Суперкритична течност (СКФ) - по-нататък състояние на материята. при което различията между течна и газова фаза. Всяко вещество с температура и налягане над критичната точка. суперкритичен флуид. Свойства на веществото в суперкритично състояние междинен между неговите свойства в газ и течна фаза. По този начин, GFR има висока плътност. близо до течността и с нисък вискозитет. като газове. Коефициентът на дифузия е по този начин междинно съединение между течност и газ стойност. Вещество в суперкритично състояние могат да се използват като заместители на органични разтворители в лабораторията и промишлени процеси. От най-голям интерес и разпределение във връзка с определени свойства, получена суперкритична вода и суперкритичен въглероден диоксид [1] [2].
Свойства на веществата в свръхкритично състояние
Таблица 1 показва критичните параметри и молната маса за повечето практически полезни съединения.
Таблица 1. Критичните параметри на различни разтворители (Reid et AL, 1987) [3]. [4]
критична температура Tkrit на
Критично налягане, Pkrit
Един от най-важните свойства на свръхкритично състояние - е възможността да се разтвори вещества. Чрез промяна на температурата или налягането на флуида може да промени неговите свойства в широк диапазон. Така че, можете да получите на течността от свойствата най-близо до или на течност или газ. На разтваряне на способността на течност се увеличава с увеличаване на плътността (при постоянна температура). Тъй като увеличението на плътност с налягане, промяна на налягането може да повлияе на способността за разтваряне флуид (при постоянна температура). При температура зависимост от свойствата на течността е малко по-сложна - при постоянна разтварящ плътност течност също увеличава капацитета, но близо до критичната точка на леко повишаване на температурата може да доведе до рязко намаляване на плътността и съответно силата разтворител [5]. Суперкритични флуиди неограничено смесими един с друг, така че когато критичната точка на сместа винаги ще бъдат система еднофазен. Приблизително критична температура на двоичен смес може да бъде изчислена като средната стойност на критичните параметри на веществата
Ако имате нужда от по-голяма точност, критичните параметри могат да бъдат изчислени с помощта на уравненията на състояние, например чрез Пенг-Робинсън уравнение. [6]
приложения
Един от най-всеобхватните области на приложение е извличане на течности. Най-честата екстракция разтворител за SCF е въглероден диоксид, защото е евтин, щадящи околната среда, и има относително ниска критична температура и налягане Tkrit Pkrit.
екстракция SCF има няколко значителни предимства пред екстракция с органични [7] разтворители:
- получен екстракт не е необходимо да бъдат почиствани от разтворителя;
- екологичен метод ( "зелени процес");
- В някои случаи, екстракция може да бъде селективно чрез контролиране на плътността на разтворителя.
свръхкритична флуидна хроматография
Свръхкритична флуидна хроматография има редица предимства в сравнение с течна хроматография и газова хроматография. Възможно е да се използват универсални детектори PID (GC както и за разлика от LC), разделянето на термично нестабилни вещества и летливи вещества (за разлика от GC). В този момент, въпреки всички предимства не е намерен широко приложение (с изключение на някои специални области като разделянето на енантиомери и високи въглеводороди молекулно тегло [8]). Въпреки, получени с висока чистота съединения, високата цена прави GFR хроматография приложима само в случай на скъпи пречистване или изолиране на вещества. Много обещаващо и се прилага активно SCF хроматография, например, във фармацевтичната индустрия.
Течността като среда за реакции
Уникалната способност на суперкритичната течност разтваряне големи обеми газ, по-специално Н2 и N2. съчетано с висок коефициент на дифузия, което прави неговото използване особено обещаващи като разтворител. [9] Температурата и промяната на налягането позволява да повлияе на свойствата на разтворителя и маршрута на реакцията, което прави възможно по-висок добив от желания продукт. Трябва също да се отбележи, че използването на CO2 СКФ е абсолютно екологичен.
За първи път свръхкритично състояние на материята, открит Cañar де ла Тур през 1822 г., най-различни отопление течност в автоклав пара Papen. Във вътрешността на автоклава той постави силикон топчета. Сам де ла Тур е работил в областта на акустиката - по-специално, изобретението се отнася до него сирена. Докато разклащане автоклава чу плисък се случва, когато топката преодоля фазовата граница. Повтаряйки разклащане по време на допълнително отопление, Cañar де ла Тур отбеляза, че звукът, който излиза от топката в сблъсък с стената на автоклава, в някакъв момент, рязко се променя - да стане глух и по-слаби. За всяка течност се осъществява при строго определена температура, която става известна като точка Cagniard де ла обиколка.
В последвалите проучвания, де ла Тур обявява серия от подобни експерименти с различни вещества. Той експериментира с вода, алкохол, етер и въглероден дисулфид.
Фарадей оценявам свършената работа - по-специално в писмо до Уилям Uevelu той пише: «Cagniard де ла Тур направен експеримент преди няколко години, който ми даде повод да се иска нова дума»; в писмото, той показва, че преходната точка на течността в течно състояние не е обявен де ла Тур. В по-късно си работа, Фарадей нарича свръхкритично състояние "състояние де ла Тур", и то в момент, на преход точката на фаза де ла Тур.
В своя труд Менделеев през 1861 той нарича критичната температура на кипене абсолютна температура.
Терминът "суперкритична течност» (свръхкритична течна) за първи път е въведена в трудовете на Т. Andrews през 1869. Чрез експерименти в дебели стени стъклени тръби, то измерва зависимост от обема на линията на налягане и изработена съвместното съществуване на две фази на въглероден диоксид.
През 1873 г. Ван дер Ваалс показа, че експериментални резултати Андрюс състояние уравнение може да се обясни в количествено, като се използва разширен модел на идеален газ, където по прост начин се отчита молекулярната привличане и отблъскване на близки разстояния.
В началото на ХХ век, всички методи на конструиране на уравненията на държава, основана на средната поле сближаване на, са систематизирани в феноменологичната теория на Ландау, описва включително свръхкритични фазови преходи на системата. [10] [11]
Първият промишленото производство на базата на използване на свръхкритични течности получени в 1978 - това е инсталация за Декофеинизиране кафе, последвано през 1982 г. беше последвано от промишленото извличане на хмел (за варене). [12]
Свързани статии