CO2 siêu tới hạn - ứng dụng
CO 2 siêu tới hạn-ứng dụng ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC GVHD: TS. Trương Vũ Thanh Giới thiệu về CO 2 siêu tới hạn Ứng dụng CO 2 siêu tới hạn trong tổng hợp hữu cơ NỘI DUNG Ứng dụng CO 2 siêu tới hạn trong trích ly Ứng dụng CO 2 siêu tới hạn trong các phản ứng polymer hóa Được biết đến từ năm 1879, nhưng đến năm 1980 phương pháp chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn mới được áp dụng rộng rãi trong công nghệ chiết các hợp chất thiên nhiên ra khỏi thực vật như tinh dầu cà phê, trà, gia vị và nhất là hoa bia. Lưu chất siêu tới hạn là một trạng thái vật lý của một chất nào đó ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao hơn nhiệt độ tới hạn (T c ) và áp suất tới hạn ( P c ). Giản đồ pha nhiệt độ - áp suất của CO 2 Liquid Critical Temperature (K) Critical Pressure (atm) !"# $ %"# & #'()#* & +$ ,, & - * + . . /& Giá trị nhiệt độ, áp suất của một số chất thường gặp tại điểm tới hạn #* 0 Những đặc tính của khí nén CO 2 đã được quan tâm cách đây hơn 130 năm Năm 1861, Gore là người phát hiện ra CO 2 lỏng có thể hoà tan comphor và naphtalen một cách dễ dàng và cho màu rất đẹp nhưng lại khó hoà tan các chất béo 1875-1876 Andrew lại là người nghiên cứu về trạng thái siêu tới hạn của CO 2 Buchner (1906) cũng công bố về một số hợp chất hữu cơ khó bay hơi nhưng lại có khả năng hoà tan trong sCO 2 cao hơn nhiều trong CO 2 lỏng Cho đến thập kỷ 80, công nghệ sCO 2 mới thật sự phổ biến và được nghiên cứu một cách sâu rộng hơn. #* Vì sao SCO 2 lại thu hút sự nghiên cứu của nhiều nhà Hóa học trên thế giới? Phương pháp sCO2 có nhiểu ưu điểm nổi bật? So với các phương pháp truyền thống khác nó cải thiện được những mặt tốt hơn? Tính chất hoá lý của sCO2 Sức căng bề mặt thấp Khuếch tán nhanh Độ linh động cao Độ nhớt thấp Hằng số điện môi có sự biến đổi không lớn lắm Dễ điều chỉnh bằng nhiệt độ và áp suất Ưu điểm so với các dung môi khác - CO 2 là một chất dễ kiếm, rẻ tiền, thân thiện với môi trường - Không bắt lửa, không duy trì sự cháy. CO 2 không độc với cơ thể, không ăn mòn thiết bị. - Có khả năng hoà tan tốt các chất khí H 2 , O 2, CO,… - Phân tách tốt - Thu hồi và tái sử dụng các xúc tác phức kim loại chuyển tiếp đắt tiền - Khả năng kéo dài tuổi thọ của xúc tác - Giảm sự biến chất hay phân hủy của sản phẩm nhạy cảm với nhiệt. - Khi CO 2 hoá hơi không để lại cặn độc hại. Tính chất Khí Siêu tới hạn Lỏng Tỷ trọng/g ml -1 10 -3 0.4 1 Độ nhớt/Pas 10 -5 10 -4 10 -3 Hệ số khuếch tán/cm 2 .s -1 0.1 10 -3 10 -5 - 10 -6 Khảo sát thông số vật lý của lưu chất siêu tới hạn ( S CO 2 ) Tỷ trọng: Lỏng > Siêu tới hạn > Khí Độ nhớt: Lỏng > Siêu tới hạn > Khí Hệ số khuếch tán: Khí > Siêu tới hạn > Lỏng [...]...sCO2 vẫn có những hạn chế? sCO2 là dung môi kém phân cực, nên chỉ hòa tan tốt các tác chất và các xúc tác kém phân cực Áp suất ảnh hưởng nhiều đến lưu chất siêu tới hạn Chi phí đầu tư lớn Mới áp dụng ở quy mô phòng thí nghiệm Lưu chất siêu tới hạn chỉ NÊN sử dụng khi phản ứng ở điều kiện đó thực sự có những ƯU ĐIỂM nổi bật so với phản ứng ở điều kiện thường sCO2 không phải... supercritical fluid CO2 Journal of environmental sciences 21, 2009, 720-726 SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Purpose Freeze-dried Eruca sativa leaves Supercritical fluid CO2 extraction SCCO2 results are compared with Soxhlet and other methods that combine organic solvents with ultrasounds - Glucosinolates Polyphenol Lipids SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Experimental Supercritical CO2 Extraction... 80 90 pH, x3 5 7 9 Điều kiện tối ưu: P = 78,9 bar o T = 40 C pH = 6,4 → %ee = 62% SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION G N Sapkale, S M Patil, U S Surwase and P K Bhatbhage Supercritical CO2 extraction Int J Chem Sci.: 8(2), 2010, 729-743 SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Supercritical Fluid CO2 Extraction (SFE) - Coffee decaffeination Isolation of some favoring components from hops Fatty... lọc cao của nó Đặc biệt, Lipases được sử dụng phổ biến vì khả năng xúc tác phản ứng hữu cơ như thủy phân, este hóa,… Tổng hợp Benzoin - CO2 không độc hại, không cháy, giá thành thấp, an toàn, có nhiệt độ và áp suất tới hạn thấp - Lipases là enzym được sử dụng trong SCCO2 Ưu điểm: + tăng tốc độ truyền khối + Tách chiết sản phẩm đơn giản + thân thiện môi trường + Có thể thay thế dung môi không phân cực... “ái CO2 như polyflouroalkyl,flouroether, silicone vào các nhóm thế trên vòng thơm của ligand.Chiều dài của phần polyflouroalkyl càng lớn độ tan của phức càng tăng -Với các xúc tác phức tích điện nếu lựa chọn phần anion thích hợp có thể làm tăng độ hòa tan.VD: xúc tác phức rhodium dạng cation có thể sử dụng anion như [3,5-(CF 3)2C6H3)4B]CF3SO3 để làm tăng độ tan của phức trong dung môi CO 2 siêu tới. .. processes using supercritical fluid CO2 Journal of environmental sciences 21, 2009, 720-726 SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Advantage Inert, non-toxic Could be applied for food and pharmaceutical industries Ramsey Edward, Sun Quibai Mini review: Green sustainable processes using supercritical fluid CO2 Journal of environmental sciences 21, 2009, 720-726 SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Disadvantage The principle... trong nước ỨNG DỤNG: - Xúc tác trong polyme hóa quang học - Nguyên liệu điều chế benzil Tổng hợp Benzoin Tổng hợp Benzoin - Enzym được sử dụng khá phổ biến trong thực phẩm chức năng, công nghệ tẩy rửa → số lượng sản phẩm hữu cơ tổng hợp từ enzym tăng nhanh trong vài thập kỷ qua - Enzym sử dụng là chất xúc tác phản ứng không đối quang vì độ chọn lọc cao của nó Đặc biệt, Lipases được sử dụng phổ biến... 720-726 SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Advantage Enables The pressure could be controlled selective extraction, purification and fractionation procedures that exploit the tunable solvating strength of SCF carbon dioxide Ramsey Edward, Sun Quibai Mini review: Green sustainable processes using supercritical fluid CO2 Journal of environmental sciences 21, 2009, 720-726 SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Advantage... chỉnh.Các chất phụ trợ này được sử dụng để chiết xuất chọn lọc hoặc làm tăng khả năng chiết được những phân tử phân cực cần chiết trong nguyên liệu ban đầu.Và làm tăng độ tan của một số phức kim loại chuyển tiếp.VD: phức nikel với một số ligand họ tetraamine vòng trong sCO 2 với 10% đồng dung môi methanol Biến đổi cấu trúc của ligand theo hướng tang độ tan trong CO 2 siêu tới hạn, thay thế ligand chứa... supercritical fluid CO2 Journal of environmental sciences 21, 2009, 720-726 SUPERCRITICAL CO2 EXTRACTION Advantage The relatively low critical temperature (304.1 K) Enable the extraction of thermally labile compounds whose isolation using traditional methods involving elevated temperatures pose problems Ramsey Edward, Sun Quibai Mini review: Green sustainable processes using supercritical fluid CO2 Journal . thiệu về CO 2 siêu tới hạn Ứng dụng CO 2 siêu tới hạn trong tổng hợp hữu cơ NỘI DUNG Ứng dụng CO 2 siêu tới hạn trong trích ly Ứng dụng CO 2 siêu tới hạn trong các phản ứng polymer hóa Được. CO 2 siêu tới hạn-ứng dụng ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC GVHD: TS. Trương Vũ Thanh Giới thiệu về CO 2 siêu tới hạn Ứng dụng. chất siêu tới hạn ( S CO 2 ) Tỷ trọng: Lỏng > Siêu tới hạn > Khí Độ nhớt: Lỏng > Siêu tới hạn > Khí Hệ số khuếch tán: Khí > Siêu tới hạn > Lỏng sCO 2 là dung môi kém phân