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超临界反应技术的应用

来源:未知 作者:海恒科研仪器 发布时间:2021-10-05 次浏览

加氢反应通常是液态的反应物和气态的氢气在固体催化剂作用下完成的固-液-气相反应,由于氢气在液体中的溶解度低,普通条件下,氢气和许多有机物都可以同时溶于超临界流体,减小反应...

一、概述:
    加氢反应通常是液态的反应物和气态的氢气在固体催化剂作用下完成的固-液-气相反应,由于氢气在液体中的溶解度低,普通条件下,氢气和许多有机物都可以同时溶于超临界流体,减小反应物与催化剂之间的传质阻力。不对称催化还原反,尤其是加氢转移反应,在超临界二氧化碳液体中比传统有机溶剂中表现出更强的选择性。在二氧化碳中能成功进行的不对称催化还原部分要归结于二氧化碳的独特性质,例如其溶剂浓度的可调、气相混溶性,高的扩撒系数以及易于分离等。
二、超临界二氧化碳中的聚合反应
    二氧化碳表面活性剂技术是运用超临界二氧化碳流体或液态二氧化碳替代原有的有机物。这一技术涉及了发展相对于二氧化碳的表面活性剂体系,扩大了液态二氧化碳或超临界二氧化碳的应用,提高了它对大的烃骨架分子的溶解力。
超临界流体比常规的有机卤化物溶剂有显著的优越性。
    CFCS被广泛用作制冷剂、泡沫塑料发泡剂、电子元件清洗剂、气溶胶及灭火剂,与经济发展和人们的生活有着密切的联系。但由于CFCS化学稳定性高,在大气层中停留时间可长达40~150年。当CFCS通过对流层到达高温层时,受高能紫外线的照射而分解产生氯原子,氯原子可引发与臭氧原子的自由基链反应,在大气平流层中,每个氯原子大约能消耗掉105个臭氧分子。为保护臭氧层,必须禁止使用CFCS,并尽快开发CFCS替代物。将合适的含氟表面活性剂和不同极性的小分子添加到超临界二氧化碳体系中,大大拓宽了超临界二氧化碳中高分子聚合反应的应用领域,使沉淀聚合、乳液聚合等方面的研究也活跃起来。
    此外,使用纯二氧化碳作发泡剂生产的聚苯乙烯泡沫塑料,比使用传统有机发泡剂生产的泡沫塑料具有更好的柔韧性,可以减少泡沫塑料包装材料的破裂,减少经济损失。
三、超临界二氧化碳中的金属反应:
    在有机金属化学中,有选择性的C-H键活化仍是主要目标。在超临界流体中用金属有机化合物光化活化C-H键,超临界二氧化碳具有化学惰性和对低分子量链烷烃的溶解性,是一种很有吸引力的活化C-H键的反应媒介。C-H活化产物从传统溶剂中分离常常很困难,而采用RESS(超临界流体溶液的快速膨胀)技术从超临界溶液中分离它们则相对简单。采用RESS技术,不需要真空就可以将产物从流体中分离出来,并且膨胀时的冷却也有助于化合物的稳定。可得到比常规溶剂中更高的转化率和选择性。
四、超临界水氧化废水:
    随着环保技术的发展和对水体质的要求的提高,去除水中的有毒有害化学物质,例如农药、表面活性剂、染料等已成为环保领域的重要任务。目前,转处理日益受到重视,而超临界水氧化技术为水体中难以转化的污染净化提供了便利条件。
    超临界水氧化技术是一种将有机废物和空气、氧气等氧化剂在超临界水中进行均相快速氧化,能够将有机物完全转化成CO2、氮气、水、以及盐类等无毒小分子化合物的氧化技术。该技术彻底(在适当条件下有毒物质的清除率高达99.99%以上)、反应速度快、停留时间短、反应设备结果简洁、适用范围广(适用各种有毒物质、废水废物处理)、不形成二次污染(产物清洁,无机盐易于分离,处理后废水可完全回收利用)等。
五、超临界水氧化处理含苯有机废水:
    苯、苯酚等含苯环化合物是制药工业中常用原料之一,而这些含苯环化合物的有机废水化学结构稳定,传统的焚烧法、湿式氧化法很难去除其中的有害物质。
六、超临界流体降解废弃塑料:
    塑料是三大高分子合成材料之一,由于具有质量轻、耐久性好、易于加工和化学稳定性好等特性,被广泛用于工业生产和人们日常生活中,然而在塑料的生产和使用过程中,有大量的塑料废弃物、废料和边角料等产生。这种不易分解材料的处理成了人们研究的重点。近年来人们开发了采用超临界解聚技术既可使之转换为燃料油或各种化学原料,又可以还原成化学单体循环使用,这一方面消除了大量塑料废弃物对环境的严重污染;另一方面将塑料废弃物重新回收利用,纺织了资源的巨大浪费。
七、聚苯乙烯(PS)在超临界水中降解反应:
    PS泡沫在超临界水中的降解反应,超临界水能将PS泡沫降解为油状产物。PS在超临界水中分解更加容易,5到10分钟即可完全分解,分解产物中含苯乙烯、甲苯和二甲苯等物质。
    超临界甲醇法与酸、碱催化法及酶法相比,具有如下优点:
    (1)不需要催化剂催化,对环境污染小;
    (2)对原料要求低,不需要进行原料的预处理;
    (3)反应速率高、时间短;
    (4)产物的后处理简单;
    (5)易于实现连续化生产。

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