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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 生物醫(yī)藥區(qū) » 藥學 » 藥劑學 » 超臨界流體
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超臨界流體 已有1人參與
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請教大家有關于超臨界流體在中藥制劑中的應用，目前我找到的文獻中萃取和制粒方面運用較多，不知道大家還能給我提供哪些方向給我參考一下，謝謝啦( •̀∀•́ ) PS:最近我們組在寫有關于超臨界流體技術在中藥制劑方面的綜述，但是至少得有三個不同方向，目前只找到兩個文獻量比較大方向的，多謝大家！ [ 發(fā)自手機版 http://www.gaoyang168.com/3g ] |
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【答案】應助回帖
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感謝參與，應助指數(shù) +1
suli77: 金幣+10, ★有幫助 2015-05-05 11:37:10
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這是我以前查超臨界萃取文獻時看到的~貌似還介紹了超臨界噴涂等內(nèi)容。 附件上傳不了，我就直接復制粘貼了，樓主莫怪~ 超臨界流體和二氧化碳及其應用 曹國寶 （海南省海南大學材料與化工學院，海口 570228） 摘要 本文簡要介紹了超臨界流體的特性，綜合其性能簡述其在萃取、噴涂、發(fā)泡、清洗、制備超細微粒、聚合中的特性和應用。并展望超臨界流體未來的應用方向。 關鍵詞 超臨界流體 萃取 噴涂 發(fā)泡 清洗 超細微粒 聚合 應用 Supercritical Fluid And Carbon Dioxide’s Application CAO GUOBAO Abstact This article introduce the character of Supercritical Fluid briefly, then present its characteristics and application in extract, flame painting, foaming, cleaning, make ultrafine dust, polymerization. After that looking forward Supercritical Fluid application in the future. Key words Supercritical Fluid Extract Flame painting Foaming Fleaning Ultrafine dust Polymerization Application 一． 超臨界流體簡介 超臨界流體（Supercritical Fluid，簡稱SF或SCF）是指當物質(zhì)處在稍高于臨界溫度和壓力的狀態(tài)時，既不是一般意義上的氣體也不是液體的流體。超臨界流體是一種高密度流體，具有氣體和液體的雙重特性，并且其介電常數(shù)、極化率和分子行為與氣、液兩相均有顯著的差別[1]。 超臨界流體能通過分子鍵的相互作用和擴散作用將許多物質(zhì)溶解，因此是一種優(yōu)良的溶劑。而且在稍高于臨界點的區(qū)域內(nèi)，很小的壓力變化，可引起密度的很大變化，從而引起溶解度的很大變化[1]。人們利用超臨界流體的這種性質(zhì)提取和分離某些物質(zhì)，這種技術成為超臨界萃取。超臨界萃取由于具有無毒、無污染、操作簡單以及能耗低的有點，正得到越來越廣泛的應用。除此之外，近年來超臨界流體與許多學科領域交叉不斷擴展著其應用范圍，在萃取、噴涂、發(fā)泡、清洗、制備超細微粒、聚合中同樣有著廣足的發(fā)展和應用。 二． 超臨界流體萃取 當氣體超過一定的溫度、壓力時, 便進入超臨界狀態(tài), 此時的流體成為超臨界流體( Supercritical Fluid) 。超臨界流體兼有氣液兩重性的特點, 它既有氣體相當?shù)母邼B透能力, 又兼有與液體相近的密度和對物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力。這種溶解能力能隨體系參數(shù)( 溫度和壓力) 而發(fā)生變化。因而可以通過改變體系的溫度和壓力使被提取物的溶解度發(fā)生變化而分離出來, 從而達到分級提取的目的[2]. 這種技術的優(yōu)點有： 1． 萃取分離效率高； 2． 可在較低溫度下進行，適用于分離熱敏性物料； 3． 與傳統(tǒng)的分離方法比，能耗低； 4． 易回收溶劑和溶質(zhì)； 5． 溶劑無毒，可用于食品加工和醫(yī)藥行業(yè)[3]。 下圖所示為超臨界流體在萃取中的應用： 目前超臨界流體研究進展和應用最快的是二氧化碳的超臨界萃取。二氧化碳超臨界流體萃�。⊿FE）分離過程的原理是控制超臨界流體（二氧化碳）在高于臨界溫度（Tc=31.1 ℃）和臨界壓力（pc=7.28 MPa）的條件下，從目標物中萃取有效分，當恢復到常壓和常溫時，溶解在二氧化碳流體中的成分立即以溶于吸收液的液體狀態(tài)與氣態(tài)二氧化碳分開，從而達到萃取目的[4]。二氧化碳是一種不活潑的氣體，萃取過程中不會發(fā)生化學反應，且屬于不燃性氣體，無味、無臭、無毒、安全性非常好；超臨界二氧化碳具有優(yōu)良的溶劑力，能夠?qū)⒒|(zhì)與萃取物有效分離、提取和純化。曾鎖林等研究發(fā)現(xiàn)超臨界二氧化碳的極性小，適宜非極性或極性較小物質(zhì)的提��； 若要提取極性較大的成分，需要加入合適的調(diào)節(jié)劑——夾帶劑，以提高超臨界流體對萃取組分的選擇性和溶解性，從而改善萃取效果。目前，常用的夾帶劑有甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等[5]。 三． 超臨界流體噴涂 超臨界流體一般為小分子, 更容易地穿透高聚物等固體物質(zhì), 使其有效的溶脹, 可使涂料基體有效的稀釋,目前有很多種超臨界流體可用于涂料稀釋劑。實驗證明用超臨界流體進行噴涂不僅可以有效降低粘度、減少有機溶劑的用量，消除對環(huán)境的污染，而且還可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀效果，是十分有前途的一種新興方法[6]。目前超臨界噴涂中應用較為廣泛的是超臨界二氧化碳。 常規(guī)溶劑型涂料一般有兩個基本組成部分成膜物和有機溶劑。成膜物包括聚合物、助劑等用于粘接成膜。有機溶劑則用于稀釋涂料, 使之達到施工所需粘度。對于超臨界流體涂料體系，與常規(guī)體系有很大的不同, 傳統(tǒng)涂料中的30%~70%有機溶劑被二氧化碳取代，它替代了幾乎全部的快揮發(fā)溶劑，在噴涂時立即揮發(fā), 其作用與稀釋劑類似。在總體系中的含量一般為10%~50%左右, 其含量的多少取決于它在聚合物體系中的溶解度和體系的粘度。與所替代的稀釋劑一樣, 不是一種強溶劑它對涂料的兼容性必須經(jīng)過測試, 確定它是否可以達到所需的涂料粘度, 是否與體系的其他物質(zhì)兼容[7]。 超臨界二氧化碳噴涂的優(yōu)點有： 1． 二氧化碳是一種不可燃的惰性氣體，這樣提高了噴涂過程中的安全性； 2． 二氧化碳的臨界溫度和室溫相當，臨界壓力也不難實現(xiàn)。實際上，它在高壓無氣噴涂操作的壓力范圍之內(nèi)； 3． 二氧化碳氣體價廉易得, 且室溫下其液化壓力為4~6MPa，便于存貯和運輸。 4． 超臨界二氧化碳在許多涂料配方中有很強的溶解力, 容易與成膜物質(zhì)及活性溶劑形成勻相的涂料溶液[8]. 超臨界二氧化碳適用的范圍包括：各類熱固性、熱塑性聚合物配的清漆、色漆、閃光漆。填料：鈦白、炭黑、鋁粉、碳酸鈣、硅石和瓷土。 四． 超臨界流體微發(fā)泡 微孔發(fā)泡成型所用的發(fā)泡劑一般為二氧化碳和氮氣等小分子氣體。目前多用超臨界流體作為發(fā)泡劑。用超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑具有無毒、成本低、不污染環(huán)境、表面張力小等優(yōu)點外。還具有類似液體的溶解度和氣體的擴散系數(shù)，容易在聚合物中迅速溶解，其自成核能力有助于形成氣泡核[9]。 其基本過程可分為如下幾個階段： 1． 在一定的溫度和壓力下，采用適當方法使非反應性氣體 (CO 2 或 N 2 ) 溶解在聚合物中 , 形成均勻的聚合物氣體飽和體系。 2． 通過壓力驟降或溫度驟升，使聚合物氣體飽和體系迅速成為過飽和體系 , 進入熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)。 聚合物和氣體的相分離在聚合物體系中引 發(fā)成核。 3． 體系內(nèi)的氣體擴散入泡核，使泡孔增長，體系的自由能持續(xù)降低。 4． 由于氣體的大量擴散和聚合體的剛性逐漸提高，泡空結構最終固定下來[]。 與傳統(tǒng)的聚合物泡沫相比微發(fā)泡聚合物材料具有優(yōu)異的力學性能、尺寸穩(wěn)定性能、熱穩(wěn)定性能、節(jié)電性能等。適合用作包裝材料、航空和汽車工業(yè)零部件、隔音材料等[10]。 五． 超臨界流體清洗 一般來講，超臨界流體的密度越大，其溶解度就越大。 在恒溫下，超臨界流體中物質(zhì)的溶解度隨壓力升高而增大。將溫度和壓力適當變化，可使溶解度在 100~1000倍的范圍內(nèi)變化。超臨界流體的這一特性，會產(chǎn)生兩種十分有利的應用效果：一方面，目標物 ( 如要清除的污染物等 ) 會最大限度地溶解于超臨界流中，提高操作效率；另一方面，通過適當?shù)臏p壓和 ( 或 ) 降溫，就會很容易地使目標物和超臨界流體分離。此外，超臨界流體具有接近氣體的流動和傳遞特性，使目標物在超臨界流體中的分配遷移進行得很快，從而加速過程的進行，提高生產(chǎn)效率[11]。目前主要應用有： 電子電器：印刷線路板、硅晶片、微電子器件等 精密機械：精密軸承、微細傳動組件、燃油噴嘴等 國防工業(yè)：儀表軸承、航空電子、航空組建等 光學工業(yè)：激光鏡片、隱形眼鏡、光纖組件等 醫(yī)療器械：心律調(diào)整器、血液透析管、外科用具等 食品行業(yè)：食用米 一般說來，超臨界清洗主要由兩種方式：間歇式清洗和半連續(xù)式清洗。下圖以二氧化碳的清洗流程為例，粗略說明超臨界清洗的大體方法[12]。 間歇式超臨界二氧化碳清洗基本流程 間歇式超臨界二氧化碳清洗基本流程 超臨界CO 2清洗與其他溶劑清洗相比，由于需要高壓系統(tǒng)，故其設備投資費用較高，但由于能量及溶劑消耗顯著下降，尤其是簡化了溶劑的分離和后處理工序 ，使操作費用明顯下降[13]。超臨界CO 2清洗在技術、經(jīng)濟和環(huán)保等方面都具有優(yōu)越性，如對污染物去除效率高、溶劑和能量消耗低、工藝中無有機溶劑的揮發(fā)、不涉及有毒和易燃溶劑、 無需干燥和溶劑后處理工序、CO 2的簡單而低成本的循環(huán)使用和不產(chǎn)生溶劑廢液和廢水等，充分展示了其廣闊的發(fā)展前景。 六． 超臨界流體制備超細微粒 利用超臨界流體制備超細粉體，是近年來超臨界流體技術的一個很活躍的發(fā)展領域。許多研究者把注意力集中在應用超臨界流體制備超細粉體的可行性及具工藝與技術的研究取得了一些很有實用價值的研究成果，開發(fā)了一些頗具應用前景 的新工藝與技術，為超細粉體，特別是熱敏性如炸藥生物活性如生物藥品和催化活性粉體的制備提供了一條新途徑面。 在制備單組分超細顆粒應用主要分四個方面： 1． 快速膨脹法（RESS）：RESS 方法應用得最早，由于不使用有機溶劑而受到青睞。RESS 方法一般能夠制備微米級顆粒，在應用合適的噴嘴情況下，能夠制備納米級顆粒。在少量制備情況下，因使用一個噴嘴而使過程相對容易實現(xiàn)。 而當推廣到大規(guī)模生產(chǎn)，需要多個噴嘴或多孔盤時，過程則不容易控制，使得顆粒分布范圍較單個噴嘴變寬。 2． 抗溶劑法應用：應用反萃過程與RESS過程具有互補性。因為一個要求溶質(zhì)在 SCF中有足夠的溶解度，另一個要求溶質(zhì)在氣體或SCF中不溶或溶解度很低。大多數(shù)極性和非極性化合物都難溶于CO 2中，這就排除了選擇 CO 2作為理想的SCF用RESS技術制備超細粉體的可能性；在這種情況下，抗溶劑法卻能彌補 RESS法的不足，因為它只需要選擇能溶于CO 2的溶劑即可。同時，某些提攜劑的使用經(jīng)常能提高溶質(zhì)的結晶及微納米球粒的形成�？谷軇┘夹g可以制備顆粒均勻、不同形態(tài)的產(chǎn)品，并且產(chǎn)品的性質(zhì)可以較容易地控制和調(diào)節(jié)。 3． PGS法應用：PGSS能夠制備從無機粉末到藥物化合物多種物質(zhì)，過程不要求它們能溶解在SC-CO 2中，特別是對一些能夠吸收質(zhì)量分數(shù)為10% --40%CO 2的聚合物則更適合 , 因為它們膨脹和融化都在其玻璃化溫度之下，通常為10—50攝氏度。 4． SCF反應法應用：應用SCF反應法可以進行許多陶瓷和氧化物粉末的制備[]。 超臨界流體技術在近年來得到了迅速的發(fā)展。但其工業(yè)應用卻相對滯后。盡管超臨界流體制備超細粉體技術尚未達到工業(yè)應用水平。但它具有很大的發(fā)展和應用潛力，特別在醫(yī)藥行業(yè)應用，超臨界流體技術不僅可以提高目前的產(chǎn)品質(zhì)量，而且可以創(chuàng)造出新的產(chǎn)品，從而改變藥物的劑型和給藥方式 。 七． 超臨界流體聚合 超臨界二氧化碳的臨界溫度為31.1攝氏度。臨界壓力為73.8bar，呈低粘度液體，可以用作聚合介質(zhì)，對自由基穩(wěn)定，無鏈轉移反應，并能溶解含氟單體和聚合物。在超臨界二氧化碳中，自由基聚合可以分成均相溶液聚合和沉淀分散聚合兩類。第一類均相溶液聚合具有溶劑容易脫除、無毒、阻燃的優(yōu)點。適用的單體包括四氟乙烯、丙烯酸-1，1-二羥基全氟辛酯、P-氟烷基苯乙烯等。此外，氟代單體還可以與甲基丙烯酸甲酯、乙烯、苯乙烯等共聚，不沉淀，仍能保持均相溶液狀態(tài)。第二類沉淀分散聚合的特點是單體和引發(fā)劑溶解，而聚合物不溶解，苯乙烯、甲基烯酸甲酯等都屬于這種情況[18]。 八． 結語 人們對氣體、液體和固體的研究及有效利用已有多年的歷史，但真正重視超臨界流體的研究和應用是從20世紀70年代開始的。雖然超臨界流體技術在許多方面已得到應用，但還遠沒有發(fā)揮其應有的作用，這主要是因為目前對超臨界流體性質(zhì)的認識還遠遠不夠，隨著認識的深入，超臨界流體技術勢必得到越來越廣泛的應用。 參考文獻 [1]天津大學物理化學教研室.物理化學.北京：高等教育出版社，2010：20-21 [2]王艷萍. 談超臨界流體萃取技術的應用[J]. 安陽工學院學報,2009,(6). [3]徐少萍,何熹. 超臨界流體萃取技術的應用及其發(fā)展[J]. 山東輕工業(yè)學院學報(自然科學版),2003,(2). [4]李平華,趙漢臣,閆薈. CO_2超臨界流體萃取法萃取乳香的工藝研究[J]. 中國藥房,2007,(33). [5]曾鎖林,丁煥文. CO_2超臨界流體萃取的新進展[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2009,(2). [6]林春綿. 超臨界CO_2在涂料及噴涂工藝中的應用[J]. 浙江工業(yè)大學學報,1995,(3). [7]魏子棟，董海文. 超臨界流體在涂料中的應用[J]. 涂料工業(yè),1996,(4). [8]White T F.An Economic Solution to Meeting VOC Regulations.METAL FINISHING,April 1991:55-58. [9]張建偉,王瀾,王佩璋. 超臨界流體技術在微孔發(fā)泡聚合物制備中的應用[J]. 廣東塑料,2005,(10). [10]翟文濤,余堅,何嘉松. 超臨界流體制備微發(fā)泡聚合物材料的研究進展[J]. 高分子通報,2009,(3). [11]王仲軍,沈玉龍. 超臨界CO_2清洗技術[J]. 清洗世界,2005,(11). [12]張士瑩. 用超臨界CO_2清洗部件的新型工業(yè)裝置[J]. 河北化工,1994,(2). [13]李志義,劉學武,張曉冬,夏遠景,胡大鵬. 超臨界流體在微電子器件清洗中的應用[J]. 洗凈技術,2004,(5). [14]超臨界CO_2用于聚合過程[J]. 石油化工,1999,(12). [15]徐兆瑜. 超臨界流體技術在聚合中的應用進展[J]. 化學推進劑與高分子材料,2006,(5). [16]詹世平,黃慧,王景昌. 應用超臨界流體技術制備超細粉體[J]. 材料導報,2003,(S1). [17]劉燕,王威強,李愛菊. 超臨界流體技術制備超微材料應用[J]. 化學工程,2004,(6). [18]潘祖仁.高分子化學.北京：化學工業(yè)出版社，2010：140. |
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