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超臨界流體技術(shù)

2022-03-30

什么是超臨界流體?
    純凈物質(zhì)要根據(jù)溫度和壓力的不同,呈現(xiàn)出液體、氣體、固體等狀態(tài)變化,如果提高溫度和壓力,來(lái)觀察狀態(tài)的變化,那么會(huì)發(fā)現(xiàn),如果達(dá)到特定的溫度、壓力,會(huì)出現(xiàn)液體與氣體界面消失的現(xiàn)象該點(diǎn)被稱(chēng)為臨界點(diǎn)超臨界流體指的是處于臨界點(diǎn)以上溫度和壓力區(qū)域下的流體,在臨界點(diǎn)附近,會(huì)出現(xiàn)流體的密度、粘度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)等所有流體的物性發(fā)生急劇變化的現(xiàn)象 超臨界流體的特性 超臨界流體由于液體與氣體分界消失,是即使提高壓力也不液化的非凝聚性氣體 超臨界流體的物性兼具液體性質(zhì)與氣體性質(zhì)。即,密度大大高于氣體,粘度比液體大為減小,擴(kuò)散度接近于氣體。另外,根據(jù)壓力和溫度的不同,這種物性會(huì)發(fā)生變化,因此,在提取、精制、反應(yīng)等方面,越來(lái)越多地被用來(lái)作代替原有有機(jī)溶媒的新型溶媒使用 例如,水的密度、離子、介電常數(shù)等以臨界溫度374℃為分界,發(fā)生急劇的變化。特別是在常溫狀態(tài)下極性溶媒-水的介電常數(shù)到了臨界點(diǎn)以上會(huì)急劇減小,超臨界水的介電常數(shù)減小到與有機(jī)溶媒相同的水平 由于這種特性,水在超臨界狀態(tài),便具有與有機(jī)溶媒相同的特性,變成了可以與有機(jī)物*混合的狀態(tài) 熱容量值有較大變化,這也是臨界點(diǎn)非常*的特性。臨界點(diǎn)的熱容量值急劇上升,幾乎達(dá)到了無(wú)限大,然后再減小,如果恰當(dāng)?shù)乩眠@種特性,將能夠得到一種非常優(yōu)秀的熱媒體。
    超臨界流體特性技術(shù) 1)超臨界水氧化技術(shù) 超臨界水氧化技術(shù)是使廢水在水的超臨界條件(P>218atm, T>374℃)下與氧化劑(O2、Air、H2O2等)反應(yīng),把廢水中含有的有機(jī)物分解成無(wú)害成份的技術(shù)在臨界點(diǎn)以下的條件下,廢水中含有的有機(jī)物處于并非與水*混合的狀態(tài),形成界面(Boundary layer)。因此,為使有機(jī)物與氧氣反應(yīng),實(shí)現(xiàn)氧化分解,需要把氣體狀態(tài)的氧氣溶解到水中,溶解的氧氣重新通過(guò)有機(jī)物界面,只有這樣才能使有機(jī)物與氧氣反應(yīng)。因此,如要分解廢水含有的有機(jī)物需要較多時(shí)間。不過(guò),在超臨界水狀態(tài)下,水的特性與有機(jī)物相同,所以界面消失,超臨界水的氧氣溶解度也大大提高,實(shí)現(xiàn)了*混合,使有機(jī)物與氧氣能夠自由反應(yīng),反應(yīng)速度得到了急劇提高。因此,即使是難分解性有機(jī)物,也可以幾乎100%分解。另外,超臨界水氧化反應(yīng)具有極快的反應(yīng)速度,所以,即使以小型的設(shè)備,也可處理大量的廢水,由于是在水中進(jìn)行的氧化反應(yīng),不存在Sox、NOx等大氣污染物質(zhì)的排放
    超臨界水氧化的優(yōu)點(diǎn) , 對(duì)難分解性有機(jī)物的高分解度(99.9999%以上)
    · 處理水及排放氣體無(wú)害于環(huán)境
    · 排放氣體:無(wú)Nox、Sox、Dioxins等
    · 處理水:可分解至排放水水平
    · 易于應(yīng)對(duì)急劇變化的廢水 ? 有利于化學(xué)工程
    · 迅速的氧化反應(yīng)速度迅速 ? 設(shè)備的小型化
    · 可處理的廢水濃度廣(數(shù)ppm~數(shù)十%),無(wú)須2次處理
    超臨界水的氧化缺點(diǎn)
    · 高腐蝕速度 ? 選擇材料難
    · 無(wú)機(jī)物溶解度減小,誘發(fā)工程Plugging ? 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)難
    · 較高的初期投資費(fèi).
    2)超臨界流體提取技術(shù)(SFE)
    利用超臨界流體(二氧化碳等)的超臨界流體提取技術(shù)與溶媒提?。⊿olvent Extraction)相比,在經(jīng)濟(jì)上與環(huán)境上都具有許多優(yōu)點(diǎn)。但是,應(yīng)用于天然物時(shí),偏重于essential oil等非極性(nonpolar)物質(zhì),在高效提取polar的物質(zhì)方面存在局限。但是,在*近對(duì)天然物中的多種物質(zhì)進(jìn)行探索及研究的過(guò)程中,不僅需要非極性物質(zhì)的高效提取技術(shù),還需要對(duì)polar的物質(zhì)的高效提取的技術(shù)。
    3)超臨界水解技術(shù)(NCH)
    超臨界水(Near-critical water)是指處于臨界點(diǎn)附近溫度與壓力條件下的液態(tài)水。近臨界水雖然是液態(tài),但一部分特性卻與超臨界水類(lèi)似,與常溫狀態(tài)的水有許多不同特性,因此,正被試圖用作新的反應(yīng)溶媒

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