超臨界流體性質的認識還遠遠不夠。隨著認識的深入，超臨界流體技術勢必得到越來越廣泛的應用。從目前發展趨勢看，超臨界技術將在以下方面發揮重要作用： 超臨界萃取方面，雖然其發展歷史較長,但仍保持其強勁的發展勢頭，在食品、 醫藥等工業領域將發揮越來越重要的作用。化學反應工程方面，環境友好的超臨界流體將取代一些有害的有機溶劑，并且使 反應效率更高,甚至有可能得到通常條件下難以得到的產品。材料科學方面，超臨界技術應用前景十分廣闊，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。環境科學方面，超臨界水為有害物質和有害材料的處理提供了特殊的介質。隨著 腐蝕等問題的解決，超臨界水氧化處理污水、超臨界水中銷毀毒性及危險性物質等可能很快實現商業化。另外，超臨界流體技術在土壤中污染物的清除與分析等方面也具有一定的應用前景。生物技