基本介紹
- 中文名：環境友好型溶劑
- 外文名：Environmentally friendly solvents
- 又稱：綠色溶劑
- 領域：化學
- 相態：液相
- 特點：對環境副作用小
超臨界,流體反應特性,二氧化碳,水,離子液體,
超臨界
流體反應特性
超臨界流體兼有氣體和液體兩者的特點，密度接近於液體，具有與液體相當的溶解能力，可溶解大多數有機物；其粘度和擴散係數類似於氣體，可提高溶質的傳遞速率。
根據超臨界流體是否參與反應，可將超臨界化學反應分為反應介質處於超臨界狀態和反應物處於超臨界狀態兩大類，前者占大多數，後者研究的較少。
超臨界流體反應具有常規條件下所不具備的許多特性：
①超臨界流體對有機物的溶解度大，可使反應在均相條件下進行，消除擴散對反應的影響。
②超臨界流體的溶解度、粘度、介電性能等性質主要取決於其密度，而超臨界流體的密度是溫度和壓力的強函式，因此可通過調節溫度或壓力改變反應的選擇性，或改變反應體系的相態，使催化劑和反應產物的分離變得簡單。
③超臨界流體對有機物的溶解能力強，可溶解導致催化劑失活的有機大分子，延長催化劑壽命。
④超臨界流體的低粘度、高氣體溶解度和高擴散係數，可改善傳遞性質，對快速反應特別是擴散控制的反應和有氣體反應物參與的反應及分離過程十分有利。
二氧化碳
二氧化碳無味、無毒、不燃燒，化學性質穩定，既不會形成光化學煙霧，也不會破壞臭氧層，氣體二氧化碳對液體、固體物質無溶解能力。二氧化碳的臨界溫度為31．06℃，是文獻上所介紹過的超臨界溶劑臨界點最接近常溫的；其臨界壓力為7．39MPa，也比較適中。超I臨界二氧化碳的臨界密度為448kg/m3，，是常用超臨界溶劑中最高的，因此超臨界二氧化碳對有機物有較大的溶解度，如碳原子數小於20的烷烴、烯烴、芳烴、酮、醇等均可溶於其中，但水在超臨界二氧化碳中的溶解度卻很小，使得在近臨界和超l臨界二氧化碳中分離有機物和水十分方便。超臨界二氧化碳溶劑的另一個優點是：其可以通過簡單蒸發成為氣體而被回收，重新作為溶劑循環使用，且其汽化熱比水和大多數有機溶劑都小。這些性質決定了二氧化碳是理想的綠色超臨界溶劑。事實上，超臨界二氧化碳是目前技術最成熟、套用最廣、使用最多的一種超臨界流體。
水
在溫度高於647．3K、壓力大於22．1MPa的超臨界狀態下，水錶現出許多獨特的性質，表3列出了常溫水、過熱水和超臨界水的一些性質。
超臨界水的擴散係數比常溫水高近100倍；粘度大大低於常溫水；密度大大高於過熱水，而接近常溫水。超臨界水錶現為強的非極性，可與烴類等非極性有機物互溶；氧氣、氫氣、氮氣、CO等氣體可以任意比例溶於超臨界水；無機物尤其是鹽類在超臨界水中的溶解度很小。傳遞性質和可混合性是決定反應速率和均一性的重要參數，超臨界水的高溶解能力、高擴散性和低粘度，使得超臨界水中的反應具有均相、快速且傳遞速率快的特點。目前，超臨界水反應涉及重油加氫催化脫硫、納米金屬氧化物的製備、高效信息儲備材料的製備、高分子材料的熱降解、天然纖維素的水解、葡萄糖和澱粉的水解、有毒物質的氧化治理等領域。
離子液體
離子液體由含氮、磷的有機正離子和大的無機負離子組成，在室溫或低溫下為液體。離子液體作溶劑的優點：
①無味、不燃，其蒸氣壓極低，因此可用在高真空體系中，同時可減少因揮發而產生的環境污染問題。
②對有機物和無機物都有良好的溶解性能，可使反應在均相條件下進行，同時可減小設備體積。
③可操作溫度範圍寬(一40—300。C)，具有良好的熱穩定性和化學穩定性，易與其他物質分離，可以循環使用。
④表現出Br6nsted、Lewis、Franklin酸的酸性，且酸強度可調。
上述優點使得離子液體對於許多有機化學反應來說都是良好的溶劑。離子液體已經在諸如聚合反應、選擇性烷基化和胺化反應、醯基化反應、酯化反應、化學鍵的重排反應、室溫和常壓下的催化加氫反應、烯烴的環氧化反應、電化學合成、支鏈脂肪酸的製備等方面得到套用，並顯示出反應速率快、轉化率高、反應的選擇性高、催化體系可循環重複使用等優點。此外，離子液體在溶劑萃取、物質的分離和純化、廢舊高分子化合物的回收、燃料電池和太陽能電池、工業廢氣中二氧化碳的提取、地質樣品的溶解、核燃料和核廢料的分離與處理等方面也顯示出潛在的套用前景。
