Süper kritik karbondioksit

Karbondioksitin faz diyagramı (ölçeksiz)
Kritik noktada karbondioksit

Süper kritik karbondioksit (aynı zamanda süper kritik karbondioksit veya scCO 2 , İngilizce süper kritik ), kritik sıcaklığının ve basıncının üzerinde sıvı halde bulunan karbondioksittir .

özellikleri

Süper kritik halde karbondioksit özellikleri agregasyonu kişilerce arasında bulunan gaz ve sıvı . Bu nedenle standart koşullar altındaki özelliklerden önemli ölçüde farklıdırlar . Süper kritik karbondioksit bir sıvı kadar yoğundur , ancak bir gazla aynı viskoziteye sahiptir .

Süperkritik CO 2 basınç ve sıcaklık üstünde olduğunda meydana kritik nokta P c fazla 304,13 bir sıcaklıkta, karbon dioksit, yani için  K (30.980  ° C ) ve 7.375 üzerinde bir basınçta  MPa (73.75  bar ). Kritik molar hacim 94 cm 3 mol -1'dir .

Çözücü özellikleri, nispeten geniş bir aralıkta ayarlanabilen yoğunluğa büyük ölçüde bağlıdır. Daha yüksek yoğunluk, çoğu maddenin çözünürlüğünü artırır.

kullanım

Kolayca temin edilebildiği, toksik olmadığı ve çözünmüş maddelerden ayrılması kolay olduğu için süper kritik karbondioksit, çok çeşitli uygulamalar için umut verici bir çözücüdür.

Akışkanlığı sayesinde süper kritik karbondioksit son derece çevik bir maddedir. Bu nedenle, bu diğer maddelerin nüfuz ve endüstride kullanılan maddenin çıkarılması ya da distraksiyon madde (z. B. Kafeinsizleştirme arasında kahve yüksek bir çözünürlüğe sahip olduğu için kullanılır). Sürecin ilerlemesi, örneğin , NIR teknolojisi kullanılarak çevrimiçi olarak izlenebilir. 2007 yılında, kafeinsiz kahvelerin beşte biri süper kritik karbondioksit ile ekstraksiyon yoluyla yapıldı. Bununla birlikte, aynı zamanda bir köpükleştirici madde, soğutucu ve çözücü olarak çeşitli başka endüstriyel işlemler için de kullanılmaktadır .

Organik örnekler nazikçe kurutulabilir süper kritik CO ile 2 (ör için tarama elektron mikroskopisi ). Numuneler ilk çapraz örgülü, su yavaş yavaş bir çözücü (genelde ile değiştirilen olarak aseton ) ve aseton bir tahliye süperkritik CO ile 2 . Bu prosedürün bir sonucu olarak, yapılar büyük ölçüde korunur ve yalnızca birkaç eser ortaya çıkar. Süreç, kritik nokta kurutma veya süper kritik kurutma olarak adlandırılır .

Son çalışmalar, süper kritik karbondioksitin biyolojik malzeme ve tıbbi aletlerin sterilizasyonu için etkili bir alternatif olduğunu göstermiştir . İşlem, hafif koşullar altında gerçekleşir ve ölü aşıların morfolojisini ve protein profilini korur . Laboratuvar ölçeğinde süper kritik karbondioksit, toprakta ve katı atıkta polisiklik aromatik hidrokarbonların belirlenmesinde ve tortu, uçucu kül, su ve diğer ortamlarda ekstrakte edilebilir hidrokarbonların belirlenmesinde ekstrakte edici olarak kullanılmıştır.

Süper kritik karbondioksit ile petrolün yataklardan deşarjı önemli ölçüde artırılabildiğinden, 30 yılı aşkın süredir gelişmiş petrol geri kazanımı yoluyla petrol aramalarında kullanılmaktadır . Yer altına planlanan karbondioksit transferinde bile ( sekestrasyon ), enjekte edilen gaz birçok durumda basınç ve sıcaklık koşulları nedeniyle süper kritik bir durumda olacaktır.

Aktif yanardağ bölgelerinde bile, karbondioksitin 1 km veya daha fazla derinliklerde süper kritik durumda olduğu varsayılmalıdır. Süper kritik karbondioksit kullanımı, 4 km veya daha fazla derinliklerde kuru kayaların jeotermal kullanımında düşünülebilir . Burada süper kritik karbondioksit suya göre avantajlara sahiptir ve bu da toplamda% 30 daha iyi bir enerji dengesi sağlar .

2006'dan beri süper kritik karbondioksit, özel müşteriler için ticari temizlikte de kullanılıyordu , ancak toplama noktalarının sayısı 2007'nin sonunda Almanya'da birkaç düzine ile sınırlıydı. Çözücü karbondioksit çok daha çevre dostu bir kimyasal temizlik sağladığından, Blue Angel (Jury Umweltzeichen, RAL-UZ 126) vardır.

Günlüğüne göre Endüstri ve Mühendislik Kimyası Araştırma , fizikçi Nabil Lawandy öğretir, at Brown Üniversitesi , ABD, sahip banknotlar yeniden kullanılabilir yerine parçalama tarafından tahrip ediliyor, böylece süperkritik karbondioksit ile banknotların temizlenmesi patentini. Şu anda (2014) iki G-8 merkez bankası sistemi test etmeye başlayacak.

Diğer bir yaklaşım, türbinlerde elektrik depolamak ve üretmek için bir ortam olarak kullanılmasıdır .

Analitikte kullanın

Süper kritik karbondioksit, süper kritik akışkan kromatografisinde hareketli faz olarak kullanılır .

Edebiyat

İnternet linkleri

Bireysel kanıt

  1. ↑ Peter W. Atkins, Julio De Paula: Kısa ders kitabı fiziksel kimya . 4. baskı. Wiley-VCH, Weinheim 2006, ISBN 978-3-527-31807-0 , s. 216 .
  2. ↑ David R. Lide (Ed.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . 89. baskı. (İnternet sürümü: 2009), CRC Press / Taylor ve Francis, Boca Raton, FL, Critical Constants, s. 6-44.
  3. ↑ Ölçüm hücresi enerji tasarrufu sağlar: Doğal maddelerin ekstraksiyonunda ve temizliğinde kullanın . www.analytica-world.com. Erişim tarihi: Kasım 23, 2009.
  4. ↑ Heike Scharnhop: Kahve bileşenlerinin fraksiyonasyonu ve izolasyonu için yüksek hızlı ters akım kromatografisinin uygulanması . Cuvillier Verlag, Göttingen 2007, ISBN 978-3-86727-417-3 , s. 11 ( Google kitap aramada sınırlı önizleme - ayrıca tez, TU Braunschweig).
  5. ↑ Björn Thorleif Berger: Dispersiyon polimerizasyonu için bir reaksiyon ortamı olarak süper kritik karbondioksit. Tez Mainz Üniversitesi, 2000, urn : nbn: de: hebis: 77-764 .
  6. ↑ Angela White, David Burns, Tim W. Christensen: Süper kritik karbondioksit kullanarak etkili terminal sterilizasyonu . In: Journal of Biotechnology . bant 123 , hayır. 4 , 2006, s. 504-515 , doi : 10.1016 / j.jbiotec.2005.12.033 ( PDF ).
  7. ↑ Valérie Camel: Katı matrisler için son ekstraksiyon teknikleri - süper kritik sıvı ekstraksiyonu, basınçlı sıvı ekstraksiyonu ve mikrodalga destekli ekstraksiyon: potansiyelleri ve tuzakları. İçinde: Analist . Cilt 126, sayfa 1182-1193, doi: 10.1039 / B008243K .
  8. ↑ Karbondioksit temizleme hizmeti, RAL-UZ 126. 15 Ağustos 2018'de alındı .
  9. ↑ Christoph Behrens: Araştırmacılar kara para aklama makinesini icat ediyor. İçinde: Süddeutsche.de. 4 Ocak 2014.
  10. ↑ David Talbot: Mini türbinin tüm şehri beslemesi gerekiyordu. In: Heise Online . 28 Nisan 2016.