超临界流体原理

根据温度和压力的不同,纯净物质会呈现出液体、气体、固体等状态的变化。在达到特定的温度、压力时,物质会出现液体与气体界面消失的现象,该点被称为临界点。在临界点附近,介质会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有物性发生急剧变化的现象。温度及压力均处于临界点以上的流体称之为超临界流体(Supercritical Fluid,简称SF或SCF)。

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超临界流体可以是温度和压力超过临界点的任意物质。该物质在超临界状态下不存在明显的液相和气相。

通常超临界流体的使用范围是0.9<Tt<1.2、1.0<Pt<3.0。在此范围内,超临界流体同时表现出液体与气体两相的特点:流体密度接近于液体,而粘度却接近于气体,扩散能力又比液体大近100倍,因而超临界流体具有很高的溶解能力,良好的流动和传递性能。

物质的溶解能力通常与溶剂的密度直接相关。接近临界点时,超临界流体的密度仅是温度和压力的函数,压力或温度的细微变化会导致密度的巨大变化,这些特性使物质的许多物理性质可以得到调节。在合适的温度和压力下,超临界流体能提供足够的密度来保证有足够强的溶解能力,所以超临界流体可在很多工业和实验室流程中(如萃取)中替代传统的毒性、易挥发、易燃的有机溶剂。

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