第三章绿色化学方法.pptVIP

超临界二氧化碳作化学反应溶剂的优点二氧化碳是超临界流体技术中最常用的溶剂，它的临界温度为304.2K（即31.5℃）,可在室温下实现超临界操作；它的临界压力为7.37Mpa，也不算高，设备加工并不困难。这样能耗也比较节省。研究表明，超临界二氧化碳对多数物质具有较大的溶解度，而水在二氧化碳中的溶解度却很小，这些性质使得在近临界或超临界二氧化碳中分离有机物和水十分方便。二氧化碳还具有不可燃、无毒、化学性质稳定、价廉易得等优点。第61页，共104页，星期日，2025年，2月5日超临界二氧化碳作化学反应溶剂的局限溶质的溶解度与超临界二氧化碳的密度有关，密度又决定于它所处的温度和压力。研究表明，当二氧化碳的对比温度为1.10时，若将对比压力从3.0降低到1.5(即二氧化碳的压力从22.1Mpa降至11.0Mpa)，其对比密度将从1.72降至0.85(即二氧化碳的密度从806kg/m3降至398kg/m3)。如果维持二氧化碳的对比压力为2.0不变，把对比温度从1.03升高到1.10(即从313K升高至335K)，其密度则从839kg/m3降至604kg/m3。正是超临界流体的这种温度或压力变化引起的明显的密度变化，使得超临界流体对物质的溶解度发生明显变化，从而实现超临界分离。第62页，共104页，星期日，2025年，2月5日超临界二氧化碳作化学反应溶剂的局限分子量小于400的非极性有机物，如烷烃、烯烃、芳烃、酮、醇等均可溶于超临界二氧化碳中；高极性的化合物，如糖、氨基酸等则不溶；聚硅烷和氟代聚合物可溶，而其他聚合物则不溶利用相稳定剂或起泡剂有时可克服聚合物不溶这一局限。第63页，共104页，星期日，2025年，2月5日超临界二氧化碳作化学反应溶剂的局限不能用超临界二氧化碳作离子间反应的溶剂，也不能用超临界二氧化碳作用离子作催化剂的反应。由于盐类不溶于超临界二氧化碳中因此，要克服这一限制，可采用螯合剂、相转移剂或高亲脂性离子来把离子物种引入超临界二氧化碳中，也可将金属离子转变为中性络合物，然后把其引入超临界二氧化碳中。第64页，共104页，星期日，2025年，2月5日超临界二氧化碳作化学反应溶剂的局限不能用作路易斯碱反应物的溶剂。二氧化碳是亲电性的，它会与一些路易斯碱发生化学反应。第65页，共104页，星期日，2025年，2月5日可操作温度范围大（－40℃—300℃）很大的溶解度表现出Bronsted酸酸性、Franklin酸酸性和超强酸性蒸气压很小对水敏感但能容忍热稳定性较好相对便宜且易于制备离子溶液优点第66页，共104页，星期日，2025年，2月5日因此离子溶液是许多有机化学反应，如低聚反应、聚合反应、烷基化反应、酰基化反应的良好的溶剂。Seddon[4]等的研究发现，将离子溶液用于Diels—Alder反应，其效果与传统的高氯酸锂二甲醚混合物完全相当。第67页，共104页，星期日，2025年，2月5日

第七节

化学反应的过程监控

和化工过程强化第68页，共104页，星期日，2025年，2月5日化学反应的过程监控化工过程强化第69页，共104页，星期日，2025年，2月5日反应条件、反应体系中各组分的原位监测反应条件控制、反应进料情况的控制有效地控制化学反应的进行使反应变为无害反应一、化学反应的过程监控第70页，共104页，星期日，2025年，2月5日比如：某反应进行过程中会生成微量污染物X，且反应温度和压力过高时，污染物X的生成量会急剧增大。我们就可利用原位过程监控技术，在反应过程中连续不断地分析检测X的生成量，当X的生成量超过预定值时，立即改变反应条件（温度和压力）以减少其生成。其他因素，如反应物配比等也可以通过原位监控而控制。第71页，共104页，星期日，2025年，2月5日二、化工过程强化化工过程强化包括发展新设备和新技术。这些新设备和新技术与现行设备和技术相比设备体积/产量比、能量消耗、废物排放和成本等方面具有明显的优势。即新设备和新技术的设备体积/产量比小得多、能量消耗小得多、废物排放少得多和成本大为降低。也就是说，使反应体积变得更小、使过程变得更清洁、使能量的利用更为有效的任何化学工程的进步都可认为是化工过程强化。第72页，共104页，星期日，2025年，2月5日第73页，共104页，星期日，2025年，2月5日二、设计和开发新型分子氧氧化催化剂在化学化工过程种常用的氧化剂有：分子氧、过氧化氢、臭氧和其他无机氧供体。常用的无机氧供体氧化剂次氯酸钠，次溴酸钠，硝酸、亚硫酸氢钾、三氧化铬、高锰酸钾、重铬酸钾等等。