一、概述:
加氫反應通常是液態的反應物和氣態的氫氣在固體催化劑作用下完成的固-液-氣相反應,由于氫氣在液體中的溶解度低,普通條件下,氫氣和許多有機物都可以同時溶于超臨界流體,減小反應物與催化劑之間的傳質阻力。不對稱催化還原反,尤其是加氫轉移反應,在超臨界二氧化碳液體中比傳統有機溶劑中表現出更強的選擇性。在二氧化碳中能成功進行的不對稱催化還原部分要歸結于二氧化碳的獨特性質,例如其溶劑濃度的可調、氣相混溶性,高的擴撒系數以及易于分離等。
二、超臨界二氧化碳中的聚合反應:
二氧化碳表面活性劑技術是運用超臨界二氧化碳流體或液態二氧化碳替代原有的有機物。這一技術涉及了發展相對于二氧化碳的表面活性劑體系,擴大了液態二氧化碳或超臨界二氧化碳的應用,提高了它對大的烴骨架分子的溶解力。
超臨界流體比常規的有機鹵化物溶劑有顯著的優越性。
CFCS被廣泛用作制冷劑、泡沫塑料發泡劑、電子元件清洗劑、氣溶膠及滅火劑,與經濟發展和人們的生活有著密切的聯系。但由于CFCS化學穩定性高,在大氣層中停留時間可長達40~150年。當CFCS通過對流層到達高溫層時,受高能紫外線的照射而分解產生氯原子,氯原子可引發與臭氧原子的自由基鏈反應,在大氣平流層中,每個氯原子大約能消耗掉105個臭氧分子。為保護臭氧層,必須禁止使用CFCS,并盡快開發CFCS替代物。將合適的含氟表面活性劑和不同極性的小分子添加到超臨界二氧化碳體系中,大大拓寬了超臨界二氧化碳中高分子聚合反應的應用領域,使沉淀聚合、乳液聚合等方面的研究也活躍起來。
此外,使用純二氧化碳作發泡劑生產的聚苯乙烯泡沫塑料,比使用傳統有機發泡劑生產的泡沫塑料具有更好的柔韌性,可以減少泡沫塑料包裝材料的破裂,減少經濟損失。
三、超臨界二氧化碳中的金屬反應:
在有機金屬化學中,有選擇性的C-H鍵活化仍是主要目標。在超臨界流體中用金屬有機化合物光化活化C-H鍵,超臨界二氧化碳具有化學惰性和對低分子量鏈烷烴的溶解性,是一種很有吸引力的活化C-H鍵的反應媒介。C-H活化產物從傳統溶劑中分離常常很困難,而采用RESS(超臨界流體溶液的快速膨脹)技術從超臨界溶液中分離它們則相對簡單。采用RESS技術,不需要真空就可以將產物從流體中分離出來,并且膨脹時的冷卻也有助于化合物的穩定。可得到比常規溶劑中更高的轉化率和選擇性。
四、廢水:
隨著環保技術的發展和對水體質的要求的提高,去除水中的有毒有害化學物質,例如農藥、表面活性劑、染料等已成為環保領域的重要任務。目前,轉處理日益受到重視,而超臨界水氧化技術為水體中難以轉化的污染凈化提供了便利條件。
超臨界水氧化技術是一種將有機廢物和空氣、氧氣等氧化劑在超臨界水中進行均相快速氧化,能夠將有機物完全轉化成CO2、氮氣、水、以及鹽類等無毒小分子化合物的氧化技術。該技術徹底(在適當條件下有毒物質的清除率高達99.99%以上)、反應速度快、停留時間短、反應設備結果簡潔、適用范圍廣(適用各種有毒物質、廢水廢物處理)、不形成二次污染(產物清潔,無機鹽易于分離,處理后廢水可完全回收利用)等。
五、超臨界水氧化處理含苯有機廢水:
苯、苯酚等含苯環化合物是制藥工業中常用原料之一,而這些含苯環化合物的有機廢水化學結構穩定,傳統的焚燒法、濕式氧化法很難去除其中的有害物質。
六、超臨界流體降解廢棄塑料:
塑料是三大高分子合成材料之一,由于具有質量輕、耐久性好、易于加工和化學穩定性好等特性,被廣泛用于工業生產和人們日常生活中,然而在塑料的生產和使用過程中,有大量的塑料廢棄物、廢料和邊角料等產生。這種不易分解材料的處理成了人們研究的重點。近年來人們開發了采用超臨界解聚技術既可使之轉換為燃料油或各種化學原料,又可以還原成化學單體循環使用,這一方面消除了大量塑料廢棄物對環境的嚴重污染;另一方面將塑料廢棄物重新回收利用,紡織了資源的巨大浪費。
七、聚苯乙烯(PS)在超臨界水中降解反應:
PS泡沫在超臨界水中的降解反應,超臨界水能將PS泡沫降解為油狀產物。PS在超臨界水中分解更加容易,5到10分鐘即可完全分解,分解產物中含苯乙烯、甲苯和二甲苯等物質。
超臨界甲醇法與酸、堿催化法及酶法相比,具有如下優點:
(1)不需要催化劑催化,對環境污染小;
(2)對原料要求低,不需要進行原料的預處理;
(3)反應速率高、時間短;
(4)產物的后處理簡單;
(5)易于實現連續化生產。