亞臨界水

在溫度和壓力都較高的條件下、水的極性降低,可以萃取非極性化合物;溫度和壓力都較低的條件下,水的極性提高,可以萃取極性化合物。 由於是不使用酸、鹼和催化劑的水在高熱高壓下的處理技術,因此亞臨界水的提取方法被稱之為“綠色的處理法”。 用途亞臨界水可用於萃取各種固體樣品中的被測物和各種難萃取的天然產物,通過控制溫度和壓力還可以測定揮發性較強的物質和強極性物質。

概述

將水加熱至沸點以上,臨界點以下,並控制系統壓力使水保持為液態,這種狀態的水被稱為亞臨界水,在文獻中也有稱它為超熱水和高溫水。通常條件下,水是極性化合物。在505 kPa壓力下,隨溫度升高(50~300℃),其介電常數由70減小至1,也就是說其性質由強極性漸變為非極性,可將溶質按極性由高到低萃取出來。在溫度和壓力都較高的條件下、水的極性降低,可以萃取非極性化合物;溫度和壓力都較低的條件下,水的極性提高,可以萃取極性化合物。在實際萃取過程中,由於壓力對介電常數的影響不如溫度的影響大,所以主要通過調節溫度來控制水的介電常數。由於是不使用酸、鹼和催化劑的水在高熱高壓下的處理技術,因此亞臨界水的提取方法被稱之為“綠色的處理法”。此外,提取可以在數秒鐘到數分鐘的短時間內完成,故而具有可以進行連續處理的優點。

概念

水的臨界壓力臨界溫度分別為22.1 MPa和374℃,在f>374℃,p>22.1 MPa條件下,水的介電常數為5~15。在比374.2℃和22.1MPa稍微低一些的低溫壓下成液體狀態的水稱為“亞臨界水”,英文為:subcritical water。

用途

亞臨界水可用於萃取各種固體樣品中的被測物和各種難萃取的天然產物,通過控制溫度和壓力還可以測定揮發性較強的物質和強極性物質。亞臨界水具有“強烈的溶解有機物在水中”和“強烈的分解力”等同普通水不同
的性質。利用這一性質,超臨界水和砸臨界水被利用來提取有用成分(包括提取隨著分解反應產生的分解物)。同時,由於該性質同溫度和壓力有關係:隨著兩者的不同而發生相應的變化,因此提取的方法是可以調節控制的。也就是說,可以提取由加水分解反應引起的低分子化的有用成分;或者由熱分解和氧化分解反應而產生的物質
變換後的有用成分也因此可以利用這一方法而提取得到。 亞臨界水萃取作為一種新的樣品預處理技術,與傳統的預處理技術相比具有以下優點口:設備簡單、萃取時間短,通過改變萃取溫度,可以改變水的極性,從而可以選擇性的萃取樣品基體中的不同極性的有機化合物,而且它是採用純水作萃取劑,不用或很少用有機溶劑,因此它對環境沒有污染或污染很少。

總結展望

國內有關亞臨界水萃取的報導還比較少,關於其套用研究,應在下面幾個領域開展工作。1)利用亞臨界水萃取技術開展環境樣品測定的研究,如測定固體廢棄物、土壤、沉積物和大氣顆粒物中的有機污染物。2)亞臨界水既是溶劑也是反應劑(如水解反應),應加強其在工業領域中的套用研究。3)利用亞臨界水萃取中草藥(天然藥物)的有效成分,比用有機溶劑提取更接近於實際(中國傳統的方法是用
水煎熬中草藥)。亞臨界水萃取還可通過調節溫度提取不同種類的成分。4)利用亞臨界水技術處理污水和污染的土壤嘲,有些污染物如農藥、炸藥、高分子量的PAHs等在一定的溫度下被亞臨界水分解,因此它在環境治理中也將作為新的處理試劑而得到套用。

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