Seminar nhung tien bo trong hoa hoc xanh co2 sieu toi han

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BÁO CÁO SEMINAR
NHỮNG TIẾN BỘ TRONG HÓA HỌC XANH
Chủ đề: CO2 SIÊU TỚI HẠN
GVHD: PGS.TS Phan Thanh Sơn Nam
TPHCM, tháng 4 năm 2017

NỘI DUNG
2
KHÁI QUÁT CHUNG
TÍNH CHẤT CỦA CO2 SIÊU TỚI HẠN
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ
ỨNG DỤNG

KHÁI QUÁT CHUNG
3
- Thay thế dung môi hiện tại bằng dung môi xanh hơn.
- Tăng cường quá trình truyền khối trong hệ phản ứng.
- Cải tiến hiệu suất, cải tiến độ chọn lọc cho phản ứng, kết hợp hạn chế
đến mức thấp nhất năng lượng sử dụng.
- Đồng thời sử dụng CO2 làm tác chất cho phản ứng.

4
- Sức căng bề mặt thấp
- Độ linh động cao
- Độ nhớt thấp, khả năng khuếch tán cao
- Tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng của chất lỏng
- Khả năng hoà tan dễ điều chỉnh bằng nhiệt độ và áp suất
- Phân riêng sản phẩm, kéo dài tuổi thọ xúc tác, thu hồi và
tái sử dụng xúc tác….
KHÁI QUÁT CHUNG

5
- Dễ kiếm, rẻ tiền
- Trơ, ít phản ứng với các chất cần tách
- Không bắt lửa, không duy trì sự cháy
- Không làm ô nhiễm môi trường
- Không độc với cơ thể, không ăn mòn thiết bị
- Hoà tan tốt các chất hữu cơ rắn, lỏng
- Hoá hơi không để lại cặn độc hại
KHÁI QUÁT CHUNG

6
Hạn chế của SCO2
- Phải thực hiện ở áp suất cao do đó nâng cao giá thành
- CO2 không phân cực, không thể sử dụng chiết tách những
chất phân cực
KHÁI QUÁT CHUNG

7
- Aldehyde, Ketone, Ester, Alcohol
- Các chất khí như H2, O2, CO…
- Các halogen-cacbon có phân tử lượng nhỏ và trung bình
- Các hydrocacbon mạch thẳng không phân cực, phân tử lượng thấp
và có mạch cacbon dưới 20.
- Các hydrocacbon thơm có phân tử lượng nhỏ
KHÁI QUÁT CHUNG

8
o Tc = 31oC
o Pc = 73,75 bar
o rc = 0,47g/mL
Thấp so với các dung môi khác
Giản đồ pha nhiệt độ - áp suất của CO2

9
Tên gọi Carbon dioxide
Công thức hóa học CO2 (cấu trúc phân tử: O=C=O)
Khối lượng phân tử MCO2 = 44,011 kg/kmol
Thể tích ở điều kiện chuẩn Vmn = 22,263 m3/kmol
Hằng số khí RCO2 = 0,1889 kJ/(kg.K)
Khối lượng riêng khí ở 273,15Kvà 1,013 bar ρn = 1,977 kg/m3
Nhiệt độ tới hạn Tc = 304,15 K
Áp suất tới hạn Pc = 73,83 bar
Khối lượng riêng tới hạn ρc = 466 kg/m3
Nhiệt độ thăng hoa Ts = 194,25 K; Ps = 0,981 bar
Điểm ba TT = 216,55 K; PT = 5,18 bar
Nhiệt độ phân hủy >1473,15 K

10
Các hình chụp thể hiện sự biến mất dần về mặt
phânchia pha của CO2 khi tăng nhiệt độ và áp suất
a) Bề mặt phân chia pha lỏng – khí còn rõ rang
b) Bề mặt phân chia pha mờ dần
c) CO2 ở trạng thái siêu tới hạn đồng nhất

Đường phân chia 2 pha lỏng khí rõ ràng
11

Khi tăng nhiệt độ đường phân chia 2 pha mờ dần
12

Tăng nhiệt độ cao hơn nữa sẽ làm cho tỉ trọng chất lỏng và khí gần nhau hơn,
đường phân cách 2 pha vẫn tồn tại nhưng khó quan sát
13

Khi đã đạt tới nhiệt độ và áp suất tới hạn thì không còn phân biệt được 2 pha nữa,
đường phân cách cũng không còn, tạo 1 pha đồng nhất.
14

15
Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên tỷ trọng CO2

16
Sự phụ thuộc độ tan phần mol của benzoic acid
trong SCO2 theo nhiệt độ và áp suất

17
Sự biến đổi trạng thái của CO2

18

19

Kỹ thuật phân riêng
20
Kĩ thuật giãn nở nhanh của lưu chất siêu tới hạn
Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey . The Journal of Supercritical Fluids, 2001. 20: p. 179-219.

21
Ưu điểm:
Sản phẩm rắn hình thành có độ phân bố kích thước hẹp
Xảy ra nhanh không cần điều kiện chân không
Ổn định các phức cơ kim.
Nhược điểm:
Chỉ áp dụng cho các chất có khả năng tan trong dung môi siêu tới hạn.
Đối với các chất rắn ít tan trong dm siêu tới hạn, dùng nhiều dm.
Chi phí cao.

22
Ứng dụng chiết một số chất bằng hệ thống RESS

• Tương tự như phương pháp kết tủa, kết tinh
truyền thống, sử dụng dm hc có độ phân cực
khác hoàn toàn với độ phân cực của dm có trong
một hệ dd nào đó
• Ưu điểm:
Điều khiển được nhiệt độ, tỷ trọng, lưu lượng SCO2
Khống chế được dạng thù hình, kích thước hạt rắn.
23

24

25
Kĩ thuật sử dụng lưu chất siêu tới hạn làm dung môi ít tan

26B.Gupta, R., Nanoparticle Technology for Drug Delivery, in Drug and The Phamaceutical sciences, U.B.K., Editor . 2006, Taylor & Francis Group: New York. p. 51-82..

• Phân tán các thành phần hầu như không
tan trong SCO2
• SCO2 được tạo nhũ trong pha lưu chất
sau đó giảm áp, CO2 thoát ra khỏi hỗn
hợp=> lưu chất còn lại được phân tán
thành những giọt nhỏ.
• Được sử dụng trong công nghệ vật liệu
vô cơ: tạo hạt, tạo lớp phủ, phẩm màu
dạng pigment. 27
Kỹ thuật phun phân tán (atomization/nebulization)

28
Kĩ thuật tạo hạt từ quá trình phân tán của SCO2

Ứng dụng sử dụng kỹ thuật phân riêng
29
Zeljko Knez, E.W., Particles formation and particle design using supercritical fluids. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 2003. 7: p. 353-361.

ỨNG DỤNG CỦA SCO2
Là quá trình tách một thành phần (chất chiết suất) từ một hỗn hợp (chất nền rắn
hoặc hỗn hợp lỏng) bằng chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn
30

31
Sơ đồ chiết sử dụng SCO2
CHIẾT SIÊU TỚI HẠN (SFE)

32
CHIẾT SIÊU TỚI HẠN (SFE)Dùng CO2 siêu tới hạn (SCO2) ly trích hương liệu:
SCO2 từ compressor qua extractor cuốn
theo hương liệu, -> giảm áp suất để hương
liệu kết tụ lại -> qua separator hương liệu
được giữ lại. CO2 được nén tại compressor
tiếp tục quy trình.

33
CHIẾT SIÊU TỚI HẠN (SFE)Tách caffeine trong cafe và chè:

34
Đặc điểm chiết tách của SCO2
+ Hòa tan ít chlorophyl, sáp, carotenoid.
+ Không hòa tan đường, protein, thuốc trừ sâu,
acid amin,tannin.
Vì vậy, SCO2 khi ly trích caffein trong hạt
cafe thì nó sẽ không làm mất mùi vị của caffein,
hiệu suất cũng cao từ 97-99 % và ko để lại cặn
bã.

35
Mạ- Lớp mạ sáng, bóng, nhẵn hơn nhiều so với phương pháp mạ truyền thống.
Thậm chí khi với cả lớp mạ có độ dày lớn hơn nhiều lần (hình dưới);
- Kích thước độ hạt có thể đạt đến dưới 10nm;

36
MạMột trong những ưu điểm nổi trội của phương pháp mạ SCO2 là có thể thực
hiện quá trình mạ ở trong các khe hở/lỗ chỉ hàng chục nanomet. Kết quả đạt được
là nhờ khả năng khuếch tán của dung dịch mạ trong môi trường SCO2 cao hơn
nhiều so với điều kiện mạ truyền thống.

37
Mạ
- Công nghệ mạ sau siêu tới hạn CO2 cho thấy độ cứng của lớp mạ cao hơn hẳn độ
cứng của lớp mạ truyền thống.
- Quá trình mạ sau siêu tới hạn CO2 cũng không sử dụng bất kỳ một chất phụ gia
nào.
- Cả lớp mạ siêu tới hạn CO2 và sau siêu tới hạn CO2 đều được phát hiện là có chứa
hàm lượng Carbon. Đây có thể là yếu tố làm tăng độ cứng của lớp mạ nickel.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
38
1. Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey .
The Journal of Supercritical Fluids, 2001. 20: p. 179-219
2. Zeljko Knez, E.W., Particles formation and particle design using supercritical fluids. Current Opinion in Solid State and
Materials Science, 2003. 7: p. 353-361.
3. B.Gupta, R., Nanoparticle Technology for Drug Delivery, in Drug and The Phamaceutical sciences, U.B.K., Editor
. 2006, Taylor & Francis Group: New York. p. 51-82.
4. Nam, P. T. S. (2008). Hóa học xanh. Việt Nam, Đại học quốc gia tpHCM.
5. Dũng, N. V. (2012). Tạo hạt submicro acid salicylic sử dụng lưu chất siêu tới hạn, ĐHBK HCM.
6. Minh, N. C. (2010). Nghiên cứu chiết tách caffeine từ lá trà bằng CO2 lỏng ở trạng thái siêu tới hạn, ĐHBK HCM.
7. Phụng, L. T. K. (2009). Ứng dụng kĩ thuật lưu chất siêu tới hạn trong tạo hạt dược phẩm. ĐHBK HCM.
8. Bhardwaj, L. "A review on methodology and application of supercritical fuild technology in pharmaceutical industry."
9. Dvoyashkin, M. "Introduction to supercriticalfluids."

Seminar nhung tien bo trong hoa hoc xanh co2 sieu toi han

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Seminar nhung tien bo trong hoa hoc xanh co2 sieu toi han

Semelhante a Seminar nhung tien bo trong hoa hoc xanh co2 sieu toi han (20)

Mais de Nguyen Thanh Tu Collection

Mais de Nguyen Thanh Tu Collection (20)

Último

Último (20)

Seminar nhung tien bo trong hoa hoc xanh co2 sieu toi han