超临界萃取干燥设备技术及应用

发布时间：

2022-09-05

超临界萃取干燥设备是利用超临界流体特性开发的一种新型干燥方法，广泛应用于气凝胶干燥、医用材料制备、催化剂制备、超细材料制备等多个领域，特别是超临界流体干燥技术，是制备具有高比表面积、微孔体积、低密度、低热导率的块状气凝胶和纳米粉体的重要方法之一，那么，下面一起了解下超临界萃取干燥设备技术及应用吧。

一、超临界萃取干燥设备原理

超临界萃取干燥设备是在干燥介质处于临界温度和临界压力状态时完成物料干燥的技术。干燥介质与在超临界状态下进入被干燥物内部溶剂分子温和且迅速地交换，溶剂被置换；并通过改变操作参数将流体由超临界状态转变为气体，从待干燥原料中释放，获得干燥效果。采用超临界流体干燥技术干燥的物质不会收缩、破碎，可以较大地保持被干燥物的结构和状态，有效防止材料的凝聚。

超临界萃取干燥设备

二、超临界萃取干燥设备特点

与传统干燥技术相比，生产过程中往往存在物料团聚、待干燥物料基础颗粒变粗、物料整体比表面积降低、疏松度降低等问题。

三、超临界萃取干燥设备的应用

1、气凝胶干燥

目前采用超临界萃取干燥设备制备多种气凝胶，包括Fe2O3-SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、SiO2气凝胶、氧化铝气凝胶等。

1)Fe2O3-SiO2气凝胶：研究人员以正硅酸乙酯、硝酸铁水溶液、乙醇为原料，按一定比例直接制备醇凝胶，采用高温超临界有机溶剂干燥法干燥醇凝胶得到Fe2O3-SiO2气凝胶。TEM分析表明，该气凝胶的粒径约为8nm，颗粒均匀且基本呈球形。

2)TiO2气凝胶：以四丁酯、水、乙醇为原料制备醇凝胶，用液态CO2进行溶剂置换，置换时间为90h，低温超临界CO2干燥控制条件为：T=42，P=9.0MPa，t=6h。

3)Al2O3气凝胶：研究人员以醛溶胶、无水乙醇为原料制备醇凝胶，将得到凝胶放入密闭高压萃取釜中，通过超临界二氧化碳萃取醇凝胶内的乙醇，萃取4小时分离釜观察不到乙醇后，持续干燥1小时，缓慢放气至常压，得到Al2O3气凝胶。整个干燥过程仅为液体CO2置换超临界干燥法所需时间的7%。

2、医用材料制备

超临界萃取干燥设备作为一种新型、绿色、环保新技术应用于水难溶性的药物纳米粒的制备，根据药物在超临界流体中的溶解性，制备方法可分为溶剂法和反溶剂法两种。超临界萃取干燥设备制备的纳米粒子比其他传统制备技术制备的纳米粒子具有粒径小、有机溶剂残留少、形貌可控性高等优点。

3、催化剂制备

目前，研究者采用超临界流体干燥技术制备了多种催化剂，超临界萃取干燥设备在干燥催化剂时，超临界流体界面表面张力接近零，避免了干燥对象体积收缩破碎，保证催化剂干燥前后内部形态结构不变，且催化剂不凝聚凝结，因此，超临界流体干燥技术在制备纳米级催化剂方面具有很大的优势。

4、超细材料制备

采用常规干燥方法干燥纳米材料时，由于纳米粒子的表面效应容易引起粉体的凝聚结构，由于超临界流体的表面张力接近于零，超临界萃取干燥设备可以有效防止纳米粉体干燥时发生的体积收缩和破裂，被干燥物的形态结构不变，避免团聚现象，超临界萃取干燥设备是制备具有高比表面积、孔体积、低密度、低热导率的块状气凝胶和纳米粉体的重要方法之一。

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