2 超臨界二氧化碳流體的性能
超臨界二氧化碳流體是指對(duì)比溫度和對(duì)比壓力同時(shí)大于1的流體。從分子間的相互作用來(lái)看，首先流體的狀態(tài)是由分子間的凝聚力和分子熱運(yùn)動(dòng)的平衡來(lái)決定的，一方面分子間的凝聚能具有一個(gè)有限的極大值，另一方面分子熱運(yùn)動(dòng)隨溫度的升高而增大，當(dāng)上升到某一溫度(臨界溫度)以上時(shí)，不論分子間的距離如何變化，分子的熱運(yùn)動(dòng)都將起支配作用，這種狀態(tài)就是所謂的超臨界狀態(tài)[10-11]。
超臨界二氧化碳流體具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)：(1)似液體的密度(liquid like densities)，使其對(duì)許多化合物的溶劑化能力得以增強(qiáng)并可連續(xù)而有效地調(diào)控；(2)似氣體的傳遞性質(zhì)(gas like transport properties)和零表面張力，使高黏物系的傳質(zhì)性能得以增強(qiáng)。CO2是一種介質(zhì)氣體，具有溫和的臨界性質(zhì)(臨界溫度Tc=304K，臨界壓力Pc=7.138MPa)，以及無(wú)毒、價(jià)廉、不燃、惰性等優(yōu)/特點(diǎn)，從而成為超臨界流體首選和最常用的清潔溶劑。
另外，超臨界流體的表面張力為零[12]，可以進(jìn)入到任何大于超臨界流體分子的空間。超臨界流體的介電常數(shù)同極性有機(jī)溶劑相當(dāng)，可以溶解常溫常壓下難溶解的物質(zhì)。超臨界流體對(duì)狀態(tài)參數(shù)的改變十分敏感, 在臨界點(diǎn)附近溫度和壓力的微小變化就會(huì)使流體的性質(zhì)發(fā)生較大的改變，如密度、粘度、擴(kuò)散系數(shù)、介電常數(shù)、溶解能力等。因此，可以通過(guò)控制體系的溫度和壓力來(lái)控制體系的溶解特性、傳質(zhì)和傳熱特性及反應(yīng)特性。正是由于這種特性，使超臨界流體作為一種特殊溶劑，在萃取、分離、化學(xué)反應(yīng)、納米材料制備等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景[13]。
3 超臨界二氧化碳在防污自潔膜材表層制備方面的應(yīng)用
3.1 超臨界二氧化碳制備納米微粒
調(diào)節(jié)二氧化碳的壓力、溫度或添加適當(dāng)共溶劑可以控制聚合物的溶脹程度, 進(jìn)而通過(guò)控制其分子鏈運(yùn)動(dòng)來(lái)改善聚合物的結(jié)晶形貌, 例如SCCO2誘導(dǎo)尼龍1212膜表面同質(zhì)棒狀晶體生長(zhǎng)和主鏈型含氟液晶膜表面有序自組裝凹孔排列, 以及應(yīng)用SCCO2抗溶原理誘導(dǎo)聚乙烯在碳納米管上周期性附生結(jié)晶等。超臨界二氧化碳對(duì)溫度和壓力變化敏感，因此改變溫度和壓力可以顯著改變它的溶解能力；超臨界溶液快速膨脹技術(shù)就是充分利用了超臨界流體的這一特性。先將溶質(zhì)溶解于一定溫度和壓力下的超臨界流體中，然后讓超臨界溶液在非常短的時(shí)間（10-8～10-5s）內(nèi)通過(guò)一個(gè)特定的噴嘴進(jìn)行減壓膨脹，并形成一個(gè)以音速傳遞的機(jī)械擾動(dòng)。由于在很短的時(shí)間內(nèi)溶液達(dá)到高度過(guò)飽和狀態(tài)，過(guò)飽和度可達(dá)105～108，使溶質(zhì)在瞬間形成大量的晶核，并在較短的時(shí)間內(nèi)完成晶核的生長(zhǎng)，從而生成大量微小、粒度分布均勻的超細(xì)顆粒。
RESS方法制備的粒徑細(xì)小且分布均勻的陶瓷本體微粒在燒結(jié)過(guò)程中可形成機(jī)械強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)致密的陶瓷,并且可以降低燒結(jié)溫度和助劑的消耗。Petersen等在超臨界水中制備出無(wú)機(jī)氧化物SiO2、GeO2微粒。同時(shí)他們還考察了SiO2、PKI在超臨界水中的共沉積作用。王亭杰則將RESS過(guò)程和流化床相結(jié)合，采用超臨界CO2做溶劑成功地將石蠟包覆在平均直徑為52μm的球形多孔顆粒上，通過(guò)控制膨脹前溫度、包覆時(shí)間、控制包覆致密程度與包覆厚度，達(dá)到控制顆?；蝾w粒內(nèi)關(guān)鍵組分在溶劑中釋放的目的。
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