纳米气凝胶是一种结构可控的轻质纳米多孔性材料,具有密度低、导热系数低、介电常数低、高孔隙率、高比表面积等良好性能。目前主流的气凝胶制备过程就是溶胶-凝胶法与超临界干燥相结合。
超临界CO2萃取干燥法是超临界萃取技术和超临界流体干燥技术的结合,与液态CO2置换超临界干燥法相比,省去液态CO2置换溶剂的步骤,直接用超临界CO2萃取出湿凝胶中的液体成分,使凝胶在基本保持原结构的情况下被干燥,使得整个干燥时间进一步缩短,操作费用也大幅度降低。
萃取剂在常压和室温下为气体,萃取后易与萃取物分离;
是绿色的提取方法,不含有机溶剂,防止了对环境的污染;
可调节压力、温度和引入夹带剂等调整超界流体的溶解能力;
技术门槛相对较低,但萃取过程中的生产效率,安全性等对设备系统有较高依赖度。
超临界萃取的工艺流程是根据不同的萃取对象和为完成不同的工作任务而设置的。原理是在超临界状态下,将超临界二氧化碳与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。
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图源:爱温科技
不同的压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
在超临界二氧化碳萃取的实际操作过程中会受到很多因素的影响,而导致我们采用不同的萃取工艺流程。这些影响主要有:
萃取压力是SFEZ重要的参数之一,萃取温度一定时,压力增大,流体密度增大,溶剂强度增强,溶剂的溶解度就增大。对于不同的物质,其萃取压力有很大的不同。
温度对超临界流体溶解能力影响比较复杂,在一定压力下,升高温度被萃取物挥发性增加,这样就增加了被萃取物在超临界气相中的浓度,从而使萃取量增大;但另一方面,温度升高,超临界流体密度降低,从而使溶解度减小,而导致萃取量降低。因此,在选择萃取温度时要综合这两个因素考虑。
原料粒度大小可影响提取回收率,减小原料粒度,可增加固体与溶剂的接触面积,从而使萃取速度提高。不过,粒度如过小、过细,不仅会严重堵塞筛孔,造成萃取器出口过滤网的堵塞。
CO2的流量的变化对超临界萃取有两个方面的影响。CO2的流量太大,会造成萃取器内CO2流速增加,CO2停留时间缩短,与被萃取物接触时间减少,不利于萃取率的提高。但另一方面,CO2的流量增加,可增大萃取过程的传质推动力,相应地增大传质系数,使传质速率加快,从而提高SFE的萃取能力。因此,合理选择CO2的流量在SFE中也相当重要。
超临界流体萃取的溶剂大多数是非J性或弱碱性,对亲脂类物质的溶解度较大,对较大J性的物质溶解度较小。针对这一问题,在纯的超临界CO2中加入一定量的J性成分(即夹带剂)可显著地改变超临界CO2流体的J性,拓宽其适用范围。
来源:沈阳索福尔、南通科鑫
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气凝胶企业产业链从成胶,封装,到电池包、储能、轨道交通、建筑、管道等下游应用,从材料的前驱体到各种纤维如陶瓷纤维,玻璃纤维,泡棉等,以及封装材料如PET、PI膜,热熔胶、硅胶框等,同时也包括在生产过程中的设备,如超临界设备,热压机,模切设备。欢迎相关产业链人士加入。
原文始发于微信公众号(艾邦气凝胶论坛):气凝胶超临界CO2萃取过程及其影响因素