Süperkritik sıvı - Supercritical fluid

Süperakışkan veya süper kritik akış ile karıştırılmamalıdır .

Bir süper kritik akışkan ( SCF ), farklı sıvı ve gaz fazlarının olmadığı, ancak onu bir katıya sıkıştırmak için gereken basıncın altındaki kritik noktasının üzerinde bir sıcaklık ve basınçta olan herhangi bir maddedir . Bir gaz gibi gözenekli katılardan dışarı taşabilir ve bu tür malzemelerden sıvı geçişini yavaşlatan kütle aktarım sınırlamalarının üstesinden gelebilir . SCF etme kabiliyetleri, gazlara karşı çok daha üstündürler çözünmesi sıvı ya da katı gibi malzemeleri. Ek olarak, kritik noktaya yakın, basınç veya sıcaklıktaki küçük değişiklikler, yoğunlukta büyük değişikliklere neden olur ve süper kritik bir akışkanın birçok özelliğinin "ince ayarlanmasına" izin verir.

Fazla sıvılar meydana ortamlar arasında gaz devleri Jüpiter ve Satürn , karasal gezegen Venüs ve muhtemelen olanlarda buz devleri Uranüs ve Neptün . Süperkritik su, siyah sigara içenlerden çıkan su gibi , bir tür su altı hidrotermal menfezi gibi Dünya'da bulunur . Bir dizi endüstriyel ve laboratuvar işleminde organik çözücülerin yerine kullanılırlar . Karbondioksit ve su en yaygın olarak kullanılan süper kritik akışkanlardır; genellikle sırasıyla kafeinsizleştirme ve güç üretimi için kullanılırlar .

Özellikler

Genel olarak, süper kritik akışkanlar, bir gaz ve bir sıvınınkiler arasında özelliklere sahiptir. Tablo 1'de, süper kritik akışkanlar olarak yaygın olarak kullanılan bazı maddeler için kritik özellikler gösterilmektedir.

Tablo 1. Çeşitli çözücülerin kritik özellikleri
çözücü Moleküler kütle Kritik sıcaklık kritik basınç kritik yoğunluk
g/mol K MPa ( atm ) g / cm 3
Karbondioksit (CO 2 ) 44.01 304.1 7,38 (72,8) 0.469
Su (H 2 O) † 18.015 647.096 22.064 (217.755) 0.322
Metan (CH 4 ) 16.04 190.4 4.60 (45.4) 0.162
Etan (C 2 H 6 ) 30.07 305.3 4,87 (48,1) 0.203
Propan (C 3 H 8 ) 44.09 369.8 4,25 (41.9) 0.217
Etilen (C 2 H 4 ) 28.05 282.4 5.04 (49.7) 0.215
Propilen (C 3 H 6 ) 42.08 364.9 4.60 (45.4) 0.232
Metanol (CH 3 OH) 32.04 512,6 8,09 (79,8) 0.272
Etanol (Cı- 2 , H 5 , OH) 46.07 513.9 6.14 (60.6) 0,276
Aseton (Cı- 3 , H 6 O) 58.08 508.1 4,70 (46,4) 0.278
Azot oksit (N 2 O) 44.013 306.57 7,35 (72,5) 0.452

†Kaynak: Uluslararası Su ve Buhar Özellikleri Derneği ( IAPWS )

Tablo 2, tipik sıvılar, gazlar ve süper kritik akışkanlar için yoğunluk, yayılma ve viskoziteyi gösterir.

Tablo 2. Gazlar, süper kritik akışkanlar ve sıvıların karşılaştırılması
Yoğunluk (kg/m 3 ) Viskozite ( µPa·s ) Yayılma (mm 2 /s)
gazlar 1 10 1-10
süper kritik akışkanlar 100–1000 50-100 0,01–0,1
sıvılar 1000 500–1000 0.001

Ayrıca, sıvı/gaz faz sınırı olmadığı için süper kritik bir akışkanda yüzey gerilimi yoktur. Akışkanın basıncını ve sıcaklığını değiştirerek, özellikler daha sıvı benzeri veya daha fazla gaz benzeri olacak şekilde "ayarlanabilir". En önemli özelliklerden biri, malzemenin sıvı içindeki çözünürlüğüdür. Süper kritik bir akışkandaki çözünürlük, akışkanın yoğunluğuyla (sabit sıcaklıkta) artma eğilimindedir. Yoğunluk basınçla arttığından, çözünürlük basınçla artma eğilimindedir. Sıcaklık ile ilişki biraz daha karmaşıktır. Sabit yoğunlukta, çözünürlük sıcaklıkla artar. Bununla birlikte, kritik noktaya yakın, sıcaklıktaki hafif bir artışla yoğunluk keskin bir şekilde düşebilir. Bu nedenle, kritik sıcaklığa yakın, çözünürlük genellikle artan sıcaklıkla düşer, sonra tekrar yükselir.

Karışımlar

Tipik olarak, süper kritik akışkanlar birbirleriyle tamamen karışabilir , böylece ikili karışım, karışımın kritik noktası aşılırsa tek bir gaz fazı oluşturur. Bununla birlikte, bir bileşenin diğerinden çok daha uçucu olduğu, bazı durumlarda yüksek basınçta ve bileşen kritik noktalarının üzerindeki sıcaklıklarda iki karışmaz gaz fazı oluşturan sistemlerde istisnalar bilinmektedir. Bu davranış örneğin N 2 -NH 3 , NH 3 -CH 4 , SO 2 -N 2 ve n-bütan-H 2 O sistemlerinde bulunmuştur.

İkili bir karışımın kritik noktası , iki bileşenin kritik sıcaklık ve basınçlarının aritmetik ortalaması olarak tahmin edilebilir.

T C (karışımı) = (mol fraksiyonu bir ) x T C ( A ) + (mol fraksiyonu B ) x T C ( B ) .

Daha fazla doğruluk için kritik nokta , Peng-Robinson gibi durum denklemleri veya grup katkı yöntemleri kullanılarak hesaplanabilir . Yoğunluk gibi diğer özellikler de durum denklemleri kullanılarak hesaplanabilir.

Faz diyagramı

Şekil 1. Karbondioksit basınç-sıcaklık faz diyagramı
Şekil 2. Karbondioksit yoğunluk-basınç faz diyagramı

Şekil 1 ve 2, bir faz diyagramının iki boyutlu projeksiyonlarını göstermektedir . Basınç-sıcaklık faz diyagramında (Şekil 1) kaynama eğrisi gaz ve sıvı bölgesini ayırır ve sıvı ve gaz fazlarının tek bir süper kritik faz haline gelmek üzere kaybolduğu kritik noktada sona erer.

Tek bir fazın görünümü, karbon dioksit için yoğunluk-basınç faz diyagramında da gözlemlenebilir (Şekil 2). Kritik sıcaklığın oldukça altında, örneğin 280 K, basınç arttıkça gaz sıkışır ve sonunda (40 bar'ın biraz üzerinde ) yoğunlaşarak çok daha yoğun bir sıvıya dönüşür, bu da hatta (dikey noktalı çizgi) süreksizliğe neden olur. Sistem dengede 2 fazdan oluşur, yoğun bir sıvı ve düşük yoğunluklu bir gaz. Kritik sıcaklığa (300 K) yaklaşıldığında, dengedeki gazın yoğunluğu artar ve sıvının yoğunluğu düşer. Kritik noktada (304,1 K ve 7,38 MPa (73,8 bar)) yoğunluk farkı yoktur ve 2 faz tek bir akışkan faz haline gelir. Bu nedenle kritik sıcaklığın üzerinde bir gaz basınçla sıvılaştırılamaz. Kritik sıcaklığın (310 K) biraz üzerinde, kritik basınç civarında, hat neredeyse dikeydir. Basınçtaki küçük bir artış, süper kritik fazın yoğunluğunda büyük bir artışa neden olur. Diğer birçok fiziksel özellik de kritik noktaya yakın basınçla büyük gradyanlar gösterir, örneğin viskozite , bağıl geçirgenlik ve çözücü kuvveti, bunların tümü yoğunlukla yakından ilişkilidir. Daha yüksek sıcaklıklarda, sıvı, Şekil 2'de görülebileceği gibi, daha doğrusal bir yoğunluk/basınç ilişkisi ile daha çok ideal bir gaz gibi davranmaya başlar. 400 K'de karbon dioksit için yoğunluk basınçla neredeyse doğrusal olarak artar.

Birçok basınçlı gaz aslında süper kritik akışkanlardır. Örneğin, nitrojen, 126,2 K (−147 °C) ve 3,4 MPa (34 bar) kritik bir noktaya sahiptir. Bu nedenle, bu basıncın üzerindeki bir gaz silindirindeki nitrojen (veya sıkıştırılmış hava) aslında süper kritik bir akışkandır. Bunlar daha çok kalıcı gazlar olarak bilinir. Oda sıcaklığında, bunlar da kendi kritik sıcaklığından daha yüksek olduğundan, bu nedenle CO benzer hemen hemen ideal bir gaz olarak davranan 2 üzerinde, 400 K'da. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda bir sıvı veya katı üretmek için gaz devleri içinde olduğu gibi yerçekimi basıncı gerektiren kritik sıcaklıklarının altına soğutulmadıkça mekanik basınçla sıvılaştırılamazlar . Kritik sıcaklığın üzerinde, yükseltilmiş basınçlar, SCF'nin sıvı benzeri yoğunluk ve davranış sergilemesine yetecek kadar yoğunluğu artırabilir. Erime eğrisi, P/T faz diyagramındaki kritik noktanın sağına doğru uzandığı için, çok yüksek basınçlarda, bir SCF katı halinde sıkıştırılabilir. Basınçlı süper kritik CO sıkıştırmak için gerekli olsa da 2 katı halinde 570 MPa kadar düşük, gerekli olan süperkritik su 14,000 MPa'dır katılaşmaya, sıcaklığa bağlı olarak, olabilir.

Fisher-Widom hattı , Widom hattı veya Frenkel hattı süper kritik akışkan içindeki sıvı benzeri, gaz benzeri durumlar ayırt izin termodinamik kavramdır.

Son yıllarda, süper kritik akışkanların çeşitli özelliklerinin araştırılmasına yönelik önemli bir çaba sarf edilmiştir. Bu, 1822'de Baron Charles Cagniard de la Tour'un yüksek sıcaklıkta çeşitli sıvılarla dolu sızdırmaz bir silah namlusunda sesin süreksizliklerini içeren deneyler yaparken süper kritik akışkanları keşfettiği uzun bir geçmişe sahip heyecan verici bir alandır . Daha yakın zamanlarda, süper kritik akışkanlar, çiçeklerden çiçek kokusunun ekstraksiyonundan kafeinsiz kahve, fonksiyonel gıda bileşenleri, farmasötikler, kozmetikler, polimerler, tozlar, biyo- ve fonksiyonel ürünler gibi gıda bilimindeki uygulamalara kadar çeşitli alanlarda uygulama bulmuştur. malzemeler, nano sistemler, doğal ürünler, biyoteknoloji, fosil ve biyo-yakıtlar, mikro elektronik, enerji ve çevre. Son on yılın heyecan ve ilgisinin çoğu, ilgili deneysel araçların gücünü artırmada kaydedilen muazzam ilerlemeden kaynaklanmaktadır. Yeni deneysel yöntemlerin geliştirilmesi ve mevcut olanların iyileştirilmesi, akışkanların dinamik özelliklerine odaklanan son araştırmalarla bu alanda önemli bir rol oynamaya devam ediyor.

Doğal oluşum

hidrotermal sirkülasyon

Bir siyah içen , hidrotermal havalandırma türüdür
Ayrıca bakınız: Hidrotermal sirkülasyon

Hidrotermal sirkülasyon, sıvının ısındığı ve konveksiyona başladığı her yerde yerkabuğunda meydana gelir. Bu akışkanların, porfir bakır yataklarının oluşumu veya deniz tabanında deniz suyunun yüksek sıcaklıkta sirkülasyonu gibi bir dizi farklı ortamda süper kritik koşullara ulaştığı düşünülmektedir. Okyanus ortası sırtlarında, bu sirkülasyon en çok "kara sigara içenler" olarak bilinen hidrotermal menfezlerin ortaya çıkmasıyla kendini gösterir. Bunlar, 400 °C'ye kadar sıvıları tahliye eden sülfit ve sülfat minerallerinin büyük (metre yüksekliğinde) bacalarıdır. Akışkanlar, akışkandaki çözünmüş metallerin çökelmesi nedeniyle büyük siyah dalgalı duman bulutları gibi görünür. Bu havalandırma alanlarının birçoğunun derinlikte kritik üstü koşullara ulaşması muhtemeldir, ancak çoğu deniz tabanına ulaştıklarında kritik altı olmak için yeterince soğurlar. Belirli bir havalandırma sahası olan Turtle Pits, havalandırma sahasında kısa bir süper kritiklik dönemi sergiledi. Cayman Çukuru'ndaki başka bir site olan Beebe'nin havalandırma deliğinde sürekli süper kritiklik gösterdiği düşünülmektedir.

gezegen atmosferleri

Venüs'ün atmosferi %96,5 karbondioksit ve %3,5 azottan oluşur. Yüzey basıncı 9,3 MPa (93 bar) ve yüzey sıcaklığı 735 K olup, her iki ana bileşenin kritik noktalarının üzerindedir ve yüzey atmosferini süper kritik bir akışkan haline getirir.

Güneş sisteminin gaz devi gezegenlerinin iç atmosferleri, kritik noktalarının çok üzerindeki sıcaklıklarda esas olarak hidrojen ve helyumdan oluşur. Jüpiter ve Satürn'ün gazlı dış atmosferleri , yoğun sıvı iç ortama sorunsuz bir şekilde geçiş yaparken, Neptün ve Uranüs'ün geçiş bölgelerinin doğası bilinmemektedir. Güneş dışı gezegen Gliese 876 d' nin teorik modelleri , dibinde bir katı yüksek basınçlı su buzu tabakası olan bir basınçlı, süper kritik akışkan su okyanusu yerleştirdi.

Uygulamalar

Süper kritik sıvı ekstraksiyonu

Süper kritik akışkan ekstraksiyonunun (sıvı ekstraksiyonu ile karşılaştırıldığında) avantajları, süper kritik akışkanlarla ilişkili düşük viskoziteler ve yüksek yayılımlar nedeniyle nispeten hızlı olmasıdır. Ekstraksiyon, ortamın yoğunluğunu kontrol ederek bir dereceye kadar seçici olabilir ve ekstrakte edilen materyal, basitçe basınçsız hale getirilerek kolayca geri kazanılır, bu da süper kritik akışkanın gaz fazına dönmesine ve çok az solvent kalıntısı bırakarak buharlaşmasına izin verir. Karbondioksit en yaygın süper kritik çözücüdür. Yeşil kahve çekirdeklerinin kafeinsizleştirilmesi , bira üretimi için şerbetçiotu ekstraksiyonu ve bitkilerden uçucu yağlar ve farmasötik ürünlerin üretimi için büyük ölçekte kullanılır . Birkaç laboratuvar test yöntemi , geleneksel çözücüler kullanmak yerine bir ekstraksiyon yöntemi olarak süper kritik sıvı ekstraksiyonunun kullanımını içerir .

Süperkritik sıvı ayrışması

Süper kritik su, biyokütlenin süperkritik su ile gazlaştırılması yoluyla biyokütleyi ayrıştırmak için kullanılabilir. Bu tür biyokütle gazlaştırması, verimli bir yanma cihazında kullanılmak üzere hidrokarbon yakıtları üretmek veya bir yakıt hücresinde kullanılmak üzere hidrojen üretmek için kullanılabilir. İkinci durumda, hidrojen verimi, suyun genel reaksiyonda hidrojen sağlayan bir katılımcı olduğu buhar reformasyonu nedeniyle biyokütlenin hidrojen içeriğinden çok daha yüksek olabilir.

Kuru temizleme

Kuru temizleme için PERC ( perkloretilen ) veya diğer istenmeyen solventler yerine süperkritik karbon dioksit (SCD) kullanılabilir . Süper kritik karbon dioksit, bazen intercalates SCD basınçtan arındırılır düğmeleri ve içine, düğme pop veya kopabilir. Karbondioksitte çözünür deterjanlar, çözücünün çözücü gücünü artırır. CO 2 bazlı kuru temizleme ekipmanı , düğmelere zarar vermemek için süper kritik CO 2 değil sıvı CO 2 kullanır .

süperkritik sıvı kromatografisi

Süper kritik akışkan kromatografisi (SFC), yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) ve gaz kromatografisinin (GC) birçok avantajını birleştirdiği analitik ölçekte kullanılabilir . Uçucu olmayan ve termal olarak kararsız analitlerle (GC'den farklı olarak) kullanılabilir ve evrensel alev iyonizasyon dedektörüyle (HPLC'den farklı olarak) kullanılabilir ve ayrıca hızlı difüzyon nedeniyle daha dar tepe noktaları üretebilir. Pratikte, SFC tarafından sunulan avantajlar, kiral ayırmalar ve yüksek moleküler ağırlıklı hidrokarbonların analizi gibi birkaç durum dışında, yaygın olarak kullanılan HPLC ve GC'nin yerini almaya yeterli olmamıştır . Üretim için verimli hazırlayıcı simüle edilmiş hareketli yatak üniteleri mevcuttur. Nihai ürünlerin saflığı çok yüksektir, ancak maliyeti onu yalnızca farmasötikler gibi çok yüksek değerli malzemeler için uygun hale getirir.

kimyasal reaksiyonlar

Reaksiyon çözücüsünün koşullarının değiştirilmesi, ürünün uzaklaştırılması için fazların ayrılmasına veya reaksiyon için tek fazın ayrılmasına izin verebilir. Hızlı difüzyon, difüzyon kontrollü reaksiyonları hızlandırır. Sıcaklık ve basınç, örneğin belirli bir kiral izomerin verimini geliştirmek için tercih edilen yollarda reaksiyonu ayarlayabilir . Geleneksel organik çözücülere göre önemli çevresel faydalar da vardır. Süper kritik koşullarda gerçekleştirilir endüstriyel sentez ait olanlar polietilen süperkritik gelen eten , izopropil alkol , süper kritik gelen propen , 2-bütanol , süper kritik gelen büten ve amonyak bir süper kritik karışımından azot ve hidrojen . Geçmişte, metanol sentezi ve termal (katalitik olmayan) yağ parçalaması dahil olmak üzere, diğer reaksiyonlar endüstriyel olarak süper kritik koşullarda gerçekleştirildi . Etkili katalizörlerin geliştirilmesi nedeniyle, bu iki işlemin gerekli sıcaklıkları düşürülmüştür ve artık süper kritik değildir.

Emprenye ve boyama

Emprenye, özünde, özütlemenin tersidir. Bir madde süper kritik akışkan içinde çözülür, çözelti katı bir alt tabakadan akar ve alt tabaka üzerinde biriktirilir veya içinde çözülür. Polyester gibi polimer elyaflar üzerinde dispers (iyonik olmayan) boyalar kullanılarak kolaylıkla gerçekleştirilen boyama, bunun özel bir durumudur. Karbondioksit ayrıca birçok polimerde çözünür, onları önemli ölçüde şişirir ve plastikleştirir ve difüzyon sürecini daha da hızlandırır.

Nano ve mikro parçacık oluşumu

Ayrıca bakınız: mikronizasyon

Dar bir boyut dağılımına sahip bir maddenin küçük parçacıklarının oluşumu, farmasötik ve diğer endüstrilerde önemli bir süreçtir. Süperkritik akışkanlar , seyreltme, basınçsızlaştırma veya bunların bir kombinasyonu ile bir çözünen maddenin doyma noktasını hızla aşarak bunu başarmanın birkaç yolunu sağlar . Bu işlemler, süper kritik akışkanlarda sıvılara göre daha hızlı gerçekleşir, kristal büyümesi üzerinde çekirdeklenmeyi veya spinodal ayrışmayı teşvik eder ve çok küçük ve düzenli boyutta parçacıklar verir. Son zamanlardaki süper kritik akışkanlar, partikülleri 5-2000 nm aralığına kadar azaltma kabiliyeti göstermiştir.

Farmasötik kristallerin üretimi

Süperkritik akışkanlar, farmasötik kristaller olarak adlandırılan API'lerin (Aktif Farmasötik Bileşenler) yeni kristal formlarının üretilmesi için yeni bir ortam görevi görür. Süperkritik akışkan teknolojisi, geleneksel tekniklerle elde edilmesi zor hatta imkansız olan parçacıkların tek adımlı üretilmesine izin veren yeni bir platform sunar. Süper kritik CO: saf ve kurutuldu yeni cocrystals üretilmesi (kristal kafes içinde API ve bir veya daha fazla konformerleri ihtiva eden kristal moleküler kompleksleri) farklı süper kritik akışkan özelliklerini kullanarak, SCF'lerin benzersiz özelliklerinden dolayı elde edilebilir 2 çözücü gücü, anti-çözücü etkisi ve atomizasyon geliştirmesi.

süper kritik kurutma

Ayrıca bakınız: Kritik nokta kurutma

Süperkritik kurutma , yüzey gerilimi etkileri olmadan çözücüyü uzaklaştırma yöntemidir. Bir sıvı kurudukça, yüzey gerilimi katı içindeki küçük yapılar üzerinde sürüklenerek bozulma ve büzülmeye neden olur. Süperkritik koşullar altında yüzey gerilimi yoktur ve süperkritik akışkan bozulma olmadan uzaklaştırılabilir. Süper kritik kurutma, aerojellerin üretim sürecinde ve arkeolojik numuneler ve elektron mikroskobu için biyolojik numuneler gibi hassas malzemelerin kurutulmasında kullanılır .

Süper kritik su oksidasyonu

Süper kritik su oksidasyonu , tehlikeli atıkları oksitlemek için bir ortam olarak süper kritik suyu kullanır ve yanmanın üretebileceği toksik yanma ürünlerinin üretimini ortadan kaldırır.

Oksitlenecek atık ürün, moleküler oksijen (veya bozunma üzerine oksijeni bırakan bir oksitleyici madde, örneğin hidrojen peroksit ) ile birlikte süper kritik su içinde çözülür ve bu noktada oksidasyon reaksiyonu meydana gelir.

Süperkritik su hidrolizi

Süperkritik hidroliz , tüm biyokütle polisakkaritlerinin yanı sıra ilgili lignini süperkritik koşullar altında sadece su ile temas ettirerek düşük moleküler bileşiklere dönüştürme yöntemidir. Süper kritik su, bir çözücü, bağ bozan termal enerji tedarikçisi, bir ısı transfer maddesi ve bir hidrojen atomu kaynağı olarak görev yapar. Tüm polisakkaritler, bir saniye veya daha kısa sürede kantitatife yakın verimle basit şekerlere dönüştürülür. Ligninin alifatik halkalar arası bağlantıları da sudan kaynaklanan hidrojen tarafından stabilize edilen serbest radikallere kolayca bölünür. Ligninin aromatik halkaları kısa reaksiyon sürelerinden etkilenmez, böylece lignin türevli ürünler düşük moleküler ağırlıklı karışık fenollerdir. Bölünme için gereken çok kısa reaksiyon sürelerinden yararlanmak için sürekli bir reaksiyon sistemi tasarlanmalıdır. Süper kritik bir duruma ısıtılan su miktarı böylece en aza indirilir.

Süper kritik su gazlaştırma

Süper kritik su gazlaştırma , sulu biyokütle akımlarını temiz suya ve H 2 , CH 4 , CO 2 , CO vb. gazlara dönüştürmek için süper kritik suyun faydalı etkisinden yararlanma işlemidir .

Güç üretiminde süper kritik akışkan

Verim a ısı motoru ısı kaynağı ve lavabo (arasındaki sıcaklık farkı ile, sonuçta bağlıdır Carnot devresi ). Elektrik santrallerinin verimliliğini artırmak için çalışma sıcaklığı yükseltilmelidir. Çalışma sıvısı olarak suyu kullanmak, onu süper kritik koşullara götürür. Mevcut teknoloji kullanılarak kritik altı operasyon için verimlilik yaklaşık %39'dan yaklaşık %45'e yükseltilebilir. Süper kritik su reaktörleri (SCWR'ler), benzer termal verimlilik kazanımları sunan umut verici gelişmiş nükleer sistemlerdir. Karbondioksit, benzer verimlilik kazanımlarıyla süperkritik çevrimli nükleer santrallerde de kullanılabilir. Kömürle çalışan birçok süper kritik buhar jeneratörü tüm dünyada çalışır durumda ve geleneksel buhar santrallerinin verimliliğini artırdı.

Biyodizel üretimi

Bitkisel yağın biyodizele dönüştürülmesi , trigliseridin metil ester artı gliserole dönüştürüldüğü bir transesterifikasyon reaksiyonu yoluyla gerçekleşir . Bu genellikle metanol ve kostik veya asit katalizörleri kullanılarak yapılır , ancak bir katalizör olmadan süper kritik metanol kullanılarak da gerçekleştirilebilir. Biyodizel üretimi için süper kritik metanol kullanma yöntemi ilk olarak Saka ve çalışma arkadaşları tarafından incelenmiştir. Bu, besleme stoklarının (özellikle kullanılmış yemeklik yağ) daha geniş bir su içeriğine ve aralığına izin verme avantajına sahiptir, ürünün katalizörü çıkarmak için yıkanması gerekmez ve sürekli bir işlem olarak tasarlanması daha kolaydır.

Gelişmiş yağ geri kazanımı ve karbon yakalama ve depolama

Olgun petrol sahalarında petrol geri kazanımını arttırmak için süper kritik karbon dioksit kullanılır . Aynı zamanda, gelişmiş geri kazanım yöntemlerini karbon tutma ile birleştirmek için “ temiz kömür teknolojisi ” kullanma olasılığı vardır . CO 2 diğerinden ayrılır baca gazları muhtemelen verimi geliştirmek için petrol alanları mevcut içine, jeolojik depolama cihazına süperkritik duruma sıkıştırılmış, ve enjekte edilebilir.

Şu anda, fosil CO izole sadece şemaları 2 doğal aslında gaz kullanımının karbon depolama, (örneğin, gelen Sleipner'de gaz alanında ) ancak önce veya sonra yanma CO içeren gelecek CCS programları için birçok planlar vardır 2 . CO miktarının azaltılması olasılığı da bulunmaktadır 2 kullanılarak atmosferde biyokütle güç üretmek ve CO tecrit 2 üretilir.

Gelişmiş jeotermal sistem

Ana madde: Gelişmiş jeotermal sistem § CO2 EGS

Jeotermal çalışma akışkanı olarak su yerine süperkritik karbondioksit kullanımı incelenmiştir.

Soğutma

Süper kritik karbon dioksit, transkritik çevrimi kullanan yeni, CFC / HFC içermeyen ev tipi ısı pompalarında kullanılan kullanışlı bir yüksek sıcaklıklı soğutucu olarak da ortaya çıkmaktadır . Bu sistemler, Asya'da halihazırda başarılı bir şekilde pazarlanan süper kritik karbondioksit ısı pompaları ile sürekli geliştirme sürecinden geçmektedir. EcoCute Japonya'dan sistem ilk başarılı yüksek sıcaklık kullanma suyu ısı pompaları arasında.

süperkritik sıvı biriktirme

Süper kritik akışkanlar, fonksiyonel nano yapılı filmleri ve nanometre boyutundaki metal parçacıklarını yüzeylere yerleştirmek için kullanılabilir. Kimyasal buhar biriktirmede kullanılan vakum sistemlerine kıyasla sıvıdaki yüksek yayılımlar ve öncül konsantrasyonları, birikmenin yüzey reaksiyon hızı sınırlı bir rejimde gerçekleşmesine izin vererek, kararlı ve düzgün arayüzey büyümesi sağlar. Bu, daha güçlü elektronik bileşenlerin geliştirilmesinde çok önemlidir ve bu şekilde biriktirilen metal partiküller, kimyasal sentez ve elektrokimyasal reaksiyonlar için de güçlü katalizörlerdir. Ek olarak, çözeltideki yüksek öncül taşıma oranları nedeniyle, kimyasal buhar biriktirme altında sistemin çıkışı yakınında tükenme sergileyecek ve ayrıca dendritler gibi kararsız arayüzey büyüme özellikleri ile sonuçlanması muhtemel olan yüksek yüzey alanlı parçacıkları kaplamak mümkündür. . Sonuç, bu boyut ölçeğinde partikül kaplama için diğer en iyi araç olan atomik katman biriktirmesinden çok daha hızlı oranlarda biriktirilen çok ince ve tek biçimli filmlerdir .

Antimikrobiyal özellikler

CO 2 yüksek basınçlarda sahip antimikrobiyal özellikler. Çeşitli uygulamalar için etkinliği gösterilmiş olsa da, 60 yıldan fazla bir süredir araştırılmış olmasına rağmen inaktivasyon mekanizmaları tam olarak anlaşılamamıştır.

Tarih

1822'de Baron Charles Cagniard de la Tour , ünlü top namlusu deneylerinde bir maddenin kritik noktasını keşfetti . Çeşitli sıcaklıklarda sıvılarla dolu kapalı bir topla yuvarlanan çakmaktaşı topun sesindeki süreksizlikleri dinleyerek kritik sıcaklığı gözlemledi. Bu sıcaklığın üzerinde sıvı ve gaz fazlarının yoğunlukları eşitlenir ve aralarındaki fark ortadan kalkar ve tek bir süper kritik sıvı fazı oluşur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar