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環(huán)境友好型溶劑

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年11月25日 19:10

流體反應(yīng)特性

超臨界流體兼有氣體和液體兩者的特點(diǎn)，密度接近于液體，具有與液體相當(dāng)?shù)娜芙饽芰Γ扇芙獯蠖鄶?shù)有機(jī)物；其粘度和擴(kuò)散系數(shù)類似于氣體，可提高溶質(zhì)的傳遞速率。

根據(jù)超臨界流體是否參與反應(yīng)，可將超臨界化學(xué)反應(yīng)分為反應(yīng)介質(zhì)處于超臨界狀態(tài)和反應(yīng)物處于超臨界狀態(tài)兩大類，前者占大多數(shù)，后者研究的較少。

超臨界流體反應(yīng)具有常規(guī)條件下所不具備的許多特性：

①超臨界流體對有機(jī)物的溶解度大，可使反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，消除擴(kuò)散對反應(yīng)的影響。

②超臨界流體的溶解度、粘度、介電性能等性質(zhì)主要取決于其密度，而超臨界流體的密度是溫度和壓力的強(qiáng)函數(shù)，因此可通過調(diào)節(jié)溫度或壓力改變反應(yīng)的選擇性，或改變反應(yīng)體系的相態(tài)，使催化劑和反應(yīng)產(chǎn)物的分離變得簡單。

③超臨界流體對有機(jī)物的溶解能力強(qiáng)，可溶解導(dǎo)致催化劑失活的有機(jī)大分子，延長催化劑壽命。

④超臨界流體的低粘度、高氣體溶解度和高擴(kuò)散系數(shù)，可改善傳遞性質(zhì)，對快速反應(yīng)特別是擴(kuò)散控制的反應(yīng)和有氣體反應(yīng)物參與的反應(yīng)及分離過程十分有利。

二氧化碳

二氧化碳無味、無毒、不燃燒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，既不會形成光化學(xué)煙霧，也不會破壞臭氧層，氣體二氧化碳對液體、固體物質(zhì)無溶解能力。二氧化碳的臨界溫度為31．06℃，是文獻(xiàn)上所介紹過的超臨界溶劑臨界點(diǎn)最接近常溫的；其臨界壓力為7．39MPa，也比較適中。超I臨界二氧化碳的臨界密度為448kg/m3，，是常用超臨界溶劑中最高的，因此超臨界二氧化碳對有機(jī)物有較大的溶解度，如碳原子數(shù)小于20的烷烴、烯烴、芳烴、酮、醇等均可溶于其中，但水在超臨界二氧化碳中的溶解度卻很小，使得在近臨界和超l臨界二氧化碳中分離有機(jī)物和水十分方便。超臨界二氧化碳溶劑的另一個優(yōu)點(diǎn)是：其可以通過簡單蒸發(fā)成為氣體而被回收，重新作為溶劑循環(huán)使用，且其汽化熱比水和大多數(shù)有機(jī)溶劑都小。這些性質(zhì)決定了二氧化碳是理想的綠色超臨界溶劑。事實(shí)上，超臨界二氧化碳是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣、使用最多的一種超臨界流體。

水

在溫度高于647．3K、壓力大于22．1MPa的超臨界狀態(tài)下，水表現(xiàn)出許多獨(dú)特的性質(zhì)，表3列出了常溫水、過熱水和超臨界水的一些性質(zhì)。

超臨界水的擴(kuò)散系數(shù)比常溫水高近100倍；粘度大大低于常溫水；密度大大高于過熱水，而接近常溫水。超臨界水表現(xiàn)為強(qiáng)的非極性，可與烴類等非極性有機(jī)物互溶；氧氣、氫氣、氮?dú)?、CO等氣體可以任意比例溶于超臨界水；無機(jī)物尤其是鹽類在超臨界水中的溶解度很小。傳遞性質(zhì)和可混合性是決定反應(yīng)速率和均一性的重要參數(shù)，超臨界水的高溶解能力、高擴(kuò)散性和低粘度，使得超臨界水中的反應(yīng)具有均相、快速且傳遞速率快的特點(diǎn)。超臨界水反應(yīng)涉及重油加氫催化脫硫、納米金屬氧化物的制備、高效信息儲備材料的制備、高分子材料的熱降解、天然纖維素的水解、葡萄糖和淀粉的水解、有毒物質(zhì)的氧化治理等領(lǐng)域。

離子液體由含氮、磷的有機(jī)正離子和大的無機(jī)負(fù)離子組成，在室溫或低溫下為液體。離子液體作溶劑的優(yōu)點(diǎn)：

①無味、不燃，其蒸氣壓極低，因此可用在高真空體系中，同時可減少因揮發(fā)而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題。

②對有機(jī)物和無機(jī)物都有良好的溶解性能，可使反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，同時可減小設(shè)備體積。

③可操作溫度范圍寬(一40—300。C)，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，易與其他物質(zhì)分離，可以循環(huán)使用。

④表現(xiàn)出Br6nsted、Lewis、Franklin酸的酸性，且酸強(qiáng)度可調(diào)。

上述優(yōu)點(diǎn)使得離子液體對于許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)來說都是良好的溶劑。離子液體已經(jīng)在諸如聚合反應(yīng)、選擇性烷基化和胺化反應(yīng)、?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)、化學(xué)鍵的重排反應(yīng)、室溫和常壓下的催化加氫反應(yīng)、烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)、電化學(xué)合成、支鏈脂肪酸的制備等方面得到應(yīng)用，并顯示出反應(yīng)速率快、轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)的選擇性高、催化體系可循環(huán)重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。此外，離子液體在溶劑萃取、物質(zhì)的分離和純化、廢舊高分子化合物的回收、燃料電池和太陽能電池、工業(yè)廢氣中二氧化碳的提取、地質(zhì)樣品的溶解、核燃料和核廢料的分離與處理等方面也顯示出潛在的應(yīng)用前景。 [1]

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