什么是超臨界流體？

更新時間：2025-08-21

瀏覽次數：836

什么是超臨界流體？

物質的狀態會從固態變為液態，再變為氣態，但如果壓力和溫度進一步升高，最終它們會變成兼具兩者特性的“超臨界流體"。

超臨界流體兼具液體的高溶解性和氣體的高擴散性，通過控制壓力和溫度，可以促進通常不會發生的反應，溶解并分離不溶性物質。
通過大限度地發揮二氧化碳、水和酒精等超臨界流體的特性，人們期待它們能為食品、能源、環境和醫療等廣泛領域做出貢獻。

超臨界水Supercritical water（H2O）

水的臨界點為374℃和22.1MPa，這兩個溫度和壓力都高。在這些溫度下，水分子運動劇烈，擁有與氣體分子同樣巨大的動能，同時又擁有與液體相當的高密度，因此極其活躍。
在超臨界水中，反應中的重要參數，如電導率、離子積等都會發生顯著的波動。水本身既有酸性，又有堿性，
表現出與普通水w全不同的性質。它能很好地溶解有機物，但幾乎不溶解任何無機物（油可以溶解，但鹽不溶解）。
由于熱分解和水解在高的溫度下同時且迅速地發生，大多數有機物無需添加常規催化劑或酸堿就能分解成水、二氧化碳、氮氣和其他物質。

＜物性比較＞

特性	氣相（水蒸氣）	超臨界相 (超臨界水)	液相 (水)
密度[kg/m3]	1	100～1000	1000
粘度[mPa?s]	0.01	0.1	1
擴散系數[m2 / s]	10 -5	10-7 ~ 10-8	＜10 -9
熱導率[W/mK]	10 -3	10-3 ~ 10-1	10 -1

例如：它能分解和解毒那些被認為非常穩定的化合物，例如多氯聯苯和二惡英。

超臨界二酸化炭素Supercritical carbon dioxide（CO2)

二氧化碳的臨界點相對較低，為31℃和7.4MPa，因此非常適合用于提取熱敏性成分和揮發性較強的香氣成分，以及對熱不穩定的功能材料的表面處理和干燥。
由于二氧化碳是一種惰性、無害、非極性的氣體，因此被認為是一種安全的提取介質，可以替代己烷或氯仿。
由于超臨界二氧化碳的溶解度參數（SP值）會隨溫度和壓力而變化，因此僅使用超臨界二氧化碳即可進行選擇性成分的提取和分餾。

參考文獻：Yasuhiko Arai，主管，《超臨界流體的一切》，2002 年

例）
提取：超臨界二氧化碳的溶解度參數（SP值）根據溫度和壓力而變化，從而可以選擇性地提取和分離植物細胞中所含的有用成分。

清洗干燥：超臨界二氧化碳不具有液體的表面張力，可瞬間清洗干燥，且不會使微結構圖案變形。

例如：硅晶片、導管、氣凝膠等。

超臨界流體色譜法 (SFC)：使用超臨界流體作為流動相的色譜法，比傳統 HPLC 分離速度更快。

返回列表