23.06.2017 Views

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

SHOW MORE
SHOW LESS

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!

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!