✖


Jump to content

Сверхкритическая жидкость

(Перенаправлено из Сверхкритических жидкостей )
Не путать со сверхтекучестью или сверхкритическим потоком .

Сверхкритическая жидкость ( SCF ) — это любое вещество, имеющее температуру и давление выше критической точки отдельных жидких и газовых , где не существует фаз, но ниже давления, необходимого для сжатия его в твердое состояние . [1] Он может проникать через пористые твердые тела, например газ, преодолевая ограничения массообмена , которые замедляют транспорт жидкости через такие материалы. SCF превосходят газы по способности растворять такие материалы, как жидкости или твердые вещества. Кроме того, вблизи критической точки небольшие изменения давления или температуры приводят к большим изменениям плотности , что позволяет «точно настроить» многие свойства сверхкритической жидкости.

Сверхкритические жидкости встречаются в атмосферах газовых гигантов Юпитера и Сатурна , планеты земной группы Венеры и, вероятно, в атмосферах ледяных гигантов Урана и Нептуна . встречается сверхкритическая вода На Земле , такая как вода, исходящая из черных курильщиков , своего рода гидротермальных источников . [2] СКФ используются в качестве заменителя органических растворителей в ряде промышленных и лабораторных процессов. Углекислый газ и вода являются наиболее часто используемыми сверхкритическими жидкостями; их часто используют для декофеинизации и выработки энергии соответственно. Некоторые вещества растворимы в сверхкритическом состоянии растворителя (например, углекислый газ), но нерастворимы в газообразном или жидком состоянии — и наоборот. Это можно использовать для извлечения вещества и его транспортировки в другое место в растворе перед помещением его в нужное место, просто допуская или вызывая фазовый переход в растворителе.

Характеристики

[ редактировать ]

Сверхкритические жидкости обычно имеют свойства между свойствами газа и жидкости. В таблице 1 приведены критические свойства некоторых веществ, которые обычно используются в качестве сверхкритических жидкостей.

Таблица 1. Критические свойства различных растворителей [3]
Растворитель Молекулярная масса Критическая температура Критическое давление Критическая плотность
g/mol К МПа ( атм ) г/см 3
Углекислый газ (CO 2 ) 44.01 304.1 7.38 (72.8) 0.469
Вода (Н 2 О) † 18.015 647.096 22.064 (217.755) 0.322
Метан (CH 4 ) 16.04 190.4 4.60 (45.4) 0.162
Этан (C 2 H 6 ) 30.07 305.3 4.87 (48.1) 0.203
Пропан (C 3 H 8 ) 44.09 369.8 4.25 (41.9) 0.217
Этилен (C 2 H 4 ) 28.05 282.4 5.04 (49.7) 0.215
Пропилен (C 3 H 6 ) 42.08 364.9 4.60 (45.4) 0.232
Метанол (CH 3 OH) 32.04 512.6 8.09 (79.8) 0.272
Этанол (C 2 H 5 OH) 46.07 513.9 6.14 (60.6) 0.276
Ацетон (C 3 H 6 O) 58.08 508.1 4.70 (46.4) 0.278
Закись азота (N 2 O) 44.013 306.57 7.35 (72.5) 0.452

†Источник: Международная ассоциация свойств воды и пара ( IAPWS ). [4]

В таблице 2 показаны плотность, коэффициент диффузии и вязкость типичных жидкостей, газов и сверхкритических жидкостей.

Таблица 2. Сравнение газов, сверхкритических флюидов и жидкостей [5]
Плотность (кг/м 3 ) Вязкость ( мкПа·с ) Коэффициент диффузии (мм 2 /с)
Газы 1 10 1–10
Сверхкритические жидкости 100–1000 50–100 0.01–0.1
Жидкости 1000 500–1000 0.001

Кроме того, в сверхкритической жидкости нет поверхностного натяжения , поскольку нет границы фаз жидкость/газ. Изменяя давление и температуру жидкости, ее свойства можно «настроить» так, чтобы они были более жидкими или более похожими на газ. Одним из наиболее важных свойств является растворимость материала в жидкости. Растворимость в сверхкритической жидкости имеет тенденцию увеличиваться с увеличением плотности жидкости (при постоянной температуре). Поскольку плотность увеличивается с давлением, растворимость имеет тенденцию увеличиваться с давлением. Связь с температурой немного сложнее. При постоянной плотности растворимость будет увеличиваться с температурой. Однако вблизи критической точки плотность может резко упасть при небольшом повышении температуры. Поэтому вблизи критической температуры растворимость часто падает с повышением температуры, а затем снова возрастает. [6]

Смеси

[ редактировать ]

Обычно сверхкритические жидкости полностью смешиваются друг с другом, так что бинарная смесь образует единую газовую фазу, если критическая точка смеси превышена. Однако известны исключения в системах, где один компонент значительно более летуч, чем другой, которые в ряде случаев образуют две несмешивающиеся газовые фазы при высоком давлении и температуре выше критических точек компонентов. Такое поведение было обнаружено, например, в системах N 2 -NH 3 , NH 3 -CH 4 , SO 2 -N 2 и н-бутан-H 2 O. [7]

Критическую точку бинарной смеси можно оценить как среднее арифметическое критических температур и давлений двух компонентов:

Т c(mix) = χ A × T c( A ) + χ B × T c( B )

где χ i обозначает мольную долю компонента i .

Для большей точности критическую точку можно рассчитать с помощью уравнений состояния , таких как Пенг-Робинсон , или методов группового вклада . Другие свойства, такие как плотность, также можно рассчитать с помощью уравнений состояния. [8]

Фазовая диаграмма

[ редактировать ]
Рисунок 1. Фазовая диаграмма давления и температуры углекислого газа.
Рисунок 2. Фазовая диаграмма «плотность-давление» углекислого газа.

На рисунках 1 и 2 показаны двумерные проекции фазовой диаграммы . На фазовой диаграмме давление-температура (рис. 1) кривая кипения разделяет область газа и жидкости и заканчивается в критической точке, где жидкая и газовая фазы исчезают, образуя единую сверхкритическую фазу.

Появление одной фазы можно наблюдать и на фазовой диаграмме плотность-давление углекислого газа (рис. 2). При температуре значительно ниже критической, например 280 К, по мере увеличения давления газ сжимается и в конечном итоге (при чуть более 40 бар ) конденсируется в гораздо более плотную жидкость, что приводит к разрыву линии (вертикальная пунктирная линия). Система состоит из двух равновесных фаз : плотной жидкости и газа низкой плотности. По мере приближения к критической температуре (300 К) плотность равновесного газа становится выше, а жидкости – ниже. В критической точке (304,1 К и 7,38 МПа (73,8 бар)) разницы в плотности нет, и две фазы становятся одной жидкой фазой. Таким образом, при температуре выше критической газ не может быть сжижен под давлением. При температуре чуть выше критической (310 К), вблизи критического давления, линия почти вертикальна. Небольшое увеличение давления приводит к значительному увеличению плотности сверхкритической фазы. Многие другие физические свойства также демонстрируют большие градиенты с давлением вблизи критической точки, например вязкость , относительная диэлектрическая проницаемость и сила растворителя, которые тесно связаны с плотностью. При более высоких температурах жидкость начинает вести себя больше как идеальный газ с более линейной зависимостью плотности/давления, как видно на рисунке 2. Для углекислого газа при 400 К плотность увеличивается почти линейно с давлением.

Многие газы под давлением на самом деле являются сверхкритическими жидкостями. Например, критическая точка азота составляет 126,2 К (-147 ° C) и 3,4 МПа (34 бар). Следовательно, азот (или сжатый воздух) в газовом баллоне при давлении выше этого давления фактически является сверхкритической жидкостью. Их чаще называют постоянными газами. При комнатной температуре они значительно превышают критическую температуру и поэтому ведут себя как почти идеальные газы, подобные CO 2 при температуре 400 К и выше. Однако их нельзя превратить в жидкость с помощью механического давления, если они не охлаждены ниже критической температуры, что требует гравитационного давления, например, внутри газовых гигантов, для образования жидкости или твердого тела при высоких температурах. [ нужна ссылка ] Повышенное давление выше критической температуры может настолько увеличить плотность, что SCF будет проявлять плотность и поведение, подобные жидкости. При очень высоких давлениях SCF может сжиматься до твердого состояния, поскольку кривая плавления простирается вправо от критической точки на фазовой диаграмме P/T. Хотя давление, необходимое для сжатия сверхкритического CO 2 в твердое состояние, может составлять, в зависимости от температуры, всего 570 МПа. [9] давление, необходимое для затвердевания сверхкритической воды, составляет 14 000 МПа. [10]

Линия Фишера-Уидома , линия Уидома или линия Френкеля представляют собой термодинамические концепции, которые позволяют различать жидкоподобные и газообразные состояния внутри сверхкритической жидкости.

История

[ редактировать ]

В 1822 году барон Шарль Каньяр де ла Тур открыл критическую точку вещества в своих знаменитых с пушечным экспериментах стволом. Прислушиваясь к прерывистости звука катящегося кремневого шарика в герметичной пушке, наполненной жидкостью при различных температурах, он наблюдал критическую температуру. Выше этой температуры плотности жидкой и газовой фаз становятся равными и различие между ними исчезает, в результате чего образуется одна сверхкритическая жидкая фаза. [11]

В последние годы значительные усилия были посвящены исследованию различных свойств сверхкритических жидкостей. Сверхкритические жидкости нашли применение в самых разных областях: от извлечения цветочного аромата из цветов до применения в пищевой науке, например, при создании кофе без кофеина, функциональных пищевых ингредиентов, фармацевтических препаратов, косметики, полимеров, порошков, био- и функциональных материалов, нанотехнологий. -системы, натуральные продукты, биотехнологии, ископаемое и биотопливо, микроэлектроника, энергетика и окружающая среда. Во многом волнение и интерес последнего десятилетия обусловлены огромным прогрессом, достигнутым в увеличении мощности соответствующих экспериментальных инструментов. Разработка новых экспериментальных методов и улучшение существующих продолжает играть важную роль в этой области, причем недавние исследования сосредоточены на динамических свойствах жидкостей.

Естественное явление

[ редактировать ]

Гидротермальная циркуляция

[ редактировать ]
Черный курильщик , разновидность гидротермального источника.
Смотрите также: Гидротермальная циркуляция

Гидротермальная циркуляция происходит внутри земной коры там, где жидкость нагревается и начинает конвекцию . Считается, что эти жидкости достигают сверхкритических условий в ряде различных условий, например, при формировании медно-порфировых месторождений или высокотемпературной циркуляции морской воды на морском дне. На срединно-океанических хребтах эта циркуляция наиболее очевидна по появлению гидротермальных источников, известных как «черные курильщики». Это большие (высотой в несколько метров) дымоходы из сульфидных и сульфатных минералов, из которых выходят жидкости с температурой до 400 °C. Жидкости выглядят как огромные черные клубящиеся облака дыма из-за осаждения растворенных в жидкости металлов. Вполне вероятно, что на глубине многие из этих жерл достигают сверхкритических условий, но большинство из них достаточно охлаждаются к тому времени, когда достигают морского дна, чтобы стать докритическими. В одном конкретном месте жерла, Черепашьих ямах, в течение короткого периода времени наблюдалась сверхкритичность. Еще один участок, Биб , в Каймановом желобе, как полагают, демонстрирует устойчивую сверхкритичность в вентиляционном отверстии. [12]

Планетарные атмосферы

[ редактировать ]

Атмосфера Венеры на 96,5% состоит из углекислого газа и на 3,5% из азота. Давление на поверхности составляет 9,3 МПа (93 бар), а температура поверхности - 735 К, что выше критических точек обоих основных компонентов, что делает приземную атмосферу сверхкритической жидкостью. [13]

Внутренние атмосферы четырех планет-гигантов Солнечной системы состоят в основном из водорода и гелия при температурах, значительно превышающих их критические точки. Газообразные внешние атмосферы газовых гигантов Юпитера и Сатурна плавно переходят в плотную жидкую недра, а природа переходных зон ледяных гигантов Нептуна и Урана неизвестна. [ нужна ссылка ] Теоретические модели внесолнечной планеты Глизе 876 d предполагают наличие океана находящейся под давлением сверхкритической жидкой воды со слоем твердого водяного льда под высоким давлением на дне. [ нужна ссылка ]

Приложения

[ редактировать ]

Сверхкритическая флюидная экстракция

[ редактировать ]
Основная статья: Сверхкритическая флюидная экстракция

Преимущества сверхкритической флюидной экстракции (по сравнению с жидкостной экстракцией) заключаются в том, что она происходит относительно быстро из-за низкой вязкости и высоких коэффициентов диффузии, присущих сверхкритическим флюидам. Альтернативные растворители сверхкритическим жидкостям могут быть ядовитыми, легковоспламеняющимися или представлять опасность для окружающей среды в гораздо большей степени, чем вода или углекислый газ. Экстракция может быть в некоторой степени селективной за счет контроля плотности среды, а экстрагированный материал легко восстанавливается путем простого сброса давления, что позволяет сверхкритической жидкости вернуться в газовую фазу и испариться, оставляя мало или вообще не оставляя остатков растворителя. Углекислый газ является наиболее распространенным сверхкритическим растворителем. Его широко используют для удаления кофеина из зеленых кофейных зерен, экстракции хмеля для производства пива. [14] и производство эфирных масел и фармацевтических продуктов из растений. [15] Некоторые лабораторных методы испытаний включают использование сверхкритической жидкостной экстракции в качестве метода экстракции вместо использования традиционных растворителей . [16] [17] [18]

Сверхкритическое флюидное разложение

[ редактировать ]

Сверхкритическую воду можно использовать для разложения биомассы посредством сверхкритической водной газификации биомассы. [19] Этот тип газификации биомассы можно использовать для производства углеводородного топлива для использования в эффективных устройствах сжигания или для производства водорода для использования в топливных элементах. В последнем случае выход водорода может быть намного выше, чем содержание водорода в биомассе из-за паровой конверсии, где вода является участником общей реакции, обеспечивающим водород.

Химчистка

[ редактировать ]

Сверхкритический диоксид углерода (SCD) можно использовать вместо PERC ( перхлорэтилена ) или других нежелательных растворителей для химической чистки . Сверхкритический диоксид углерода иногда проникает в кнопки, и когда давление в ХДС снижается, кнопки лопаются или разваливаются. Моющие средства, растворимые в диоксиде углерода, улучшают сольватирующую способность растворителя. [20] CO 2 , В оборудовании химчистки, работающем на используется жидкий CO 2 , а не сверхкритический CO 2 , чтобы избежать повреждения кнопок.

Сверхкритическая жидкостная хроматография

[ редактировать ]

Сверхкритическую жидкостную хроматографию (СФХ) можно использовать в аналитическом масштабе, где она сочетает в себе многие преимущества высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и газовой хроматографии (ГХ). Его можно использовать с нелетучими и термолабильными аналитами (в отличие от ГХ) и с универсальным пламенно-ионизационным детектором (в отличие от ВЭЖХ), а также получать более узкие пики из-за быстрой диффузии. На практике преимуществ, предлагаемых SFC, оказалось недостаточно, чтобы заменить широко используемые ВЭЖХ и ГХ, за исключением нескольких случаев, таких как хиральное разделение и анализ высокомолекулярных углеводородов. [21] Для производства с имитацией движущегося слоя . доступны эффективные препаративные установки [22] Чистота конечного продукта очень высока, но стоимость делает его пригодным только для очень дорогостоящих материалов, таких как фармацевтические препараты.

Химические реакции

[ редактировать ]

Изменение условий растворителя реакции может позволить разделить фазы для удаления продукта или одну фазу для реакции. Быстрая диффузия ускоряет реакции, контролируемые диффузией. Температура и давление могут изменить предпочтительный путь реакции, например, чтобы улучшить выход конкретного хирального изомера . [23] Существуют также значительные экологические преимущества по сравнению с обычными органическими растворителями. Промышленные синтезы, которые выполняются в сверхкритических условиях, включают синтез полиэтилена из сверхкритического этена , изопропилового спирта из сверхкритического пропена , 2-бутанола из сверхкритического бутена и аммиака из сверхкритической смеси азота и водорода . [24] Другие реакции в прошлом проводились в промышленных масштабах в сверхкритических условиях, включая синтез метанола и термический (некаталитический) крекинг нефти. Благодаря разработке эффективных катализаторов необходимые температуры этих двух процессов были снижены и больше не являются сверхкритическими. [24]

Пропитка и крашение

[ редактировать ]

Пропитка, по сути, является обратной экстракцией. Вещество растворяется в сверхкритической жидкости, раствор обтекает твердую подложку и осаждается на подложке или растворяется в ней. Крашение полимерных волокон, таких как полиэфирные, с использованием дисперсных (неионогенных) красителей является частным случаем этого процесса. Углекислый газ также растворяется во многих полимерах, значительно набухая и пластифицируя их и еще больше ускоряя процесс диффузии.

Формирование нано и микрочастиц

[ редактировать ]
Смотрите также: микронизация

Образование мелких частиц вещества с узким распределением по размерам является важным процессом в фармацевтической и других отраслях промышленности. Сверхкритические жидкости предоставляют несколько способов достижения этого путем быстрого превышения точки насыщения растворенного вещества путем разбавления, сброса давления или их комбинации. Эти процессы происходят быстрее в сверхкритических жидкостях, чем в жидкостях, способствуя зародышеобразованию или спинодальному распаду по мере роста кристаллов и образуя очень маленькие частицы регулярного размера. Последние сверхкритические жидкости продемонстрировали способность уменьшать частицы размером до 5–2000 нм. [25]

Генерация фармацевтических сокристаллов

[ редактировать ]

Сверхкритические жидкости выступают в качестве новой среды для создания новых кристаллических форм АФИ (активных фармацевтических ингредиентов), называемых фармацевтическими сокристаллами. Технология сверхкритической жидкости предлагает новую платформу, позволяющую одномоментно генерировать частицы, которые трудно или даже невозможно получить традиционными методами. Генерация чистых и высушенных новых сокристаллов (кристаллических молекулярных комплексов, включающих API и один или несколько конформеров в кристаллической решетке) может быть достигнута благодаря уникальным свойствам SCF за счет использования различных свойств сверхкритической жидкости: сверхкритической растворяющей способности CO 2 , антирастворителя. эффект и усиление его распыления. [26] [27]

Сверхкритическая сушка

[ редактировать ]
См. Также: Сушка в критической точке.

Сверхкритическая сушка – это метод удаления растворителя без воздействия поверхностного натяжения. Когда жидкость высыхает, поверхностное натяжение воздействует на мелкие структуры внутри твердого тела, вызывая искажение и усадку. В сверхкритических условиях поверхностное натяжение отсутствует, и сверхкритическую жидкость можно удалить без искажений. Сверхкритическая сушка используется в процессе производства аэрогелей и сушки деликатных материалов, таких как археологические образцы и биологические образцы для электронной микроскопии .

Сверхкритический электролиз воды

[ редактировать ]

Электролиз воды в сверхкритическом состоянии снижает перенапряжения, обнаруженные в других электролизерах, тем самым улучшая электрический КПД производства кислорода и водорода.

Повышенная температура снижает термодинамические барьеры и увеличивает кинетику. На электродах не образуются пузырьки кислорода или водорода, поэтому между катализатором и водой не образуется изолирующий слой, что снижает омические потери. Газоподобные свойства обеспечивают быстрый массоперенос.

Сверхкритическое окисление воды

[ редактировать ]

При сверхкритическом водном окислении сверхкритическая вода используется в качестве среды для окисления опасных отходов, исключая образование токсичных продуктов сгорания, которые могут возникнуть при сжигании.

Подлежащий окислению отходный продукт растворяется в сверхкритической воде вместе с молекулярным кислородом (или окислителем, который отдает кислород при разложении, например, перекисью водорода ), после чего происходит реакция окисления. [ нужна ссылка ]

Сверхкритический гидролиз воды

[ редактировать ]

Сверхкритический гидролиз — это метод преобразования всех полисахаридов биомассы, а также связанного с ними лигнина в низкомолекулярные соединения путем контакта только с водой в сверхкритических условиях. Сверхкритическая вода действует как растворитель, поставщик тепловой энергии, разрушающей связи, теплоноситель и источник атомов водорода. Все полисахариды превращаются в простые сахара с почти количественным выходом за секунду или меньше. Алифатические межкольцевые связи лигнина также легко расщепляются на свободные радикалы, которые стабилизируются водородом, выделяющимся из воды. Ароматические кольца лигнина не затрагиваются при коротком времени реакции, поэтому продукты, полученные из лигнина, представляют собой смешанные фенолы с низкой молекулярной массой. Чтобы воспользоваться преимуществом очень короткого времени реакции, необходимого для расщепления, необходимо разработать систему непрерывной реакции. Таким образом, количество воды, нагретой до сверхкритического состояния, сводится к минимуму.

Сверхкритическая газификация воды

[ редактировать ]

Газификация сверхкритической воды — это процесс использования полезного эффекта сверхкритической воды для преобразования водных потоков биомассы в чистую воду и такие газы, как H 2 , CH 4 , CO 2 , CO и т. д. [28]

Сверхкритическая жидкость в электроэнергетике

[ редактировать ]

КПД двигателя теплового в конечном итоге зависит от разницы температур между источником тепла и поглотителем ( цикл Карно ). Для повышения эффективности электростанций рабочую температуру необходимо повысить . Используя воду в качестве рабочего тела, это переводит ее в сверхкритические условия. [29] При использовании современной технологии эффективность можно повысить примерно с 39% для подкритических операций до примерно 45%. [30] Реакторы со сверхкритической водой (SCWR) представляют собой многообещающие передовые ядерные системы, обеспечивающие аналогичный прирост теплового КПД. Углекислый газ также можно использовать на атомных электростанциях сверхкритического цикла с аналогичным повышением эффективности. [31] Многие угольные сверхкритические парогенераторы работают по всему миру и повысили эффективность традиционных паросиловых электростанций. В качестве рабочей жидкости также предлагается сверхкритический диоксид углерода , который будет иметь преимущество более низкого критического давления, чем вода, но проблемы с коррозией еще не полностью решены. [32] [33] Одним из предлагаемых приложений является цикл Аллама . И углекислый газ, и вода являются замедлителями нейтронов , но в качестве сверхкритических жидкостей они имеют меньшую плотность, чем жидкая вода. Это позволяет ядерным реакторам с этими сверхкритическими жидкостями в качестве теплоносителя первого контура работать в режиме пониженного замедления («полубыстрый» или «эпитепловой»), но обычно не как реактор на быстрых нейтронах . С другой стороны, для получения полностью теплового спектра нейтронов необходимо обеспечить некоторое дополнительное замедление.

Производство биодизеля

[ редактировать ]

Преобразование растительного масла в биодизельное топливо происходит посредством реакции переэтерификации , при которой триглицерид превращается в метиловые эфиры (жирных кислот) плюс глицерин . Обычно это делается с использованием метанола и каустических или кислотных катализаторов, но может быть достигнуто с использованием сверхкритического метанола без катализатора. Метод использования сверхкритического метанола для производства биодизеля впервые был изучен Сакой и его коллегами. Преимущество этого подхода состоит в том, что он обеспечивает больший диапазон и содержание воды в сырье (в частности, отработанном кулинарном масле), продукт не нужно промывать для удаления катализатора, и его легче спроектировать как непрерывный процесс. [34]

Повышение нефтеотдачи, улавливание и хранение углерода

[ редактировать ]

Сверхкритический диоксид углерода используется для повышения нефтеотдачи на зрелых нефтяных месторождениях. В то же время существует возможность использования « технологии чистого угля » для сочетания методов повышения нефтеотдачи с секвестрацией углерода . CO 2 отделяется от других дымовых газов , сжимается до сверхкритического состояния и закачивается в геологическое хранилище, возможно, в существующие нефтяные месторождения для повышения производительности.

В настоящее время только схемы выделения ископаемого CO 2 из природного газа фактически используют хранение углерода (например, газовое месторождение Слейпнер ), [35] но существует много планов относительно будущих схем CCS, включающих CO 2 до или после сжигания . [36] [37] [38] [39] Существует также возможность сократить количество CO 2 в атмосфере за счет использования биомассы для производства электроэнергии и улавливания образующегося CO 2 .

Усовершенствованная геотермальная система

[ редактировать ]
Основная статья: Усовершенствованная геотермальная система § CO2 EGS

Использование сверхкритического диоксида углерода вместо воды рассматривалось в качестве геотермальной рабочей жидкости.

Охлаждение

[ редактировать ]

Сверхкритический диоксид углерода также становится полезным высокотемпературным хладагентом , который используется в новых , не содержащих ХФУ / ГФУ бытовых тепловых насосах и использующих транскритический цикл . [40] Эти системы постоянно совершенствуются: тепловые насосы на сверхкритическом углекислом газе уже успешно продаются в Азии. Системы EcoCute из Японии являются одними из первых коммерчески успешных высокотемпературных тепловых насосов для бытовой воды.

Сверхкритическое осаждение жидкости

[ редактировать ]

Сверхкритические жидкости можно использовать для нанесения на поверхности функциональных наноструктурированных пленок и частиц металлов нанометрового размера. Высокие коэффициенты диффузии и концентрации прекурсора в жидкости по сравнению с вакуумными системами, используемыми при химическом осаждении из паровой фазы, позволяют осаждению происходить в режиме с ограниченной скоростью поверхностной реакции, обеспечивая стабильный и однородный межфазный рост. [41] Это имеет решающее значение для разработки более мощных электронных компонентов, а частицы металла, осаждаемые таким образом, также являются мощными катализаторами химического синтеза и электрохимических реакций. Кроме того, из-за высоких скоростей транспорта прекурсора в растворе можно покрывать частицы с большой площадью поверхности, которые при химическом осаждении из паровой фазы будут истощаться вблизи выхода системы, а также могут привести к нестабильным особенностям межфазного роста, таким как дендриты. . В результате получаются очень тонкие и однородные пленки, наносимые со скоростью, намного превышающей скорость осаждения атомных слоев , что является лучшим другим инструментом для покрытия частиц такого размера. [42]

Антимикробные свойства

[ редактировать ]

CO 2 при высоких давлениях обладает противомикробными свойствами. [43] Хотя его эффективность была показана для различных применений, механизмы инактивации до конца не изучены, хотя они исследуются уже более 60 лет. [44]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Шлоски, Кевин (1989). «Сверхкритические фазовые переходы при очень высоком давлении». Дж. Хим. Образование . 66 (12): 989. Бибкод : 1989ЖЧЭд..66..989С . дои : 10.1021/ed066p989 .
  2. ^ Кощинский, Андреа (2008). «Гидротермальная вентиляция в условиях давления и температуры выше критической точки морской воды, 5 ° ю.ш. на Срединно-Атлантическом хребте». Геология . 36 (8): 615. Бибкод : 2008Гео....36..615К . дои : 10.1130/G24726A.1 .
  3. ^ Рид, Роберт С.; Шервуд, Томас Килгор; Прасниц, Дж. М.; Полинг, Брюс Э. (1987). Свойства газов и жидкостей (4-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN  9780070517998 .
  4. ^ «Международная ассоциация свойств воды и пара» . www.iapws.org . Проверено 20 января 2020 г.
  5. ^ Редактировать Секели. «Что такое сверхкритическая жидкость?» . Будапештский университет технологии и экономики. Архивировано из оригинала 8 января 2016 г. Проверено 26 июня 2014 г.
  6. ^ «Сверхкритическая флюидная экстракция, соображения плотности» . Проверено 20 ноября 2007 г.
  7. ^ Гордон, Р.П. (1972). «Сверхкритическое разделение фаз». Журнал химического образования . 49 (4): 249–252. дои : 10.1021/ed049p249 .
  8. ^ А. А. Клиффорд (4 декабря 2007 г.). «Расчет термодинамических свойств CO 2 с использованием уравнения состояния Пенга – Робинсона» . Critical Processes Ltd. Архивировано из оригинала 5 мая 2008 г. Проверено 20 ноября 2007 г.
  9. ^ Бриджмен, П. (1914). «Изменение фазы под давлением. I. Фазовая диаграмма одиннадцати веществ с особым упором на кривую плавления». Физ. Преподобный . 3 (2): 126. Бибкод : 1914PhRv....3..126B . дои : 10.1103/PhysRev.3.126 .
  10. ^ Мисима, О. (1978). «Кривая таяния льда VII». Дж. Хим. Физ . 68 (10): 4417. Бибкод : 1978ЖЧФ..68.4417М . дои : 10.1063/1.435522 .
  11. ^ Берш, Бертран; Хенкель, Мальте; Кенна, Ральф (2009). «Критические явления: 150 лет со дня Каньяра де ла Тура». Журнал физических исследований . 13 (3): 3001–1–3001–4. arXiv : 0905.1886 . Бибкод : 2009arXiv0905.1886B . дои : 10.1590/S1806-11172009000200015 . S2CID   5153362 .
  12. ^ Уэббер, АП; Мертон, Б.; Робертс, С.; Ходжкинсон, М. «Сверхкритическое вентилирование и образование VMS на гидротермальном месторождении Бибе, Каймановский центр распространения» . Тезисы докладов Гольдшмидтской конференции 2014 . Геохимическое общество. Архивировано из оригинала 29 июля 2014 года . Проверено 29 июля 2014 г.
  13. ^ Лебоннуа, Себастьян; Шуберт, Джеральд (26 июня 2017 г.). «Глубокая атмосфера Венеры и возможная роль разделения CO2 и N2 по плотности» (PDF) . Природа Геонауки . 10 (7). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 473–477. Бибкод : 2017NatGe..10..473L . дои : 10.1038/ngeo2971 . ISSN   1752-0894 . S2CID   133864520 .
  14. ^ «Интервью голого ученого» . 15 июля 2007 года . Проверено 20 ноября 2007 г.
  15. ^ Айзпуруа-Олайсола, Ойер; Ормазабаль, Маркел; Вальехо, Азиер; Оливарес, Майтане; Наварро, Патрисия; Эчебаррия, Нестор; Усобиага, Аресац (01 января 2015 г.). «Оптимизация последовательной экстракции жирных кислот и полифенолов в сверхкритической жидкости из виноградных отходов Vitis Vinifera». Журнал пищевой науки . 80 (1): Е101–Е107. дои : 10.1111/1750-3841.12715 . ISSN   1750-3841 . ПМИД   25471637 .
  16. ^ Метод USEPA 3560 Сверхкритическая флюидная экстракция общего количества извлекаемых углеводородов. https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-12/documents/3560.pdf
  17. ^ Метод USEPA 3561 Сверхкритическая флюидная экстракция полиядерных ароматических углеводородов. https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-12/documents/3561.pdf
  18. ^ Использование озоноразрушающих веществ в лабораториях. ТемаНорд 2003:516. «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2008 г. Проверено 28 марта 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  19. ^ «Сверхкритическая водная газификация биомы» . Архивировано из оригинала 23 марта 2009 г. Проверено 17 ноября 2011 г.
  20. ^ «Новости науки онлайн» . Архивировано из оригинала 9 мая 2013 г. Проверено 20 ноября 2007 г.
  21. ^ Барт, CJ (2005). «Глава 4: Методы разделения». Добавки в полимерах: промышленный анализ и применение . Джон Уайли и сыновья. п. 212. дои : 10.1002/0470012064.ch4 . ISBN  978-0-470-01206-2 .
  22. ^ «Теория имитации движущегося слоя» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 августа 2004 г. Проверено 20 ноября 2007 г.
  23. ^ Р. Скотт Оукс; Энтони А. Клиффорд; Кейт Д. Бартл; Марк Торнтон Петт и Кристофер М. Рейнер (1999). «Окисление серы в сверхкритическом диоксиде углерода: резкое повышение диастереоселективности сульфокисления производных цистеина в зависимости от давления». Химические коммуникации . 44 (3): 247–248. дои : 10.1039/a809434i .
  24. ^ Jump up to: а б Лейтнер, Уолтер (2010). Сверхкритические жидкости, Vol. 4 Справочника по зеленой химии . Вайли-ВЧ.
  25. ^ Сан-До Йео и Эрдоган Киран (2005). «Формирование полимерных частиц в сверхкритических жидкостях: обзор». Журнал сверхкритических жидкостей . 34 (3): 287–308. дои : 10.1016/j.supflu.2004.10.006 .
  26. ^ Падрела, Л.; Родригес, Массачусетс; Велага, СП; Матос, штат Ха; Азеведо, Э.Г. (2009). «Формирование сокристаллов индометацина и сахарина с использованием технологии сверхкритической жидкости». Европейский журнал фармацевтических наук . 38 (1): 9–17. дои : 10.1016/j.ejps.2009.05.010 . ПМИД   19477273 .
  27. ^ Падрела, Луис (2010). «Проверка фармацевтических сокристаллов с использованием процесса распыления, усиленного сверхкритической жидкостью». Журнал сверхкритических жидкостей . 53 (1–3): 156–164. дои : 10.1016/j.supflu.2010.01.010 .
  28. ^ «Реформирование в сверхкритической воде» . Проверено 16 мая 2017 г.
  29. ^ Малхотра, Ашок и Сатьякам, Р., 2000, Влияние климатических параметров на оптимальную конструкцию сверхкритических электростанций, IECEC, Конференция по вопросам преобразования энергии , стр. 1053–1058,
  30. ^ «Сверхкритические паровые циклы для энергетики» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 г. Проверено 20 ноября 2007 г.
  31. ^ В. Досталь; М. Дж. Дрисколл; П. Хейзлар. «Сверхкритический цикл углекислого газа для ядерных реакторов следующего поколения» (PDF) . МИТ-АНП-ТР-100 . MIT-ANP-серия . Проверено 20 ноября 2007 г.
  32. ^ Шридхаран, Кумар. «Коррозия в сверхкритическом диоксиде углерода: материалы, экологическая чистота, обработка поверхности и проблемы текучести» (PDF) . Программы университетов ядерной энергетики (NEUP) . Министерство энергетики США . Проверено 3 апреля 2022 г.
  33. ^ Флеминг, Дэррин Д.; Паш, Джеймс Дж.; Конбой, Томас М.; Карлсон, Мэтью Д.; Круизенга, Алан М. (февраль 2014 г.). «3 SAND201Коррозия и эрозия в сверхкритических энергетических циклах CO2» (PDF) . ОТЧЕТ САНДИА SAND2014-0602C . Сандианские национальные лаборатории . Проверено 3 апреля 2022 г.
  34. ^ Кунчана Буньякиат; Сукунья Макми; Руенгвит Савангкео и Сомкиат Нгампрасерсит (2006). «Непрерывное производство биодизеля путем переэтерификации растительных масел в сверхкритическом метаноле». Энергетика и топливо . 20 (2): 812–817. дои : 10.1021/ef050329b .
  35. ^ «Хранилище CO 2 в солевом водоносном горизонте » . Проверено 10 декабря 2007 г.
  36. ^ «Водородная экономика: возможности, затраты, барьеры и потребности в исследованиях и разработках», с. 84 (2004)
  37. ^ Технология FutureGen. Архивировано 1 января 2008 г. в Wayback Machine.
  38. ^ Ойвинд Вессия: «Реактор Фишера-Тропша, питаемый синтез-газом». Архивировано 29 сентября 2007 г. в Wayback Machine.
  39. ^ Межправительственная группа экспертов по изменению климата. Архивировано 4 ноября 2007 г. в Wayback Machine. Специальный отчет МГЭИК об улавливании и хранении углекислого газа.
  40. ^ Часто задаваемые вопросы - Сверхкритический CO 2 в тепловых насосах и других приложениях. Архивировано 6 октября 2007 г. в Wayback Machine.
  41. ^ Йе, Сян-Жун; Лин, Ю. Х. и Вай, К. М. (2003). «Изготовление металлических нанопроволок и наностержней в сверхкритической жидкости на основе многостенных углеродных нанотрубок». Продвинутые материалы . 15 (4): 316–319. Бибкод : 2003AdM....15..316Y . дои : 10.1002/adma.200390077 . S2CID   97714765 .
  42. ^ «ЮФО по сравнению с ССЗ» . navolta.com . Наволта. Архивировано из оригинала 5 октября 2014 года . Проверено 3 октября 2014 г.
  43. ^ Чинквемани, К; Бойл, К; Бах, Э. и Шольмейер, Э. (2007). «Инактивация микробов с помощью сжатого углекислого газа. Экологически безопасный процесс дезинфекции медицинских тканей». Журнал сверхкритических жидкостей . 42 (3): 392–397. дои : 10.1016/j.supflu.2006.11.001 .
  44. ^ Фрейзер, Д. (1951). «Разрыв бактерий за счет сброса давления газа». Природа . 167 (4236): 33–34. Бибкод : 1951Natur.167...33F . дои : 10.1038/167033b0 . ПМИД   14796728 . S2CID   8130763 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Supercritical_fluid&oldid=1229935003"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 90ec88a9f78d882b8a09476a4ed775a7__1718797980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/90/a7/90ec88a9f78d882b8a09476a4ed775a7.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Supercritical fluid - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)