超临界流体萃取过程的强化课件.ppt

超临界流体萃取过程的强化第1页，此课件共62页哦超临界流体的物理化学性质与在非临界状态的液体和气体有很大的不同。由于密度是溶解能力、粘度大小是流体的阻力、扩散系数是传质速率高低的主要参数，因而流体的特殊性是传质速率高低的主要参数，因而流体的特殊性质决定了超临界流体萃取技术的如下一系列重要特点。质决定了超临界流体萃取技术的如下一系列重要特点。超超临临界界流流体体的的粘粘度度是是液液体体的的1 1，自自扩扩散散系系数数是是液液体体的的100100倍倍，因因而而具具有有良良好好的的传传质质特特性性，可可大大大大缩缩短短相平衡所需时间，是高效传质的理想介质。相平衡所需时间，是高效传质的理想介质。具具有有比比液液体体快快得得多多的的溶溶解解溶溶质质的的速速率率，有有比比气气体体大大得多的对固体物质的溶解和携带能力。得多的对固体物质的溶解和携带能力。第2页，此课件共62页哦具有不同寻常的巨大压缩性，在临界点附近，压力和温度的微小变化会引起COCO2 2流体的密度发生很大的变化，可通过简单的变换COCO2 2流体的压力和温度来调节它的溶解能力，提高萃取的选择性。可通过降低体系的压力来分离COCO2 2流体和所溶解的产品，省去消除溶剂的工序。因此超临界COCO2 2流体萃取技术特别适合于不稳定天然产物和生理活性物质的分离与精制。第3页，此课件共62页哦第4页，此课件共62页哦 3.1 3.1 夹带剂对超临界夹带剂对超临界C02C02流体萃取过程的强化作用流体萃取过程的强化作用 一些学者在研究液体或固体物质在超临界流体中的溶一些学者在研究液体或固体物质在超临界流体中的溶解度时发现，如果向纯溶质和超临界解度时发现，如果向纯溶质和超临界C0C02 2所组成的二元所组成的二元体系中加入第三组分，结果可以改变原来溶质的溶体系中加入第三组分，结果可以改变原来溶质的溶解度。如解度。如MarentsMarents等测定了在等测定了在2102104 4kPakPa和和7070条件下，条件下，棕榈酸在超临界棕榈酸在超临界C0C02 2中的溶解度是中的溶解度是0.250.25(质量质量)；在同样；在同样条件下，在体系中加入条件下，在体系中加入1010的乙醇为夹带剂，溶解度可的乙醇为夹带剂，溶解度可提高到提高到5.05.0(质量质量)以上。进一步研究发现，这些新组分以上。进一步研究发现，这些新组分的加入还可以有效改变超临界流体的选择性溶解作用，通的加入还可以有效改变超临界流体的选择性溶解作用，通常将这类新加入的组分称为夹带剂或携带剂。由于纯常将这类新加入的组分称为夹带剂或携带剂。由于纯C0C02 2本身的非极性特点，大大限制了其应用范围。为了本身的非极性特点，大大限制了其应用范围。为了有效提取那些非脂溶性的、强极性的重要中药有效有效提取那些非脂溶性的、强极性的重要中药有效成分，常常要在成分，常常要在C0C02 2中加人夹带剂，以改变中加人夹带剂，以改变C0C02 2流体流体的极性。的极性。第5页，此课件共62页哦第6页，此课件共62页哦第7页，此课件共62页哦第8页，此课件共62页哦第9页，此课件共62页哦第10页，此课件共62页哦第11页，此课件共62页哦 3 31 13 3 极性夹带剂极性夹带剂 极极性性夹夹带带剂剂是是指指在在超超临临界界溶溶剂剂中中加加入入少少量量的的有有极极性性官官能能团团(有有时时是是酸酸、碱碱功功能能团团)的的物物质质分分子子间间的的极极性性力力、形形成成氢氢键键或或其其他他特特定定的的化化学学作作用用力力，可可使使某某种种溶溶质质的的溶溶解解度度和和选选择择性性都都有有很很大大改改善善。例例如如，对对两两种种蒸蒸气气压压相相似似、但但分分子子功功能能团团有有差差异异的的溶溶质质，或或对对溶溶解解度度很很小小的的溶溶质质(如如氨氨基基酸酸、糖糖、等等)，选选用用适适当当的的极极性性夹夹带带剂剂都都可可进进行行非非常常有有效效的的选选择择性性萃萃取取，因因此此极极性性夹带剂的理论与应用是现在的主要研究课题。夹带剂的理论与应用是现在的主要研究课题。夹夹带带剂剂的的作作用用虽虽然然还还木木能能被被定定量量地地描描述述，但但可可根根据据已已有有的的各各种种参参数数，解解释释及及判判断断哪哪些些系系统统会会出出现现夹夹带剂效应。带剂效应。第12页，此课件共62页哦第13页，此课件共62页哦0.75g0.75gcmcm3 3，可可使使操操作作压压力力从从38.3MPa38.3MPa降降至至13.4MPa13.4MPa，因因此此可可大大大大降降低低对对容容器器材材料料的的耐耐高高压压要要求求，从从而而降降低低生生产产成成本本，减减小小危危险险性性。臧臧志志清清等等研研究究认认为为，以以水水为为灾灾带带刑刑，对对辣辣椒椒素素萃萃取取的的夹夹带带剂剂效效应应显显著著；以以丙丙酮酮为为夹夹带带剂剂，对对红红色色素素萃萃取取的的夹夹带带剂剂效效应应显显著著，有有利利于于色色素素的的萃萃取取。采采用用夹夹带带剂剂时时萃萃取取可可在在191920MPa20MPa操操作作，比比纯纯COCO2 2流流体体萃萃取取所所需需压压力力低低，而而且且经经济济，操操作作也也方方便便。朱朱仁仁发发等等通通过过综综述述夹夹带带剂剂在在烟烟草草的的超超临临界界流流体体萃萃取取中中的的应应用用指指出出夹夹带带剂剂的的应应用用可可大大大大拓拓宽宽超超临临界界萃萃取取烟烟草草中中有有效效成成分分的的应应用用范范围围，特特别别是是当当被被萃萃取取组组分分在在超超临临界界溶溶剂剂中中的的溶溶解解度度很很小小时时，夹夹带带剂剂的的应应 用用 则则 显显 得得 非非 常常 有有 效效。另另 外外，sethuramansethuraman，LiuJunchengaLiuJunchenga，Choi Choi Young Young HaeHae，于于思思平平等等通通过过研研究究也也认认为为将将合合适适的的夹夹带带剂剂加加人人纯纯的的超超临临界界COCO2 2流流体体中中，可可以显著强化萃取过程，提高萃取能力。以显著强化萃取过程，提高萃取能力。第14页，此课件共62页哦第15页，此课件共62页哦 夹带剂的应用可大大拓宽超临界流体萃取的应用范夹带剂的应用可大大拓宽超临界流体萃取的应用范围，特别是当被萃取组分在超临界溶剂中的溶解度很小围，特别是当被萃取组分在超临界溶剂中的溶解度很小或需要高选择性萃取时，夹带剂的应用是非常有效的。或需要高选择性萃取时，夹带剂的应用是非常有效的。但夹带剂的应用会使已经复杂的高压相平衡理论更加复但夹带剂的应用会使已经复杂的高压相平衡理论更加复杂化，这就要看夹带剂所带来的好处能否弥补这一不足。杂化，这就要看夹带剂所带来的好处能否弥补这一不足。第16页，此课件共62页哦试验结果方差分析试验结果方差分析由方差分析可知，萃取压力和超声波对除虫菊酯萃取结果影响高度显著，由方差分析可知，萃取压力和超声波对除虫菊酯萃取结果影响高度显著，萃取温度与夹带剂对萃取结果影响显著，萃取温度与夹带剂对萃取结果影响显著，COCO2 2流体流量影响不显著。各流体流量影响不显著。各因素对萃取影响的主次顺序为因素对萃取影响的主次顺序为：萃取压力萃取压力 超声波超声波 萃取温度夹带剂萃取温度夹带剂COCO2 2流体流量。流体流量。第17页，此课件共62页哦超声波超声波/夹带剂影响夹带剂影响 在超声波作用下，一方面对颗粒外部的流体造成湍动作用，在超声波作用下，一方面对颗粒外部的流体造成湍动作用，破坏了物料表面的滞流膜层，减小了外扩散阻力，促进颗粒外部破坏了物料表面的滞流膜层，减小了外扩散阻力，促进颗粒外部的传质过程；另一方面，质点的振动作用可有效地波及到颗粒内的传质过程；另一方面，质点的振动作用可有效地波及到颗粒内部，通过对颗粒内表面进行部，通过对颗粒内表面进行“冲刷冲刷”，“更新更新”表面，对微孔内表面，对微孔内的溶剂形成的溶剂形成“微搅拌微搅拌”，促进了溶剂向植物组织内渗透、扩散、，促进了溶剂向植物组织内渗透、扩散、溶解的过程，强化内扩散。同时，质点在冲击内表面时，声能的溶解的过程，强化内扩散。同时，质点在冲击内表面时，声能的传递可能使依附在内表面的待分离组分活化，降低过程的能垒，传递可能使依附在内表面的待分离组分活化，降低过程的能垒，加快组分的溶解，从而强化传质。在夹带剂的作用下，虽然除虫加快组分的溶解，从而强化传质。在夹带剂的作用下，虽然除虫菊花物料可在夹带剂水预浸渍下使颗粒细胞膨胀，但其对减小扩菊花物料可在夹带剂水预浸渍下使颗粒细胞膨胀，但其对减小扩散阻力作用并无超声场作用下明显，且夹带剂作用无法有效得提散阻力作用并无超声场作用下明显，且夹带剂作用无法有效得提取出存在于细胞内结合态的除虫菊酯。因此超声波对萃取的强化取出存在于细胞内结合态的除虫菊酯。因此超声波对萃取的强化作用更显著。作用更显著。第18页，此课件共62页哦压压 力力第19页，此课件共62页哦温度温度第20页，此课件共62页哦CO2流体流量流体流量第21页，此课件共62页哦小小 结结uu超声波与夹带剂对传质速率的强化作用相比，超声波对除虫超声波与夹带剂对传质速率的强化作用相比，超声波对除虫菊酯萃取效果的影响更显著；菊酯萃取效果的影响更显著；uu影响超声强化超临界影响超声强化超临界COCO2 2萃取除虫菊酯因素的主次顺序为萃取除虫菊酯因素的主次顺序为：萃取压力萃取压力 超声波超声波 萃取温度夹带剂萃取温度夹带剂COCO2 2流量。在实验范流量。在实验范围内，优化的萃取条件为围内，优化的萃取条件为：压力压力20MPa20MPa，施加超声波，施加超声波(20kHz,200W)(20kHz,200W)，温度，温度4040，添加夹带剂，添加夹带剂(水水)，COCO2 2流量流量2L.min2L.min-1 1；uu所需萃取压力中等，小于现有小合成氨厂合成工段主要设备所需萃取压力中等，小于现有小合成氨厂合成工段主要设备的操作压力与温度，可望将目前我省大量闲置的小合成氨厂的操作压力与温度，可望将目前我省大量闲置的小合成氨厂的合成塔改造为萃取釜，冷交换器和铜洗塔改造为分离釜，的合成塔改造为萃取釜，冷交换器和铜洗塔改造为分离釜，并用合成工段的热交换器改造为并用合成工段的热交换器改造为COCO2 2流体的加热器，节省开发流体的加热器，节省开发设备投资，促进我省除虫菊酯生产的发展。设备投资，促进我省除虫菊酯生产的发展。第22页，此课件共62页哦超声强化传质实验流程图超声强化传质实验流程图1-1-二氧化碳钢瓶二氧化碳钢瓶2-2-洗涤釜洗涤釜3-3-冷阱冷阱4-4-高压变频泵高压变频泵5-5-缓冲加热釜缓冲加热釜6-6-超声超声波控制器波控制器 7-7-温控水浴温控水浴 8-8-带超声萃取釜带超声萃取釜 9,10-9,10-分离釜分离釜 11-11-转子流量计转子流量计12-12-湿式气体流量计湿式气体流量计 第23页，此课件共62页哦传质试验结果传质试验结果第24页，此课件共62页哦温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=20MPa;CO=20MPa;CO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=12MPa CO=12MPa CO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=12MPa CO=12MPa CO2 2流量流量流量流量=2L.min=2L.min-1-1 无超声作用无超声作用无超声作用无超声作用超声作用超声作用超声作用超声作用 超声对除虫菊酯萃取浓度的影响超声对除虫菊酯萃取浓度的影响 第25页，此课件共62页哦传质缩核模型传质缩核模型颗粒与颗粒与COCO2 2流体间的传质通常可分为流体间的传质通常可分为以下几个步骤以下几个步骤：n n溶剂由流体主体通过颗粒外表面溶剂由流体主体通过颗粒外表面的滞流膜层扩散到颗粒外表面；的滞流膜层扩散到颗粒外表面；n n溶剂从颗粒外表面通过多孔结构层溶剂从颗粒外表面通过多孔结构层扩散到未溶解核界面；扩散到未溶解核界面；n n被萃取组分溶解在溶剂中；被萃取组分溶解在溶剂中；n n被萃取组分通过多孔结构层扩散被萃取组分通过多孔结构层扩散到颗粒外表面；到颗粒外表面；n n被萃取组分通过颗粒外表面的被萃取组分通过颗粒外表面的滞流膜层扩散到溶剂主体滞流膜层扩散到溶剂主体。1-1-滞流膜层滞流膜层2-2-颗粒外表面颗粒外表面3-3-多孔结构层多孔结构层4-4-收缩未溶解核界面收缩未溶解核界面 5-5-收缩未溶解核收缩未溶解核 第26页，此课件共62页哦n n假设被萃取组分在多孔结构层中的扩散速率远较假设被萃取组分在多孔结构层中的扩散速率远较未溶解核界面的移动速率快，未溶解核界面的移未溶解核界面的移动速率快，未溶解核界面的移动速率可以忽略，对于球形颗粒，多孔结构层内动速率可以忽略，对于球形颗粒，多孔结构层内任一径向位置任一径向位置r r处被萃取组分的扩散速率等于萃取处被萃取组分的扩散速率等于萃取过程中被萃取组分的传质速率，即萃取过程是拟过程中被萃取组分的传质速率，即萃取过程是拟稳态过程；稳态过程；n n忽略被萃取组分在流体中的溶解热，将萃取过程作忽略被萃取组分在流体中的溶解热，将萃取过程作为一等温过程来处理；为一等温过程来处理；n n在未溶解核界面处，假设被萃取组分在溶剂中的溶解迅在未溶解核界面处，假设被萃取组分在溶剂中的溶解迅速达到平衡，即不考虑溶解过程的动力学。速达到平衡，即不考虑溶解过程的动力学。提出以下三项假设提出以下三项假设：第27页，此课件共62页哦单个颗粒萃取总传质速率式单个颗粒萃取总传质速率式 第28页，此课件共62页哦超声对滞流膜层内传质过程的强化超声对滞流膜层内传质过程的强化 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=20MPa=20MPa CO CO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=12MPa=12MPa CO CO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=12MPa=12MPa；COCO2 2流量流量流量流量=2L.min=2L.min-1-1 无超声作用无超声作用无超声作用无超声作用超声作用超声作用超声作用超声作用 第29页，此课件共62页哦超声对颗粒内部传质过程的强化超声对颗粒内部传质过程的强化 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=12MPa=12MPa CO CO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1 超声波对颗粒状物料除虫菊酯萃取率的影响超声波对颗粒状物料除虫菊酯萃取率的影响超声波对颗粒状物料除虫菊酯萃取率的影响超声波对颗粒状物料除虫菊酯萃取率的影响 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=20MPa=20MPa CO CO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1 无超声作用；无超声作用；无超声作用；无超声作用；超声作用超声作用超声作用超声作用 第30页，此课件共62页哦与其它影响传质因素的比较与其它影响传质因素的比较 超声和压力对粉状物料萃取影响的比较超声和压力对粉状物料萃取影响的比较超声和压力对粉状物料萃取影响的比较超声和压力对粉状物料萃取影响的比较 温度温度温度温度=40=40；COCO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1 压力压力压力压力=12MPa=12MPa，无超声作用，无超声作用，无超声作用，无超声作用 压力压力压力压力=12MPa=12MPa，超声作用，超声作用，超声作用，超声作用压力压力压力压力=20MPa=20MPa，无超声作用，无超声作用，无超声作用，无超声作用 超声和超声和超声和超声和COCO2 2流量对粉状物料萃取影响的比较流量对粉状物料萃取影响的比较流量对粉状物料萃取影响的比较流量对粉状物料萃取影响的比较 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=12MPa=12MPa COCO2 2流量流量流量流量=2L.min=2L.min-1-1，无超声作用，无超声作用，无超声作用，无超声作用 COCO2 2流量流量流量流量=2L.min=2L.min-1-1，超声作用，超声作用，超声作用，超声作用 COCO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1，无超声作用，无超声作用，无超声作用，无超声作用第31页，此课件共62页哦不同功率的超声对传质过程的强化不同功率的超声对传质过程的强化 超声功率对粉状物料萃取率影响的比较超声功率对粉状物料萃取率影响的比较超声功率对粉状物料萃取率影响的比较超声功率对粉状物料萃取率影响的比较 温度温度温度温度=40=40；压力压力压力压力=12MPa=12MPa；COCO2 2流量流量流量流量=6L.min=6L.min-1-1 功率功率功率功率=100W=100W；功率功率功率功率=200W=200W第32页，此课件共62页哦小小 结结 uu超声场的介入可以强化除虫菊酯萃取。同等条件下，超超声场的介入可以强化除虫菊酯萃取。同等条件下，超声场的介入使除虫菊酯萃取率达到近声场的介入使除虫菊酯萃取率达到近8686；uu超声能有效地减薄滞流膜层、强化微孔扩散，从而大大超声能有效地减薄滞流膜层、强化微孔扩散，从而大大地提高传质速率，强化了萃取传质过程；地提高传质速率，强化了萃取传质过程；uu在达到相同效果下，采用超声强化超临界流体萃取过程在达到相同效果下，采用超声强化超临界流体萃取过程可以降低操作压力，减少溶剂用量，从而降低设备投资可以降低操作压力，减少溶剂用量，从而降低设备投资费用和节省能耗。费用和节省能耗。第33页，此课件共62页哦除虫菊酯萃取相平衡装置流程图除虫菊酯萃取相平衡装置流程图 1-CO1-CO2 2钢瓶钢瓶钢瓶钢瓶 2-2-洗涤釜洗涤釜洗涤釜洗涤釜3-3-冷阱冷阱冷阱冷阱4-4-变频泵变频泵变频泵变频泵5-5-缓冲加热釜缓冲加热釜缓冲加热釜缓冲加热釜6,10-6,10-温控水浴温控水浴温控水浴温控水浴 7,8-7,8-预预预预饱和萃取釜饱和萃取釜饱和萃取釜饱和萃取釜9-9-带超声萃取平衡釜带超声萃取平衡釜带超声萃取平衡釜带超声萃取平衡釜11-11-超声波控制器超声波控制器超声波控制器超声波控制器12-12-冰浴冰浴冰浴冰浴13-13-样品吸收管样品吸收管样品吸收管样品吸收管 14-14-缓冲罐缓冲罐缓冲罐缓冲罐 15-15-转子流量计转子流量计转子流量计转子流量计16-16-集气排水罐集气排水罐集气排水罐集气排水罐 第34页，此课件共62页哦相平衡实验测定结果相平衡实验测定结果 第35页，此课件共62页哦无超声作用下除虫菊酯在超临界无超声作用下除虫菊酯在超临界无超声作用下除虫菊酯在超临界无超声作用下除虫菊酯在超临界COCO2 2中中中中的溶解度随压力变化关系的溶解度随压力变化关系的溶解度随压力变化关系的溶解度随压力变化关系超声作用下除虫菊酯在超临界超声作用下除虫菊酯在超临界超声作用下除虫菊酯在超临界超声作用下除虫菊酯在超临界COCO2 2中中中中的溶解度随压力变化关系的溶解度随压力变化关系的溶解度随压力变化关系的溶解度随压力变化关系 温度温度温度温度=35=35；温度温度温度温度=40=40；温度温度温度温度=45=45 第36页，此课件共62页哦Chrastil模型方程模型方程第37页，此课件共62页哦Chrastil模型方程关联实验数据模型方程关联实验数据 第38页，此课件共62页哦第39页，此课件共62页哦无超声作用下溶解度测定值与计算值对比无超声作用下溶解度测定值与计算值对比无超声作用下溶解度测定值与计算值对比无超声作用下溶解度测定值与计算值对比 超声作用下溶解度测定值与计算值对比超声作用下溶解度测定值与计算值对比超声作用下溶解度测定值与计算值对比超声作用下溶解度测定值与计算值对比 温度温度温度温度=35=35，温度温度温度温度=40=40，温度温度温度温度=45=45，实验测定值，实验测定值，实验测定值，实验测定值-温度温度温度温度=35=35，-温度温度温度温度=40=40，-温度温度温度温度=45=45，计算值，计算值，计算值，计算值第40页，此课件共62页哦改进模型方程改进模型方程第41页，此课件共62页哦改进模型方程关联实验数据改进模型方程关联实验数据 第42页，此课件共62页哦改进模型与改进模型与Chrastil模型对比模型对比第43页，此课件共62页哦第44页，此课件共62页哦无超声作用下溶解度测定值与计算值对比无超声作用下溶解度测定值与计算值对比无超声作用下溶解度测定值与计算值对比无超声作用下溶解度测定值与计算值对比超声作用下溶解度测定值与计算值对比超声作用下溶解度测定值与计算值对比超声作用下溶解度测定值与计算值对比超声作用下溶解度测定值与计算值对比 温度温度温度温度=35=35，温度温度温度温度=40=40，温度温度温度温度=45=45，实验测定值，实验测定值，实验测定值，实验测定值 -温度温度温度温度=35=35，-温度温度温度温度=40=40，-温度温度温度温度=45=45，计算值，计算值，计算值，计算值 第45页，此课件共62页哦小小 结结uu超声辐射可提高除虫菊酯在超临界超声辐射可提高除虫菊酯在超临界COCO2 2中的平衡溶解中的平衡溶解度。相同条件下，压力升高，除虫菊酯在超临界度。相同条件下，压力升高，除虫菊酯在超临界COCO2 2中的溶解度增大；在低压区，萃取能力随着温度的中的溶解度增大；在低压区，萃取能力随着温度的上升而下降；而在高压区，萃取能力随着温度的上上升而下降；而在高压区，萃取能力随着温度的上升而增加。升而增加。uu采用采用ChrastilChrastil模型拟合溶解度数据，实验值与拟合计算模型拟合溶解度数据，实验值与拟合计算值偏差较大；通过改进模型，缩小了偏差。值偏差较大；通过改进模型，缩小了偏差。第46页，此课件共62页哦结结 论论超声强化能有效地提高超临界流体萃取固体植物中有效超声强化能有效地提高超临界流体萃取固体植物中有效成份的萃取速率，对提高高压设备利用率有较大的意义；成份的萃取速率，对提高高压设备利用率有较大的意义；超声波将不引起超临界超声波将不引起超临界COCO2 2流体流体“空化空化”，从而不引起，从而不引起易分解组分的降解，表明超声强化超临界流体萃取工艺能易分解组分的降解，表明超声强化超临界流体萃取工艺能用于提取天然植物中易分解的有效成份；用于提取天然植物中易分解的有效成份；超声强化超临界流体萃取过程耗能不高，且能使除虫菊酯超声强化超临界流体萃取过程耗能不高，且能使除虫菊酯在不高的温度下进行萃取，避免了除虫菊酯的热分解，提在不高的温度下进行萃取，避免了除虫菊酯的热分解，提高了除虫菊酯的得率；高了除虫菊酯的得率；第47页，此课件共62页哦考察了超声波与夹带剂考察了超声波与夹带剂(水水)对强化超临界对强化超临界COCO2 2萃取除虫萃取除虫菊酯的影响，表明超声波强化对萃取速率的影响更菊酯的影响，表明超声波强化对萃取速率的影响更显著；显著；初步定性地表明，在超临界初步定性地表明，在超临界COCO2 2萃取中，超声场的萃取中，超声场的介入，能有效地减薄边界层、强化流体的内扩散、介入，能有效地减薄边界层、强化流体的内扩散、有效地提高传质速率；有效地提高传质速率；超声波作用可以提高除虫菊酯在超临界超声波作用可以提高除虫菊酯在超临界COCO2 2中的平衡中的平衡溶解度。溶解度。第48页，此课件共62页哦存在问题存在问题：本课题仅仅从应用的角度探讨了用超声强化超临界CO2萃取除虫菊酯的可行性；初步定性地讨论在超临界流体中超声强化传质过程的机理，更深入的定性及定量分析还有待于进一步研究。第49页，此课件共62页哦谢 谢 大 家!请 批 评 指 正第50页，此课件共62页哦除虫菊酯概述除虫菊酯概述 除虫菊酯为淡黄色粘稠状液体，有清香味，常温下除虫菊酯为淡黄色粘稠状液体，有清香味，常温下化学性质稳定，不溶于水，可溶于多种有机溶剂。在碱化学性质稳定，不溶于水，可溶于多种有机溶剂。在碱性条件或强光、性条件或强光、60以上的高温等条件下慢慢分解成水和COCO2。除虫菊酯具有麻痹昆虫中枢神经作用，杀虫速度快，效果好，不易产生抗药性，用其配制成卫生喷雾剂可用于家庭卫生杀虫，除虫菊酯包括六个结构相近的羧酸酮酯：除虫菊酯(pyrethrin)(pyrethrin)、，瓜叶除虫菊酯(cinerin)、和茉莉酮除虫菊酯(jasmolin)、，其中除虫菊素杀虫活性最高，茉莉酮除虫菊素毒效很，其中除虫菊素杀虫活性最高，茉莉酮除虫菊素毒效很低，除虫菊素低，除虫菊素 对蚊蝇有较高的杀虫效果，而除虫菊素对蚊蝇有较高的杀虫效果，而除虫菊素具有较好的击倒作用。第51页，此课件共62页哦除虫菊酯结构除虫菊酯结构pyrethrin(Rpyrethrin(R1 1:Me,R:Me,R2 2:C=CH:C=CH2 2)pyrethrin(R)pyrethrin(R1 1:COOCH:COOCH3 3,R,R2 2:C=CH:C=CH2 2)cinerin(Rcinerin(R1 1:Me,R:Me,R2 2:Me)cinerin(R:Me)cinerin(R1 1:COOCH:COOCH3 3,R,R2 2:Me):Me)jasmolin(Rjasmolin(R1 1:Me,R:Me,R2 2:CH:CH2 2-CH-CH3 3)jasmolin(R)jasmolin(R1 1:COOCH:COOCH3 3,R,R2 2:CH:CH2 2-CH-CH3 3)第52页，此课件共62页哦植物细胞结构图植物细胞结构图1-1-叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体 2-2-细胞核细胞核细胞核细胞核 3-3-细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁 4-4-液泡液泡液泡液泡5-5-结晶结晶结晶结晶 6-6-细胞质细胞质细胞质细胞质 7-7-细胞间空隙细胞间空隙细胞间空隙细胞间空隙 8-8-凹陷凹陷凹陷凹陷第53页，此课件共62页哦 超声空化产生的微射流、冲击波和声冲流等机械效应引超声空化产生的微射流、冲击波和声冲流等机械效应引起液流的宏观湍动，以及固体粒子的高速碰撞，一方面使滞起液流的宏观湍动，以及固体粒子的高速碰撞，一方面使滞流底层发生局部湍动，甚至出现膜层空洞，改变了此层内基流底层发生局部湍动，甚至出现膜层空洞，改变了此层内基本无涡流扩散只靠分子扩散的状况，使传质边界层减薄，减本无涡流扩散只靠分子扩散的状况，使传质边界层减薄，减小传质阻力，加快相际间的传质速度。另一方面声冲流和声小传质阻力，加快相际间的传质速度。另一方面声冲流和声冲击的作用还会波及到固体颗粒的内部，对颗粒内部微孔的冲击的作用还会波及到固体颗粒的内部，对颗粒内部微孔的流体产生一种流体产生一种“微扰作用微扰作用”，有可能使传质过程的，有可能使传质过程的“瓶颈瓶颈”微孔扩散得以强化。其次，超声空化的微射流、冲击流等伴随微孔扩散得以强化。其次，超声空化的微射流、冲击流等伴随现象一方面使流体受到搅拌，产生微孔介质内的微扰动作用，使微现象一方面使流体受到搅拌，产生微孔介质内的微扰动作用，使微孔内物质扩散得到加强；另一方面对液孔内物质扩散得到加强；另一方面对液固界面有冲击、剥离、侵固界面有冲击、剥离、侵蚀作用，进而使相界面得以更新，而伴随的活化效应能创造活性表面，蚀作用，进而使相界面得以更新，而伴随的活化效应能创造活性表面，增大传质面积，加快传质速率。最后超声空化形成局部的高温高压、增大传质面积，加快传质速率。最后超声空化形成局部的高温高压、声致发光的光效应以及活化效应，使被分离组分与固体颗粒内表面的声致发光的光效应以及活化效应，使被分离组分与固体颗粒内表面的结合状态受到破坏而活化，有可能打破原有的液结合状态受到破坏而活化，有可能打破原有的液固界面处的平衡，固界面处的平衡，使被分离组分的平衡浓度增大，增加过程的推动力，强化传质。使被分离组分的平衡浓度增大，增加过程的推动力，强化传质。超声强化常规流体萃取过程的机理超声强化常规流体萃取过程的机理第54页，此课件共62页哦下划线为除虫菊酯六个组分：下划线为除虫菊酯六个组分：下划线为除虫菊酯六个组分：下划线为除虫菊酯六个组分：Peak No.Peak No.Result()Ret.Time(min)Area(counts)Sep.Code Width 1/2(sec)Result()Ret.Time(min)Area(counts)Sep.Code Width 1/2(sec)1 0.2199 0.660 146116 BB 24.8 1 0.2199 0.660 146116 BB 24.8 2 97.1601 2.277 64561504 VB 2.3 2 97.1601 2.277 64561504 VB 2.3 3 0.9131 2.387 606727 TS 0.0 3 0.9131 2.387 606727 TS 0.0 4 0.2094 2.519 139141 TS 0.0 4 0.2094 2.519 139141 TS 0.0 5 0.0251 15.545 16697 BB 5.7 5 0.0251 15.545 16697 BB 5.7 6 0.0287 23.268 19066 BB 3.8 6 0.0287 23.268 19066 BB 3.8 7 0.0235 24.145 15600 BB 3.9 7 0.0235 24.145 15600 BB 3.9 8 0.0489 36.752 32510 BB 4.0 8 0.0489 36.752 32510 BB 4.0 9 0.1772 39.707 117723 BB 4.4 9 0.1772 39.707 117723 BB 4.4 10 0.1380 40.757 91677 BB 5.9 10 0.1380 40.757 91677 BB 5.9 11 0.1616 45.657 107375 VV 6.8 11 0.1616 45.657 107375 VV 6.8 12 0.0179 45.965 11889 VB 0.0 12 0.0179 45.965 11889 VB 0.0 13 0.1904 47.559 126524 BB 4.5 13 0.1904 47.559 126524 BB 4.5 14 0.0245 48.035 16281 BB 4.2 14 0.0245 48.035 16281 BB 4.2 15 0.1283 49.781 85271 BB 4.3 15 0.1283 49.781 85271 BB 4.3 16 0.2380 50.472 158132 BB 5.4 16 0.2380 50.472 158132 BB 5.4 17 0.0133 51.969 8863 BB 6.3 17 0.0133 51.969 8863 BB 6.3 18 0.1440 56.226 95657 BV 6.9 18 0.1440 56.226 95657 BV 6.9 19 0.0508 56.618 33763 VB 10.7 19 0.0508 56.618 33763 VB 10.7 20 0.0524 58.231 34833 BB 4.9 20 0.0524 58.231 34833 BB 4.9 21 0.0350 61.017 23231 BB 4.3 21 0.0350 61.017 23231 BB 4.3 Totals:100.0001 66448580 Totals:100.0001 66448580 无超声作用实验样品色谱分析结果无超声作用实验样品色谱分析结果第55页，此课件共62页哦下划线为除虫菊酯六个组分：下划线为除虫菊酯六个组分：下划线为除虫菊酯六个组分：下划线为除虫菊酯六个组分：Peak No.Result()Ret.Time(min)Area(counts)Sep.Code Width 1/2(sec)Peak No.Result()Ret.Time(min)Area(counts)Sep.Code Width 1/2(sec)1 0.4446 2.174 418153 1 0.4446 2.174 418153 VV VV 0.90 0.90 2 97.4044 2.226 91610888 VB 2 97.4044 2.226 91610888 VB 1.62 1.62 3 0.8882 2.342 3 0.8882 2.342835364835364 TS TS 0.00 0.00 4 0.2024 2.473 4 0.2024 2.473190317 TF190317 TF 0.00 0.00 5 0.0108 15.443 5 0.0108 15.4431020310203 BB 5.45 BB 5.45 6 0.0237 23.171 6 0.0237 23.1712232922329 BB 3.71 BB 3.71 7 0.0192 24.044 7 0.0192 24.0441809818098 BB 3.93 BB 3.93 8 0.0076 26.967 8 0.0076 26.9677148 BB7148 BB 4.03 4.03 9 0.0058 27.290 9 0.0058 27.2905489 BB5489 BB 4.15 4.15 10 0.0382 36.678 10 0.0382 36.678 3595835958 PB PB 4.10 4.10 11 0.0089 37.327 11 0.0089 37.3278334 BB8334 BB 4.12 4.12 12 0.0055 38.140 12 0.0055 38.140 5144 BB5144 BB 4.03 4.03 13 0.1358 39.639 13 0.1358 39.639127684127684 BB BB 4.47 4.47 14 0.0863 40.694 14 0.0863 40.6948120081200 BB BB 5.98 5.98 15 0.1111 45.599 15 0.1111 45.599104478104478 VV VV 7.22 7.22 16 0.0124 45.892 16 0.0124 45.89211619 VB11619 VB 0.00 0.00 17 0.1373 47.499 17 0.1373 47.499129167129167 BB BB 4.45 4.45 18 0.0163 47.975 18 0.0163 47.9751530215302 BP BP 4.27 4.27 19 0.0855 49.721 19 0.0855 49.7218039680396 BB BB 4.22 4.22 20 0.1699 50.417 20 0.1699 50.417159779 BB159779 BB 5.47 5.47 21 0.0988 56.172 21 0.0988 56.172 92968 BB92968 BB 6.72 6.72 22 0.0231 56.897 22 0.0231 56.8972176121761 BB BB 10.65 10.65 23 0.0070 57.355 23 0.0070 57.3556603 BV 8.146603 BV 8.14 24 0.0320 58.178 24 0.0320 58.178 3005330053 PB PB 4.80 4.80 25 0.0251 60.967 25 0.0251 60.967 2365423654 BB BB 4.36 4.36 Totals:99.9999 94052089 Totals:99.9999 94052089超声作用实验样品色谱分析结果超声作用实验样品色谱分析结果第56页，此课件共62页哦分析结果对比分析结果