Hóa xanh Chất lỏng siêu tới hạn

Chương CO2 SIÊU TỚI HẠN 1// TS VŨ NGỌC DOÃN L/O/G/O NỘI DUNG A MỞ ĐẦU 1. Giới1thiệu chất lỏng siêu tới hạn (SCF-Supercritical Fluids) 2. Ứng dụng SCF 3. Tóm tắt kỹ thuật sử dụng SCF B CO2 SIÊU TỚI HẠN Chất lỏng siêu tới hạn - SCF là dung môi nhiệt độ áp suất nhiệt độ áp suất tới hạn (điểm tới hạn) - Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ tối đa mà trạng thái lỏng tồn - Áp suất tới hạn là áp suất tối thiểu cần thiết để hóa lỏng dung mơi nhiệt độ tới hạn Chất lỏng siêu tới hạn Ưu nhược điểm chất lỏng siêu tới hạn Ưu điểm: - Tăng chuyển khối - Khí trộn lẫn hồn tồn - Khơng có sức căng bề mặt - Khuyếc tán chiết tuyệt hảo - Chất lỏng trơ, không độc, rẻ tiền - Tương thích MT - Trạng thái dung mơi điều chỉnh với áp suất, nhiệt độ Nhược điểm: - Là chất không phân cực CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn Di chuyển giống chất khí hồ tan thứ chất lỏng Kỹ thuật sấy đông khô Kỹ thuật giãn nở nhanh RESS (rapid expansion of supercritical solutions) Kỹ thuật giãn nở nhanh Tính chất số thơng số hóa lý a.Tỷ trọng khả hịa tan • Ở áp suất thấp, khả năng hịa tan giảm cách đáng ngạc nhiên tăng nhiệt độ Tuy nhiên ở áp suất cao, khả năng hòa tan lại tăng theo nhiệt độ • Tại điểm tới hạn CO2, khơng có sự khác biệt về tỷ trọng hai pha trở thành pha lỏng với tỷ trọng tương ứng pc =0.47 g.ml-1.Một sự thay đổi nhỏ về áp suất có thể gây sự thay đổi lớn về tỷ trọng pha lỏng siêu tới hạn.Ở nhiệt độ 400K, tỷ trọng tăng tuyến tính với áp suất, lưu chất trở nên giống chất khí 3/24/21 27 a.Tỷ trọng khả hòa tan Trong lưu chất siêu tới hạn thường gặp,CO2 siêu tới hạn thích hợp làm dung môi cho phản ứng xúc tác phức kim loại chuyển tiếp Tuy nhiên C02 siêu tới hạn dung mơi phân cực, nên hịa tan tốt tác chất xúc tác phân cực Các loại xúc tác phức phân cực, xúc tác phức có tích điện, xúc tác phức với ligand chứa nhiều vịng thơm có nhóm khác thường có độ tan CO2 siêu tới hạn tinh khiết thấp, thường không sử dụng trực tiếp làm xúc tác cho phản ứng C02 siêu tới hạn 3/24/21 28 a.Tỷ trọng khả hịa tan Có nhiều biện pháp thực để tăng độ tan cùa phức kim loại chuyển tiếp CO2 siêu tới hạn: • • • Biến đổi cấu trúc ligand theo hướng tăng độ tan CO2 siêu tới hạn Nếu lựa chọn phần anion thích hợp.cũng làm tăng độ hịa tan Sử dụng thêm chất hoạt động bề mặt thích hợp làm tăng độ tan chất phân cực nước CO2 siêu tới hạn • Sử dụng thêm đồng dung môi (cosolvent) b Độ nhớt độ khuếch tán Độ nhớt khả năng khuếch tán hàm số của tỷ trọng Do tỷ trong phụ thuộc nhiều vào áp suất, thơng số hóa lý phụ thuộc nhiều vào áp suất 3/24/21 29 C.Hằng số điện môi Mặc dù gọi số giá trị số điện môi nhiều lưu chất siêu tới hạn hồn tồn khơng phải số, mà biến thiên theo áp suất nhiệt độ Đối với lưu chất siêu tới hạn phân cực CO2 biến đổi số điện môi không lớn 3/24/21 30 Quá trình phân riêng lưu chất siêu tới hạn Ngày sử dụng số kỹ thuật để kết tủa sản phẩm rắn khỏi dung môi siêu tới hạn mà khống chế đặc tính vật lý sản phẩm Giãn nở nhanh_RESS Các kỹ thuật bao gồm Sử dụng lưu chất siêu tới hạn làm dung môi tạo kết tủa Kỹ thuật phun phân tán thích hợp 3/24/21 31 Giãn nở nhanh_RESS Phát triển Smith hình thành màng flim mỏng,phân lập hợp chất kim dễ bay Gồm hai phần : bình chứa dung dịch siêu tới hạn phần phun giãn nở 3/24/21 32 Sử dụng lưu chất siêu tới hạn làm dung môi tạo kết tủa • Một kỹ thuật khác sử dụng trình phân riêng sản phấin liên quan đến lưu chất siêu tới hạn sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi tạo kết tủa từ dung dịch • Ưu điểm phương pháp điều khiển nhiệt độ, tỷ trọng lưu lượng CO2 siêu tới hạn 3/24/21 33 Kỹ thuật phun phân tán thích hợp Khác với hai phương pháp giới thiệu trên, phương pháp phân tán thành phần không tan CO2 siêu tới hạn Phương pháp sử dụng rộng rãi công nghệ vật liệu vô Phương pháp sử dụng để tổng hợp vật liệu oxide kim loại dạng hạt, sử dụng để phân tán dược phẩm tan nước 3/24/21 34 Ưu điểm • Sản phẩm rán hình thành có độ phân bố kích thước hạt hẹp • Nhược điểm • Chỉ áp dụng cho chất có khả tan lưu chất siêu tới hạn Quá trình RESS xảy nhanh khơng sử dụng đến điều kiện chân khơng • Có thể ổn định chất kim, • Có thể điều khiển nhiệt độ, tỷ trọng CO2 siêu tới hạn 3/24/21 35 Kết Luận • Sử dụng CO2 vừa tác chất vừa làm dung mơi • Sức căng bề mặt thấp • Độ nhớt thấp,độ khuếch tán cao • Tỷ trọng sấp xỉ tỷ trọng chất lỏng • Khả hịa tan dễ • Phân riêng sản phẩm,thu hồi tái sử dụng • Trơ, phản ứng với chất tách • Khơng độc,khơng nhiễm mơi trường • dễ kiếm rẻ tiền • Khơng thể chiết tách chất phân cực 3/24/21 36 Kết luận Việc sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi cho tổng hợp hữu hạn chế đến mức thấp vấn đề liên quan đến độc hại, cháy nổ, ô nhiễm môi trường vốn kèm với q trình phản ứng cỏ sử dụng dung mơi hữu thơng thường Bên cạnh đó, sử dụng mơi trường phản ứng chi với mục đích giải vấn đề độc hại nhiễm mơi trường, mà cịn liên quan đến việc điều khiển ảụh hưởng dung mơi lên q trình phản ứng Việc sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi cho phép thực trình tổng hợp hữu xanh ba khía cạnh: thay dung mơi dung môi xanh hơn, cải tiến hiệu suất, cải tiến độ chọn lọc cho phản ứng, kết hợp với hạn chế đến mức thấp lượng sử dụng, đồng thời sử dụng CO2 làm tác chất cho phản ứng bên cạnh vai trò làm dung môi cho phản ứng Thank You! L/O/G/O ... - Là chất không phân cực CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn CO2 siêu tới hạn Di chuyển giống chất khí hồ tan thứ chất lỏng   Lịch sử phương pháp siêu tới hạn o... suất tới hạn (điểm tới hạn) - Nhiệt độ tới hạn? ?là nhiệt độ tối đa mà trạng thái lỏng tồn - Áp suất tới hạn? ?là áp suất tối thiểu cần thiết để hóa lỏng dung mơi nhiệt độ tới hạn Chất lỏng siêu tới. .. DUNG A MỞ ĐẦU 1. Giới1thiệu chất lỏng siêu tới hạn (SCF-Supercritical Fluids) 2. Ứng dụng SCF 3. Tóm tắt kỹ thuật sử dụng SCF B CO2 SIÊU TỚI HẠN Chất lỏng siêu tới hạn - SCF là dung môi nhiệt