وبلاگ

تعریف و تاریخچه سیالات فوق بحرانی
دمای بحرانی (Tc) دمایی است که بالاتر از آن با وجود بالا بردن فشار، گاز نمی تواند به مایع تبدیل شود. فشار متناظر با این دما، فشار بحرانی (Pc) نامیده می شود. در شرایط پایین تر از نقطه بحرانی تعادلات بخار – مایع به صورتی است که فاز بخار در بالاتر از سطح جدایش دو فاز و مایع در پایین سطح قرار می گیرد. با افزایش دما و فشار، به تدریج دانسیته مایع کاهش یافته و دانسیته گاز زیاد می شود؛ در نقطه بحرانی (critical point) دانسیته دو فاز با یکدیگر برابر شده و تشخیص سطح جدایش دو فاز غیر ممکن است.
تعادل بخار – مایع (VLE) ناگهان در نقطه ای قطع می شود. این مسئله نشان می دهد که اگر از نقطه ای در داخل فاز مایع در دمای ثابت، فشار تا بالاتر از فشار بحرانی افزایش داده شود و سپس تا نقطه ای بالاتر از دمای بحرانی دما را زیاد نمائیم از آنجایی که در این فاصله خط

 تعادل قطع نشده است، حالتی که برای نقطه نهایی پیش بینی می شود همان حالت مایع است. حال اگر از نقطه ای در داخل فاز گاز در فشار ثابت، دمای گاز تا بالاتر از دمای بحرانی افزایش داده شود و سپس در دمای ثابت، فشار تا نقطه ای بالاتر از فشار بحرانی افزایش یابد در این حالت نیز خط تعادل مایع – بخار قطع نمی گردد، بنابراین انتظار می رود که حالت نقطه نهایی، همان حالت گاز باشد. این مثال نشان می دهد که پیش بینی برای نقطه نهایی از این نظر که حالت فیزیکی مایع است یا گاز، وجود ندارد. ماده ای که در دما و فشار بالاتر از دما و فشار بحرانی قرار دارد را سیال فوق بحرانی (supercritical fluid) می گویند. خواص سیال فوق بحرانی به طور مداوم با افزایش فشار از حالت «گازی شکل» به حالت «مایع شکل» (Liquid Like) تغییر می کند از اینرو این امر تا حدی اجازه می دهد که استخراج به صورت انتخابی صورت پذیرد. برخلاف مایعات، در شرایط فوق بحرانی تغییر ناچیزی در دما یا فشار و یا هردو، تغییرات شدیدی در خواص فیزیکی به ویژه دانسیته سیال ایجاد می کند، این موضوع در استخراج بسیار مفید می باشد زیرا باعث می گردد که بازیابی مواد استخراجی با انبساط ناگهانی حلال فوق بحرانی انجام گیرد و با جداسازی کامل حلال، مشکلات ناشی از مسمومیت محصولات توسط حلال برطرف می شود.

به طور خلاصه، یک سیال به صورت بحرانی است وقتی که تفاوت بین تعادل فاز بخار و مایع مشخص نباشد. همچنین در این نقطه، تراکم پذیری ایزوترمال یک سیال تک فاز نامحدود می شود. در سیال فوق بحرانی (SCF) محدوده ای از حالات متوسط دانسیته می تواند حاصل شود که در دماها و فشارهای زیر بحرانی در دسترس نیست.