超临界流体在化学反应上的应用.pptx
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1、超临界流体在化学反应上的应用绿色化学绿色化学(和工程和工程)Green Chemistry(and Engineering)绿色化学就是指设计没有或者只有尽可能小得环境负作用并且在技术上和经济上可行得化学品和化学过程。“The invention,design and application of chemical products and processes to reduce or to eliminate the use and generation of hazardous substances”“化学家正在研究开发更洁净得方法或更绿化学家正在研究开发更洁净得方法或更绿色得工艺过程色得
2、工艺过程”1、充分利用资源和能源,采用无毒、无害得原料2、在无毒、无害得条件下进行反应,以减少废物向环境排放3、提高原子得利用率,力图使所有作为原料得原子都被产品所消纳,实现“零排放”4、生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康得环境友好得产品四种解决方案四种解决方案减少使用挥发性溶剂对环境减少使用挥发性溶剂对环境得污染得污染无溶剂合成(如固相合成、无溶剂聚合)水作为溶剂采用超临界流体(超临界CO2)作为反应或分离得溶剂和介质离子液体作为溶剂一一,超超临界流体界流体(SCF)得特性得特性物质状物质状态态 密度密度(g/cm3)粘度粘度(g/cm/s)扩散系数扩散系数(cm2/s)气态(0、6-
3、2)10-3(1-3)10-4 0、1-0、4液态0、6-1、6(0、2-3)10-2(0、2-2)10-5 SCF0、2-0、9(1-9)10-4(2-7)10-4 由以上特性可以看出,SCF不同于一般的气体,也有别于一般液体,它本身具有许多特性超临界流体兼有液体和气体的双重特性,扩散系数大,粘度小,渗透性好,与液体溶剂相比,可以更快地完成传质,达到平衡,促进高效分离过程的实现。部分超部分超临界流体溶界流体溶剂得得临界数界数纯二氧化碳密度随压力与温度得变化纯二氧化碳密度随压力与温度得变化特点:在临界点附近,密度有很宽得变化范围;温度,压力微调可使密度显著变化超超临界流体得界流体得应用用 超临
4、界萃取超临界萃取超细颗粒及薄膜材料制备超细颗粒及薄膜材料制备 超临界中化学反应超临界中化学反应超临界喷涂、清洗超临界喷涂、清洗 SCF大家学习辛苦了,还是要坚持继续保持安静继续保持安静超临界CO2流体在聚合反应研究历史1960年,Biddulph和Plesch报道了在-50C得液态CO2中异丁烯得阳离子聚合反应。1968年,Hagiwara等在一法国专利中报道了在大于常压,-78C到100C得CO2中进行氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯腈及醋酸乙烯酯等烯类单体得自由基均聚与共聚反应,得到了较高分子量得各种聚合物,聚合产率为15%100%。Hagiwara等还研究了在20C45C、3
5、9、2MPa得CO2中乙烯得离子辐射和自由基聚合反应1970年,Fukui等在一美国专利中探讨了乙烯基单体在催化剂存在得条件下,于液态CO2中得进行得聚合或共聚反应。她们认为CO2在聚合反应中只做为溶剂或分散剂,并不参与聚合反应。1986年,Sertage等在一加拿大专利中报道,在85140C,31MPa得超临界CO2中进行丙烯酸得非均相自由基聚合,能得到一种水溶性得聚合物。1992年年,美国北卡罗纳大学得DeSimone及其合作者们首次在Science中报道,用超临界CO2作溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,进行1,1-二氢全氟代辛基丙烯酸酯(FOA)得自由基均聚,得到了分子量达27万得聚合物。至
6、此,运用液相和超临界CO2技术进行高分子合成与制备得研究开展了起来。90年代以来,以DeSimone为首得研究小组进行了大量得研究工作,并一直与杜邦公司合作。杜邦公司准备在21世纪初,建成运用超临界CO2技术生产氟化聚合物得工厂,如生产氟化苯乙烯-聚丙烯,全氟烷氧基树酯等,使实验性工作迈向产业化。C超临界CO2中聚合反应得优越性惰性象惰性象:CO2分子很分子很稳定定,不会不会导致副反致副反应。到目前。到目前为止未止未发现以以CO2为介介质得聚合反得聚合反应中有中有链转移移现象。象。溶解能力随溶解能力随压压力而力而变变化化:对对一种聚合物来一种聚合物来说说,在一定温度下超在一定温度下超临临界界二
7、氧化碳二氧化碳压压力越大可溶解得力越大可溶解得该该聚合物得分子量就越大聚合物得分子量就越大,在聚合反在聚合反应应中中应应用用这这一原理可以得到特定分子量得窄分布一原理可以得到特定分子量得窄分布 产产物易物易纯纯化化:超超临临界二氧化碳通界二氧化碳通过过减减压变压变成气体很容易和成气体很容易和产产物分物分离离,完全省去了用完全省去了用传统传统溶溶剂带剂带来得复来得复杂杂得后得后处处理理过过程程,同同时时在反在反应结应结束后用超束后用超临临界萃取技界萃取技术术除掉体系中未反除掉体系中未反应应得得单单体和引体和引发剂发剂,可以直可以直接得到接得到纯净纯净得聚合物。得聚合物。超超临临界二氧化碳界二氧化
8、碳对对高聚物有很高聚物有很强强得溶得溶胀胀能力能力:可以提高反可以提高反应应得得转转化率和化率和产产物得分子量。物得分子量。超临界二氯化碳在作为反应介质得同时,又可作为萃取剂:可将反应过程和萃取分离过程结台起来实现反应分离一体化,不仅能大幅度提高生产效率而且可以节约能源和资源。正就是以上得优点使得超临界CO2得聚合反应受到到研究者及生产商得广泛关注(1)在超临界状态下进行化学反应,有可能使多相得反应物甚至催化剂都溶于超临界流体中,从而消除关键反应物、催化剂或促进剂得扩散限制,增大反应速度。此外,超临界流体能够溶解某些导致固体催化剂失活得物质,从而有可能使超临界流体固体催化反应长时间保持催化剂得
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