凈水處理劑-超臨界二氧化碳（二）

2.2超臨界萃取

超臨界流體（SCF)具有類似液體的密度、類似氣體的黏度和較大的擴散系數，使運動速度和分離過程的傳質速率大大提高；具有很大的自壓縮性，溫度或壓力較小的變化可以引起SCF的密度發生較大的變化。它具有高密度，因而物理作用力強，可以在物理分離中做溶劑使用。它可以提高化學反應的反應速度，降低反應溫度，易使反應物和產品分離，提高反應的選擇性等。超臨界流體技術就是利用上述特殊性質，在高壓條件下待分離的固體或液體混合物接觸，調節系統的正壓和溫度，分離出所需要的物質，然后通過降壓或升溫的方法，降低超臨界流體的密度，使產物分離。

當物質處于其臨界溫度（Tc)和臨界壓力（Pc)以上狀態時，向此狀態氣體加壓，氣體不會液化，只是密度増大，具有類似液態性質，同時還保留氣體性能狀態的流體為超臨界流體。超臨界流體萃取技術是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體具有特異增加的溶解能力而形成的一種分離技術。

超臨界萃取是利用流體處于超臨界狀態時具有很強的溶解能力而黏度最低的性質來萃取分離某物質。具有分離效率高、可在低溫下進行的特點，因價廉、安全、超臨界溫度和壓力低、萃取效率高、選擇性好等特點，環保等行業上用于分離、提純、監測分析，超臨界C02可以在很短的時間內從污物中萃取有機物，以確定環境的污染程度。

二氧化碳在超臨界狀態下的壓力與溫度變化小，其萃取效率和選擇性之高，是其他方法無法比擬的，二氧化碳萃取的選擇可通過改變流體的壓力（即密度）的大小來調節，可因產生溶解度的不同以使溶質快速分離。

采用超臨界二氧化碳時，隨著二氧化碳密度的增大，選擇提取性減小。因此為了提高選擇性，必須使二氧化碳密度減小。可通過調節壓力和溫度而使密度變化，所以一定程度的選擇提取，差式分離是可能的。特別是在臨界點附近的區域，密度梯度非常大，溫度和壓力僅有微小改變，就會出現不同的溶解能力。因此，成分的差式分離可從臨界點附近區域開始，通過緩慢地增加溫度、壓力來實現。

超臨界流體是指處于臨界溫度和臨界壓力以上的流體，具有獨特的物理化學性質，兼具氣體和液體的優點：在臨界溫度以上壓力不高時與氣體性質相近，壓力較高時則與液體性質更接近，由此形成的SCF性質介于氣液兩相之間，并易于隨壓力調節的特點。主要表現為：有近似于氣體的流動行為，黏度小、傳質系數大，但其相對密度大，溶解度也比氣相大得多，又表現出一定的行為。此外，SCF的介電常數、極化率和分子行為與氣液兩相均有著明顯的差別。超臨界流體在臨界點附近對溫度和壓力的變化非常敏感。超臨界C02的特點是：安全無毒、價格便宜、來源豐富、容易大規模生產高純度的二氧化碳、尤其適用于水處理行業；其臨界溫度較低，產品容易分離，由于臨界壓力適中（Pc=7.4MPa),易于達到，易于運輸,化學性質情性，不可燃，一般不參加反應，操作安全。

二氧化碳臨界釀接近室溫，臨界壓力不高，不活潑、無毒、對環境無污染，純度高，容易獲得。因此，C02是超臨界反應的理想介質。水的臨界溫度和臨界壓力較高，操作和經濟上不如二氧化碳有競爭力。但水從室溫到臨界狀態，介電常數可在78.38到2.23范圍內變化。CO2分子之間振動頻率很小，從而說明CO2二聚體是弱結合分子。

這一研究將超臨界的基礎理論研究推進到新的層次。

超臨界萃取技術具有以往普通萃取分離技術所沒有的優點，在向高質量方向發展的水處理領域中，該技術可充分發揮其長處，容易地解決以往方法所不能解決的問題。