Сверхкритические флюиды в разделении и очистке: обзор

Свойства сверхкритического флюида вблизи критической точки можно изменять путем варьирования давления и температуры, что обеспечивает более селективную и быструю экстракцию. Сверхкритические флюиды характеризуются плотностью, близкой к плотности жидкостей, и вязкостью и коэффициентами диффузии, близкими к соответствующим характеристикам газов; благодаря пренебрежимо малым поверхностному натяжению и вязкости они могут глубже проникать в твердые матрицы, недоступные для жидкостей. Они могут служить заменой органическим растворителям в широком спектре промышленных и лабораторных процессов. Эти свойства делают сверхкритические флюиды особенно пригодными для извлечения растворенных веществ из различных растений, фруктов, цветов, семян и листьев, которые невозможно легко экстрагировать традиционными методами. С учетом указанных преимуществ экстракция сверхкритическими флюидами получает все более широкое распространение в нефтяной, химической, пищевой, парфюмерной и других отраслях промышленности. Сверхкритические флюиды также применяют для извлечения ионов металлов из водных растворов, а также твердых и жидких матриц. В настоящем обзоре кратко рассмотрены области применения сверхкритических флюидов с учетом исходных материалов, типов сверхкритических флюидов, используемых сорастворителей и модификаторов, характера исследований, рабочих условий, полученных результатов, ограничений выполненных работ и перспектив дальнейших исследований. Применение сверхкритических флюидов, прежде всего диоксида углерода (CO2), для экстракции и очистки различных природных экстрактов и других материалов составляет более 90% опубликованных исследований в области технологии сверхкритических флюидов. Среди других используемых сверхкритических флюидов — пропан, гексан и бутан. Диоксид углерода является относительно неполярным растворителем, но обладает ограниченным сродством к полярным молекулам благодаря большому молекулярному квадруполю. Для повышения растворимости полярных молекул часто добавляют сорастворители и модификаторы. Для улучшения эффективности экстракции добавляют различные сорастворители и модификаторы, такие как изопропиловый спирт, этанол, н-гексан, гептан, пентан, толуол, метанол, ацетон и муравьиная кислота с формиатом аммония.