2022-07-03 13:54:05
Supercritical Fluid
سیال فوق بحرانی چیست؟
سیالی است تحت شرایط دما و فشاری بالاتر از نقطه بحرانی.
این سیال ها از نظر خواص انتقالی مانند گازها نفوذپذیری بالا و ویسکوزیته ی پایینی دارند و از نظر قدرت حلالیت، شبیه به حلال های مایع هستند. در منطقه ی بالاتر از نقطه بحرانی که در آن سیال، فوق بحرانی نامیده می شود. مرحله ایست که تمایز بین فاز گاز و مایع وجود ندارد و دانسیته مایع با دانسیته گاز برابر می گردد. از آنجایی که در فرآیند های استخراج با scf فشار بالاتر از فشار بحرانی می باشد، بر خلاف عملیات های انجام شده در فاز مایع، فشار متغیر، در کنترل فرآیند موثر است. لازم به ذکر است که در نزدیکی نقطه بحرانی تغییرات کوچک در فشار و دما می تواند تغییرات زیادی را در زمینه ی چگالی ایجاد کند. بنا به خصوصیات بسیار مناسب این نوع سیالات آنها را برای گستره ی وسیعی از مواد در خالص سازی، استخراج و تفکیک می شوند. کربن دی اکسید و آب معمول ترین و شناخته شده ترین سیالات فوق بحرانی مورد استفاده هستند.
با تغییر دما و فشار می توان سیال را به سمت خصوصیات مایع یا گازی بیشتر سوق داد .مهمترین خاصیت این سیال ها حلالیت آنهاست که ارتباط مستقیمی با چگالی آنها در دمای ثابت دارد و با افزایش چگالی میزان این توانایی نیز افزایش میابد و از آنجایی که چگالی با فشار رابطه مستقیم دارد پس می توان گفت که حلالیت آنها با افزایش فشار افزایش می یابد. رابطه ی بین حلالیت و دما کمی پیچیده تر است. در چگالی ثابت حلالیت با افزایش دما بالا می رود در حالی که در نزدیکی نقطه ی بحرانی با تغییر خفیف دما تغییرات زیادی در میزان چگالی دیده می شود. بنابر این در نزدیکی نقطه بحرانی حلالیت این سیالات معمولا با افزایش دما کاهش می یابد و سپس بار دیگر افزایش می یابد.
انتخاب حلال:
انتخاب حلال مهمترین مسئله در طراحی یک فرآیند استخراج فوق بحرانی می باشد. با انتخاب حلال مناسب هزینه های عملیاتی کاهش یافته و خلوص محصولات افزایش می یابد. حلال مصرفی باید ارزان و غیر سمی بوده و قدرت حلالیت بالایی داشته باشد. بنا به تجربیات به دست آمده در طراحی یک فرآیند فوق بحرانی معمولا اولین انتخاب حلال دی اکسید کربن است.
چند دلیل عمده در انتخاب CO2:
۱- ارزان قیمت و در دسترس بودن
۲- مناسب و بی اثر بودن از نظر شیمیایی جهت استفاده در فرایند های غذایی و دارویی
۳- شرایط بحرانی مناسب(دما 304.1 درجه کلوین و فشار 73.8 بار)
۴- غیر سمی بودن و غیر اشتعال زا بودن.
در ضمن یکی از روش های جداسازی مدرن، استخراج با استفاده از سیالات فوق بحرانی است.
دهکده مهندسی شیمی
@chevc
984 views10:54
د
