экстракция "сверхкритическая"
ЭКСТРАКЦИЯ "СВЕРХКРИТИЧЕСКАЯ" (сверхкритическая флюидная экстракция, "газовая" экстракция)
перевод одного или неск. компонентов твердой либо жидкой смеси в "сверхкритический газ". Проводится контактированием смеси разделяемых компонентов с газообразным экстрагентом при температуре и давлении выше его критич. точки (см. критическое состояние). Наиб. распространены в качестве экстрагентов (растворителей) CO2, этан, этилен, пропан, SF6 и др. Напр., для CO2 критич. и сверхкритич. состояния показаны на рис.
Рис. Диаграмма температура — давление для CO2: А — тройная точка; В — критич. точка.
Гл. характеристика газа как экстрагента (см. экстрагирование, экстракция жидкостная) — его растворяющая способность, определяемая количественно т. наз. параметром растворимости Гильдебранда
(см. когезия). Растворяющая способность сильно зависит от температуры Т и давления р, что позволяет путем их изменения варьировать растворимость извлекаемых компонентов.
Растворимость у, чистого (твердого или жидкого) компонента i можно вычислить по уравнению:
где pi — давление насыщенного пара (при температуре Т) данного компонента; р — давление сверхкритич. газа; Фi, 
- соотв. коэффициенты летучести компонента при давлении piи давлении сверхкритич. газа; Vi, — молярный объем компонента; R — газовая постоянная.
Выражение в квадратных скобках — т. наз. фактор усиления E, который показывает, во сколько раз растворимость компонента в сверхкритич. газе превышает его растворимость в идеальном газе. Для разл. классов извлекаемых веществ значения Е лежат обычно в диапазоне 104–107.
Из уравнения следует, что более летучий компонент обладает и большей растворимостью. Отношение растворимостей компонентов характеризует селективность извлечения. Во мн. случаях для ее повышения в сверхкритич. газ вводят малые добавки полярных веществ — модификаторов (напр., ацетон, метанол, этанол, трибутилфосфат). Последние способны образовывать донорно-акцепторные комплексы с некоторыми веществами, что повышает их растворимость в сверхкритич. газе. По сравнению с обычными жидкостями суперкритич. газы характеризуются более высокими (на 2–3 порядка) коэф. диффузии и более низкой (на 1–2 порядка) вязкостью. Поэтому скорость извлечения не лимитируется массопереносом в сверхкритич. фазе.
Э. с. проводят, как правило, по схеме двухстадийного непрерывного процесса в аппаратах высокого давления, напр. в тарельчатых колоннах. На первой стадии сверхкритич. газ контактирует с жидкой или твердой смесью, извлекая растворимые компоненты. На второй стадии экстрагент регенерируют путем сброса давления или изменения температуры, что приводит к полному осаждению извлеченных веществ. Затем рабочие параметры газа изменяют до требуемых значений и снова направляют его ня первую стадию, организуя т. обр. циркуляцию экстрагента.
Э. с. — относительно новый процесс; исследования в этой области активно проводятся с начала 1970-х гг. Наиб. число работ посвящено извлечению разл. веществ сверхкритич. CO2 из-за его высокой растворяющей способности, дешевизны, доступности, нетоксичности и невысоких критич. параметров [tкрит 31,3 °C, ркрит 7,36 МПа].
В промышленности Э. с. используют для извлечения кофеина из зерен кофе, выделения ценных компонентов (напр., растит. масел, биологически активных веществ) из некоторых видов растит. сырья (цветы ромашки, хмель и др.), регенерации адсорбентов и катализаторов, переработки угля и нефти (см., напр., гидрогенизация угля, деасфальтизация) и др. Весьма перспективна Э. с. для извлечения, разделения и концентрирования продуктов растит. и животного происхождения в пищ., парфюм. и хим.-фармацевтич. отраслях промышленности, а также для извлечения токсичных орг. веществ (напр., пестицидов) из почвы и сточных вод. Возрастает применение Э. с. в аналит. химии в качестве селективного метода разделения и концентрирования компонентов сложных смесей орг. соед.
Лит.: Пичугин А.А., Тарасов В.В., "Успехи химии", 1991, т. 60, в. 11, с. 2412–21; Юркий В. Т., "Успехи химии", 1995, т. 64, в. 3, с. 237–50; McHugh M. A., Krukonis V. J., Supercritical fluid extraction: principles and practice, Boston, 1986; Supercritical fluid extraction and chromatography: techniques and applications, ed. by B. A. Curpentier, M. R. Sevenants, Wash., 1988.
А. А. Пичугин, В. В. Тарасов
