Seminar Những tiến bộ trong hóa học xanh CO2 siêu tới hạn (Supercritical CO2)
LINK DOCS.GOOGLE: https://drive.google.com/file/d/0B_NNtKpVZTUYWVRJQnRTMGVkN1E/view?usp=sharing
LINK DOCS.GOOGLE:
https://drive.google.com/file/d/0B_NNtKpVZTUYWVRJQnRTMGVkN1E/view?usp=sharing
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA<br />
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC<br />
BÁO CÁO SEMINAR<br />
NHỮNG TIẾN BỘ TRONG HÓA HỌC XANH<br />
Chủ đề: CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
GVHD: PGS.TS Phan Thanh Sơn Nam<br />
TPHCM, tháng 4 năm 2017
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
NỘI DUNG<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
KHÁI QUÁT CHUNG<br />
TÍNH CHẤT CỦA <strong>CO2</strong> SIÊU TỚI HẠN<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
ỨNG DỤNG<br />
2
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
KHÁI QUÁT CHUNG<br />
- Thay thế dung môi hiện tại bằng dung môi <strong>xanh</strong> hơn.<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
- Tăng cường quá trình truyền khối <strong>trong</strong> hệ phản ứng.<br />
- Cải <s<strong>trong</strong>>tiến</s<strong>trong</strong>> hiệu suất, cải <s<strong>trong</strong>>tiến</s<strong>trong</strong>> độ chọn lọc cho phản ứng, kết hợp <strong>hạn</strong> chế<br />
đến mức thấp nhất năng lượng sử dụng.<br />
- Đồng thời sử dụng CO 2 làm tác chất cho phản ứng.<br />
3
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
- Sức căng bề mặt thấp<br />
KHÁI QUÁT CHUNG<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
- Độ linh động cao<br />
- Độ nhớt thấp, khả năng khuếch tán cao<br />
- Tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng của chất lỏng<br />
- Khả năng hoà tan dễ điều chỉnh bằng nhiệt độ và áp suất<br />
- Phân riêng sản phẩm, kéo dài tuổi thọ xúc tác, thu hồi và<br />
tái sử dụng xúc tác….<br />
4
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
KHÁI QUÁT CHUNG<br />
- Dễ kiếm, rẻ tiền<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
- Trơ, ít phản ứng với các chất cần tách<br />
- Không bắt lửa, không duy trì sự cháy<br />
- Không làm ô nhiễm môi trường<br />
- Không độc với cơ thể, không ăn mòn thiết bị<br />
- Hoà tan tốt các chất hữu cơ rắn, lỏng<br />
- Hoá hơi không để lại cặn độc hại<br />
5
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
KHÁI QUÁT CHUNG<br />
Hạn chế của SCO 2<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
- Phải thực hiện ở áp suất cao do đó nâng cao giá thành<br />
- CO 2 không phân cực, không thể sử dụng chiết tách những<br />
chất phân cực<br />
6
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
KHÁI QUÁT CHUNG<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
- Aldehyde, Ketone, Ester, Alcohol<br />
- Các chất khí như H 2 , O 2 , CO…<br />
- Các halogen-cacbon có phân tử lượng nhỏ và trung bình<br />
- Các hydrocacbon mạch thẳng không phân cực, phân tử lượng thấp<br />
và có mạch cacbon dưới 20.<br />
- Các hydrocacbon thơm có phân tử lượng nhỏ<br />
7
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
o T c = 31 o C<br />
o P c = 73,75 bar<br />
o r c = 0,47g/mL<br />
Thấp so với các dung môi khác<br />
Giản đồ pha nhiệt độ - áp suất của CO8<br />
2
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
Công thức <strong>hóa</strong> <strong>học</strong><br />
Tên gọi<br />
Carbon dioxide<br />
CO 2 (cấu trúc phân tử: O=C=O)<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Khối lượng phân tử<br />
M <strong>CO2</strong> = 44,011 kg/kmol<br />
Thể tích ở điều kiện chuẩn<br />
V mn = 22,263 m 3 /kmol<br />
Hằng số khí<br />
R <strong>CO2</strong> = 0,1889 kJ/(kg.K)<br />
Khối lượng riêng khí ở 273,15Kvà 1,013 bar ρ n = 1,977 kg/m 3<br />
Nhiệt độ <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong><br />
T c = 304,15 K<br />
Áp suất <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong><br />
P c = 73,83 bar<br />
Khối lượng riêng <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> ρ c = 466 kg/m 3<br />
Nhiệt độ thăng hoa<br />
T s = 194,25 K; P s = 0,981 bar<br />
Điểm ba<br />
T T = 216,55 K; P T = 5,18 bar<br />
Nhiệt độ phân hủy<br />
>1473,15 K<br />
9
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Các hình chụp thể hiện sự biến mất dần về mặt<br />
phânchia pha của CO 2 khi tăng nhiệt độ và áp suất<br />
a) Bề mặt phân chia pha lỏng – khí còn rõ rang<br />
b) Bề mặt phân chia pha mờ dần<br />
c) CO 2 ở trạng thái <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> đồng nhất<br />
10
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
Đường phân chia 2 pha lỏng khí rõ ràng<br />
11
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
Khi tăng nhiệt độ đường phân chia 2 pha mờ dần<br />
12
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
Tăng nhiệt độ cao hơn nữa sẽ làm cho tỉ trọng chất lỏng và khí gần nhau hơn,<br />
đường phân cách 2 pha vẫn tồn tại nhưng khó quan sát<br />
13
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
Khi đã đạt <strong>tới</strong> nhiệt độ và áp suất <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> thì không còn phân biệt được 2 pha nữa,<br />
đường phân cách cũng không còn, tạo 1 pha đồng nhất.<br />
14
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên tỷ trọng CO 2<br />
15
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÍNH CHẤT CỦA CO 2 SIÊU TỚI HẠN<br />
Sự phụ thuộc độ tan phần mol của benzoic acid<br />
<strong>trong</strong> SCO 2 theo nhiệt độ và áp suất<br />
16
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
Sự biến đổi trạng thái của CO 2<br />
17
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
18
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
19
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
Kĩ thuật giãn nở nhanh của lưu chất <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong><br />
Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey . The Journal of <strong>Supercritical</strong> Fluids, 2001. 20: p. 179-219.<br />
20
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Ưu điểm:<br />
Sản phẩm rắn hình thành có độ phân bố kích thước hẹp<br />
Xảy ra nhanh không cần điều kiện chân không<br />
Ổn định các phức cơ kim.<br />
Nhược điểm:<br />
Chỉ áp dụng cho các chất có khả năng tan <strong>trong</strong> dung môi <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong>.<br />
Đối với các chất rắn ít tan <strong>trong</strong> dm <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong>, dùng nhiều dm.<br />
Chi phí cao.<br />
21<br />
Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey . The Journal of <strong>Supercritical</strong> Fluids, 2001. 20: p. 179-219.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Ứng dụng chiết một số chất bằng hệ thống RESS<br />
Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey . The Journal of <strong>Supercritical</strong> Fluids, 2001. 20: p. 179-219.<br />
22
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
• Tương tự như phương pháp kết tủa, kết tinh<br />
truyền thống, sử dụng dm hc có độ phân cực<br />
khác hoàn toàn với độ phân cực của dm có <strong>trong</strong><br />
một hệ dd nào đó<br />
• Ưu điểm:<br />
Điều khiển được nhiệt độ, tỷ trọng, lưu lượng SCO 2<br />
Khống chế được dạng thù hình, kích thước hạt rắn.<br />
23
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
24
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
Kĩ thuật sử dụng lưu chất <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> làm dung môi ít tan<br />
Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey . The Journal of <strong>Supercritical</strong> Fluids, 2001. 20: p. 179-219. 25
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
B.Gupta, R., Nanoparticle Technology for Drug Delivery, in Drug and The Phamaceutical sciences, U.B.K., Editor . 2006, Taylor & Francis Group: New York. 26 p. 51-82..
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
Kỹ thuật phun phân tán (atomization/nebulization)<br />
• Phân tán các thành phần hầu như không<br />
tan <strong>trong</strong> SCO 2<br />
• SCO 2 được tạo nhũ <strong>trong</strong> pha lưu chất<br />
sau đó giảm áp, <strong>CO2</strong> thoát ra khỏi hỗn<br />
hợp=> lưu chất còn lại được phân tán<br />
thành những giọt nhỏ.<br />
• Được sử dụng <strong>trong</strong> công nghệ vật liệu<br />
vô cơ: tạo hạt, tạo lớp phủ, phẩm màu<br />
dạng pigment.<br />
27
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
Kỹ thuật phân riêng<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
Kĩ thuật tạo hạt từ quá trình phân tán của SCO 2<br />
Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey . The Journal of <strong>Supercritical</strong> Fluids, 2001. 20: p. 179-219.<br />
28
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU CHẾ<br />
Ứng dụng sử dụng kỹ thuật phân riêng<br />
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.<br />
29
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
Là quá trình tách một thành phần (chất chiết suất) từ một hỗn hợp (chất nền rắn<br />
hoặc hỗn hợp lỏng) bằng chất lỏng ở trạng thái <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong><br />
30
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
CHIẾT SIÊU TỚI HẠN (SFE)<br />
Sơ đồ chiết sử dụng SCO 2<br />
31
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
Dùng CO 2 <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> (SCO 2 CHIẾT ) ly trích hương SIÊU liệu: TỚI HẠN (SFE)<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
SCO 2 từ compressor qua extractor cuốn<br />
theo hương liệu, -> giảm áp suất để hương<br />
liệu kết tụ lại -> qua separator hương liệu<br />
được giữ lại. CO 2 được nén tại compressor<br />
tiếp tục quy trình.<br />
32
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
Tách caffeine <strong>trong</strong> cafe và chè: CHIẾT SIÊU TỚI HẠN (SFE)<br />
33
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
Đặc điểm chiết tách của SCO 2<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
+ Hòa tan ít chlorophyl, sáp, carotenoid.<br />
+ Không hòa tan đường, protein, thuốc trừ sâu,<br />
acid amin,tannin.<br />
Vì vậy, SCO 2 khi ly trích caffein <strong>trong</strong> hạt<br />
cafe thì nó sẽ không làm mất mùi vị của caffein,<br />
hiệu suất cũng cao từ 97-99 % và ko để lại cặn<br />
bã.<br />
34
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
Mạ<br />
- Lớp mạ sáng, bóng, nhẵn hơn nhiều so với phương pháp mạ truyền thống.<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
Thậm chí khi với cả lớp mạ có độ dày lớn hơn nhiều lần (hình dưới);<br />
- Kích thước độ hạt có thể đạt đến dưới 10nm;<br />
35
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
Mạ<br />
Một <strong>trong</strong> những ưu điểm nổi trội của phương pháp mạ SCO 2 là có thể thực<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
hiện quá trình mạ ở <strong>trong</strong> các khe hở/lỗ chỉ hàng chục nanomet. Kết quả đạt được<br />
là nhờ khả năng khuếch tán của dung dịch mạ <strong>trong</strong> môi trường SCO 2 cao hơn<br />
nhiều so với điều kiện mạ truyền thống.<br />
36
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
ỨNG DỤNG CỦA SCO 2<br />
Mạ<br />
- Công nghệ mạ sau <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> CO 2 cho thấy độ cứng của lớp mạ cao hơn hẳn độ<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
cứng của lớp mạ truyền thống.<br />
- Quá trình mạ sau <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> CO 2 cũng không sử dụng bất kỳ một chất phụ gia<br />
nào.<br />
- Cả lớp mạ <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> CO 2 và sau <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> CO 2 đều được phát hiện là có chứa<br />
hàm lượng Carbon. Đây có thể là yếu tố làm tăng độ cứng của lớp mạ nickel.<br />
37
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
1. Jennifer Jung, M.P ., Particle design using supercritical fluids: Literature and patent survey .<br />
The Journal of <strong>Supercritical</strong> Fluids, 2001. 20: p. 179-219<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
2. Zeljko Knez, E.W., Particles formation and particle design using supercritical fluids. Current Opinion in Solid State and<br />
Materials Science, 2003. 7: p. 353-361.<br />
3. B.Gupta, R., Nanoparticle Technology for Drug Delivery, in Drug and The Phamaceutical sciences, U.B.K., Editor<br />
. 2006, Taylor & Francis Group: New York. p. 51-82.<br />
4. Nam, P. T. S. (2008). Hóa <strong>học</strong> <strong>xanh</strong>. Việt Nam, Đại <strong>học</strong> quốc gia tpHCM.<br />
5. Dũng, N. V. (2012). Tạo hạt submicro acid salicylic sử dụng lưu chất <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong>, ĐHBK HCM.<br />
6. Minh, N. C. (2010). Nghiên cứu chiết tách caffeine từ lá trà bằng CO 2 lỏng ở trạng thái <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong>, ĐHBK HCM.<br />
7. Phụng, L. T. K. (2009). Ứng dụng kĩ thuật lưu chất <strong>siêu</strong> <strong>tới</strong> <strong>hạn</strong> <strong>trong</strong> tạo hạt dược phẩm. ĐHBK HCM.<br />
8. Bhardwaj, L. "A review on methodology and application of supercritical fuild technology in pharmaceutical industry."<br />
9. Dvoyashkin, M. "Introduction to supercriticalfluids."<br />
38
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn<br />
39<br />
www.daykemquynhon.ucoz.com<br />
THANK YOU!