Hlavní faktory ovlivňující superkritickou extrakci oxidu uhličitého

Nov 06, 2024

Zanechat vzkaz

1. Extrakční tlak
Když je teplota konstantní, má rozpustnost superkritického oxidu uhličitého tendenci se zvyšovat se zvyšujícím se extrakčním tlakem, ale když se tlak zvyšuje do určité míry, rozpustnost se zvyšuje pomalu. Nadměrný tlak způsobí extrakci netěkavých látek a zvýší nečistoty v extraktu. Obvykle lze slabě polární látky extrahovat při nižších tlacích, zatímco vysoce polární látky vyžadují extrakci při vyšších tlacích. Proto je pro různé extrakty optimální provozní tlak velmi odlišný.


2. Teplota extrakce
Vliv teploty na extrakční účinek je komplikovanější a zvolený teplotní rozsah je pro různé složky odlišný. Pro nízkotlakou zónu blízko kritického bodu oxidu uhličitého může zvýšení teploty zvýšit těkavost a difúzní kapacitu separovaných složek, ale nestačí to kompenzovat pokles rozpustnosti způsobený prudkým poklesem hustoty superkritický oxid uhličitý s rostoucí teplotou. Ve vysokotlaké zóně má superkritický oxid uhličitý velkou hustotu a nízkou stlačitelnost. V tomto okamžiku hustota oxidu uhličitého klesá méně, když se teplota zvyšuje, ale tlak par a difúzní koeficient složek, které se mají oddělit, se výrazně zvyšují, čímž se zvyšuje rozpustnost rozpuštěné látky.


3. Doba extrakce a průtok CO2
Na začátku extrakce je kontakt mezi rozpouštědlem a rozpuštěnou látkou nedostatečný a výtěžek je nízký. Jak se doba extrakce prodlužuje, přenos hmoty dosáhne určité úrovně a rychlost extrakce se zvyšuje, dokud nedosáhne maxima. V důsledku redukce složek, které mají být separovány, se snižuje výkon přenosu hmoty a snižuje se rychlost extrakce. Když je výtěžek konstantní, čím větší je průtok, tím menší je odpor přenosu tepla mezi rozpouštědlem a rozpuštěnou látkou, tím rychlejší je rychlost extrakce a tím kratší je potřebný čas, ale regenerační zatížení extrakce se zvýší. Z ekonomického hlediska by proto měla být zvolena vhodná doba extrakce a průtok.


4. Velikost částic materiálu
Velikost částic extraktu by měla být střední. Čím menší je velikost částic, tím větší je kontaktní plocha se superkritickou tekutinou, což zvyšuje účinek přenosu hmoty a přispívá ke zvýšení rychlosti extrakce. Pokud je však velikost částic příliš malá, dojde k ucpání otvoru síta, což způsobí ucpání filtračního síta na výstupu z extraktoru, čímž se sníží efekt extrakce a bude to nepříznivé pro extrakci.


5. Unášeč
Superkritická kapalina oxidu uhličitého je lipofilní a nepolární rozpouštědlo. Podle principu podobné se rozpouští jako má dobrou rozpustnost pro nepolární látky rozpustné v oleji, ale špatnou rozpustnost pro látky s určitou polaritou. V této době je často nutné přidat unášeče různých polarit, aby se upravila polarita nadkritické tekutiny s oxidem uhličitým, zvýšila se rozpustnost extrahovaných látek v tekutině s oxidem uhličitým a umožnilo se extrahovat materiály, které původně nebyly schopny být extrahován nadkritickým oxidem uhličitým.