温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体。

    纯净物质要根据温度和压力的不同呈现出液体、气体、固体等状态变化如果提高温度和压力来观察状态的变化那么会发现如果达到特定的温度、压力会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点界点附近会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。温度压力略高于临界点的状态称为超临界流体。

超临界流体的优点

流体兼有气体液体的双重性质和优点

    1.溶解性超临界流体的处于临界温度和临界压力以上介于气体和液体之间的强密度接近液体且比气体大数百倍由于物质的溶解度与溶剂的密度成正比因此超临界流体具有与液体溶剂相近的溶解能力。

2.扩散性能好

    因黏度接近于气体较液体小2个数量级。扩散系数介于气体和液体之间为液体的10-100倍。具有气体易于扩散和运动的特性传质速率远远高于液体。

3.易于控制

    在临界点附近压力和温度的微小变化都可以引起流体密度很大的变化从而使溶解度发生较大的改变。对萃取和反萃取至关重要超临界流体的性质超临界流体由于液体与气体分界消失是即使提高压力也不能化的非凝聚性气体。

    超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。它基本上仍是一种气态但又不同于一般气体是一种稠密的气态。其密度比一般气体要大两个数量级与液体相近。它的粘度比液体小但扩散速度比液体快(约两个数量级)所以有较好的流动性和传递性能。它的介电常数随着力而急剧变化(如介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质)。另外根据压力和温度的不同这种物性会发生变化。

超临界流体的应用原理

    物质在超临界流体中的溶解度受压力和温度的影响很大.可以利用升温,降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离析出达到分离提纯的目的(它兼有精馏和萃取两种作用).例如在高压条件下使超临界流体与物料接触,物料中的高效成分(即溶质)溶于超临界流体中(即萃取).

    分离后降低溶有溶质的超临界流体的压力使溶质析出。如果有效成分(溶质)不止一种则采取逐级降压可使多种溶质分步析出。在分离过程中没有相变能耗低。

超临界流体的应用

    如超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,简称SFE),超临界水氧化技术、超临界流体干燥、超临界流体染色、超临界流体制备超细微粒、超临界流体色谱(supercritical fluid chromatography)和超临界流体中的化学反应等,但以超临界流体萃取应用较为为广泛。很多物质都有超临界流体区但由于CO2的临界温度比较低,临界压力也不高,且无毒,无臭,无公害所以在实际操作中常使用CO2超临界流体。如用超临界CO2从咖啡豆中除去咖啡因从烟草中脱除尼古丁从大豆或玉米胚芽中分离甘油酯,对花生油、棕榈油、大豆油脱臭等。例如从草中提取月见草油(它们对心血管病有良好的疗效)等。使用超临界技术的唯一缺点是涉及高压系统,大规模使用时其工艺过程和技术的要求高,设备费用也大。但由于它优点甚多,仍受到重视。

    在超临界水中易溶有氧气可使氧化反应加快可将不易分解的有机废物快速氧化分解是一种绿色的“焚化炉”。

    由于超临界流有密度大且粘稠度小的特点可将天然气化为超临界态后在管道中运送这样既可以节省动力又可以增加运输速率。

    超临界二氧化碳具有低粘稠度、高扩散性、易溶解多种物质、且无毒无害可用于清洗各种精密仪器亦可代替干洗所用的氯氟碳化合物以及处理被污染的土壤。

    超临界二氧化碳可轻易穿过细菌的细胞壁在内部引起剧烈的氧化反应杀死细菌。

    利用超临界流体进行萃取.将萃取原料装入萃取塔底氧化碳为超临界溶剂。二氧化碳气体经热交换器冷凝成液体用加压泵先压力提升到工艺过程所需的压力(应高于二氧化碳的临界压力)同时调节温度使其成为超临界二氧化碳流体。二氧化碳流体作为溶剂从萃取塔底部进入与被萃取物料充分接触选择性溶解出所需的化学成分。含溶解萃取物的高压二氧化碳流体经节流阀降压到低于二氧化碳临界压力以下进入分离底由于二氧化碳溶解度急剧下降而析出溶质自动分离成溶质和二氧化碳气体二部分前者为过程产品定期从分离塔底放出后者为循环二氧化碳气体经过热交换器冷凝成二氧化碳液体再循环使用。整个分离过程是利用二氧化碳流体在超临界状态下对有机物有增加解度而低于临界状态下对有机物基本不溶解的特性将二氧化碳流体不断在萃取塔分离塔循环从而有效地将需要分离提取的组分从原料中分离出来。

    超临界水具有非常强的极性可以溶解极性极低的芳烃化合物及各种气体氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等能够促进扩散控制的反应速率具有重要的工程意义。