Szuperkritikus folyadék - ez
Szuperkritikus folyadék (SCF) - a továbbiakban a halmazállapot. ahol a különbség a folyadék és a gáz fázisban. Minden olyan anyag található, hőmérsékleten és nyomással meghaladja a kritikus pont. szuperkritikus folyadék. Tulajdonságai az anyag szuperkritikus állapotban közötti közbenső tulajdonságait a gáz és a folyékony fázisban. Így a GFR van egy nagy sűrűségű. közel a folyékony és alacsony viszkozitású. a gázokat. A diffúziós együttható így közbenső között folyadék és gáz értékének. Anyagot a szuperkritikus állapotban lehet használni, mint helyettesítésére szerves oldószerek a laboratóriumi és ipari folyamatok. A legnagyobb érdeklődés és forgalmazás kapcsolatban bizonyos tulajdonságai kapott szuperkritikus víz és a szuperkritikus szén-dioxid [1] [2].
Az anyagok tulajdonságainak a szuperkritikus állapotú
Az 1. táblázat mutatja a kritikus paraméterek és a moláris tömege a legtöbb gyakorlatilag hasznos vegyületek.
1. táblázat A kritikus paramétereket különböző oldószerek (Reid és munkatársai, 1987) [3]. [4]
A kritikus hőmérséklet Tkrit
Kritikus nyomás, Pkrit
Az egyik legfontosabb tulajdonsága a szuperkritikus állapotban - az a képesség, hogy feloldódjon anyagokat. A hőmérséklet változtatásával, vagy a fluid anyag nyomása megváltoztathatja annak tulajdonságait széles tartományban. Szóval, lehet kapni a folyadék tulajdonságaitól legközelebb a folyadék vagy gáz. Az oldódó képessége a folyadék növekszik a növekvő sűrűség (állandó hőmérsékleten). Mivel a sűrűség növekszik nyomás, változó a nyomás befolyásolja a kioldódási folyadék kapacitás (állandó hőmérsékleten). Abban az esetben, egy hőmérséklet-függősége a töltet tulajdonságainak némileg bonyolultabb - állandó sűrűségű szolubilizáló folyadékot is növeli kapacitását, de közel a kritikus pontja egy csekély hőmérsékletnövekedés vezethet egy éles csökkenést sűrűségű, és ennek megfelelően, az oldószert teljesítmény [5]. A szuperkritikus fluidumok korlátlanul elegyednek egymással, így amikor a kritikus pont a keverék mindig lesz egy olyan egyfázisú rendszer. Hozzávetőleges kritikus hőmérséklet a biner elegy lehet kiszámítani az átlaga a kritikus paraméterek anyagok
Ha szüksége van a nagyobb pontosság, a kritikus paramétereket lehet kiszámítani az egyenleteket állam, például úgy, hogy Peng-Robinson egyenlet. [6]
alkalmazások
Az egyik legátfogóbb alkalmazási területek a kitermelés folyadékot. A leggyakoribb extraháló oldószerben SCF a szén-dioxid, mert olcsó, környezetbarát, és van egy viszonylag alacsony kritikus hőmérséklet és a nyomás Tkrit Pkrit.
SCF extrakciós számos jelentős előnye van, mielőtt szerves oldószeres extrakcióval [7]:
- származó kivonat nem kell tisztítani az oldószerből;
- ökológiai folyamat ( „zöld folyamat”);
- Bizonyos esetekben, extrakciós szelektív lehet szabályozásával a sűrűsége a oldószert.
Szuperkritikus folyadékkromatográfiás
Szuperkritikus folyadékkromatográfiás számos előnnyel folyadékkromatográfia és gázkromatográfia. Lehetőség van használni az egyetemes PID érzékelők (GC és ellentétben LC), a távolságot a termikusan instabil anyagok és az illékony anyagok (ellentétben a GC). Ezen a ponton, annak ellenére, minden előnyét nem talált széles körű alkalmazását (kivéve néhány speciális területeken, mint például az enantiomereket és a nagy molekulatömegű szénhidrogének, [8]). Annak ellenére, hogy a kapott nagy tisztaságú vegyületek, a magas költségek miatt a GFR kromatográfiás kizárólag abban az esetben a költséges tisztítási vagy anyagok izolálását. Nagyon ígéretes és aktívan végrehajtott SCF kromatográfiával, például, a gyógyszeriparban.
A folyadék, mint médium a reakciók
Az egyedülálló képessége, a szuperkritikus folyadék oldódó nagy mennyiségű gáz, különösen H2 és N2. párosulva a magas diffúziós koefficiens, így annak használata rendkívül ígéretes oldószerként. [9] A hőmérséklet és a nyomás változás lehetővé teszi, hogy befolyásolja a tulajdonságait az oldószer és a reakció útvonal, amely lehetővé teszi, hogy nagyobb hozammal kívánt terméket. Azt is meg kell jegyezni, hogy az SCF CO2 használata teljesen környezetbarát.
Ez az első alkalom a szuperkritikus halmazállapot felfedezett Cañar de la Tour 1822-ben, a különböző fűtési folyadék a gőz autokláv Papen. Az autokláv belsejében ő elhelyezett egy szilícium-gyöngy. Sam de la Tour dolgozott az akusztika területén - különösen a találmány tárgyát neki sziréna. Rázás közben az autokláv hallott splash fordul elő, amikor a labda legyőzte a fázis határát. Ismétlődő rázás közben további melegítés, Cañar de la Tour megjegyezte, hogy a hang által a labdát az ütközés a fal az autokláv, egy bizonyos ponton, drámaian változik - egyre süket és gyengébb. Minden folyadékot történt szigorúan meghatározott hőmérséklethez, néven ismertté vált pont Cagniard de la Tour.
Az ezt követő vizsgálatok, de la Tour bejelenti egy sor hasonló kísérletek különböző anyagokkal. Ő kísérletezett vízzel, alkohollal, éterrel, és szén-diszulfid.
Faraday értékelik az elvégzett munkát - különösen egy levelet, hogy William Uevelu azt írja: «Cagniard de la Tour tett kísérletet néhány évvel ezelőtt, amely adott nekem alkalmat, hogy szeretne egy új szót»; a levélben, azt jelzi, hogy az átmeneti pont a folyadék folyékony állapotban nem nevezett de la Tour. Későbbi művében, Faraday felhívja a szuperkritikus állapot „állapot de la Tour”, és az nagyon pont a fázis átmeneti pont de la Tour.
Művében Mengyelejev 1861-ben nevezte a kritikus hőmérséklet forró abszolút hőmérséklet.
A „szuperkritikus folyadék» (szuperkritikus folyadék) vezették be először a munkálatok T. Andrews 1869. Keresztül kísérletek vastag falú üveg csövek, méri a függőség a térfogata a nyomóvezeték és gyártani egymás mellett a két fázis szén-dioxiddá.
1873-ban, Van der Waals azt mutatták, hogy a kísérleti eredmények Andrews állapotegyenletet magyarázható mennyiségileg a kiterjesztett modell az ideális gáz, ahol egyszerű módon figyelembe molekuláris vonzás és taszítás közelről.
A huszadik század elején, mind a módszerek építésének az egyenleteket alapuló állam átlagtér közelítés, rendszereztük fenomenológiai elmélet Landau, írja beleértve szuperkritikus fázisátalakulások a rendszer. [10] [11]
Az első ipari termelés alapján a szuperkritikus folyadék szerzett 1978-ban - ez volt a növény koffeinmentesítő kávét, majd 1982-ben követte az ipari kitermelése komló (főzéséhez). [12]