更新时间:2022-08-25 14:27
单组分体系onecomponent system,体系仅有单一组分。将相律应用于单组分体系,这时相律的一般表达式为:ƒ=1-Φ+2=3-Φ。由上式可见ƒ=0时Φ=3,单组分体系最多只能有三个相平衡共存;当Φ=1时,ƒ=2;最多有两个独立变量,即温度和压力;所以单组分体系可以用P-T平面图来全面描述体系的相平衡关系。
将相律应用于单组分体系,这时相律的一般表达式为:ƒ=1-Φ+2=3-Φ。由上式可见ƒ=0时Φ=3,单组分体系最多只能有三个相平衡共存;当Φ=1时,ƒ=2;最多有两个独立变量,即温度和压力;所以单组分体系可以用P-T平面图来全面描述体系的相平衡关系。
现选用常见的水为例结合相律来讨论水的状态图。水在一般温度和压力下有三种聚集状态:水蒸气(气态)、水(液态)、冰(固态)。图1是根据实验数据绘制的水的相图(示意图)。
AB是气-液两相平衡线,即水的蒸气压曲线。它不能任意延长,终止于临界点B。临界点p=2.2X107Pa,T=647K,这时气-液界面消失。高于临界温度,为超临界流体,不能用加压的方法使气体液化。
AD是气-固两相平衡线,即冰的升华曲线,理论上可延长至0K附近。
AE是液-固两相平衡线,斜率为负,要使冰降低熔点,必须增加压力。
当AE延长至压力大于p=2.0265 X108Pa时,相图变得复杂,有6种不同结构的冰生成。
AC是BA的延长线,是过冷水和水蒸气的介稳平衡线。因为在相同温度下,过冷水的蒸气压大于冰的蒸气压,所以AC线在AD线之上,化学势大,过冷水处于不稳定状态,一旦有凝聚中心出现(加少许冰),就立即全部变成冰。
A点是三相点(triple point),气-液-固三相共存,Φ=3,f=0。三相点的温度和压力皆由系统自定。气-液-固化学势相等。
三相点是物质自身的特性,不能加以改变,如H2O的三相点T=273.16K,p=610.62Pa。
在两相平衡线上的任何一点都可能有三种情况。
如AB线上的P点:
(1)处于P点的纯水,保持温度不变,逐步减小压力,在无限接近于P点之前,气相尚未形成,系统自由度为2。用升压或降温的办法保持液相不变。
(2)到达P点时,气相出现,在气-液两相平衡时,f=1。压力与温度只有一个可变。
(3)继续降压,离开P点时,最后液滴消失,成单一气相,f=2。通常只考虑(2)的情况。
三相点是物质自身的特性,不能加以改变,如H2O的三相点T=273.16K,p=610.62Pa。
冰点是在大气压力下,水、冰、气三相共存。当大气压力为100kPa时,冰点温度为273.15K,改变外压,冰点也随之改变。
冰点温度比三相点温度低0.01k是由两种因素造成的:
(1)因外压增加,使凝固点下降0.00748k;
(2)因水中溶有空气,使凝固点下降0.00241k。
优点与弊端:
1 利用超临界CO2萃取技术提取中草药有效成分,没有残留的有机溶剂,故产品为纯天然的,可节能大量溶剂。 2.可以在低温下提取,特别适合于那些含有对湿热不稳定易氧化物质的中草药的萃取。
3.超临界CO2萃取速度快,可以缩短生产周期。
4.超临界CO2萃取,可提高收率,降低成本。
局限性:
1.对于极性大,分子量超过500的物质的萃取,需加夹带剂或在很高的压力下进行,这就需选择合适的夹带剂或增加高压设备。
2.中草药中成分往往复杂,近似化合物多,单独采用SFE-CO2萃取技术往往满足不了纯度的要求,要与其他分离手段联用,如与色谱柱联用、或和精馏分离手段联用。