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超臨界流體技術

超臨界流體技術(SCF) 
 

什麼是超臨界流體? 

超臨界態二氧化碳技術(SCCO2) 

超臨界萃取技術 

2.高密度二氧化碳流體技術(DPCO2) 

液態二氧化碳技術應用(LCO2) 

一、超臨界流體技術Supercritical Fluid Technology:

(一) 超臨界流體

◆定義:
通常純物質具備了氣、固、液三相,而所謂的「超臨界流體」乃是指:當流體的溫度及壓力達到某一「特定點」時,、液兩相的密度趨於相同,而合併為一均勻相的狀態,此一「特定點」即被稱為該流體的臨界點。當任一流體的溫度及壓力均超越臨界點而達到超臨界狀態,此時之流體即定義為『超臨界流體』。

◆特性:
一旦物質進入超臨界流體狀態,即呈現介於液態與氣態之間的穩定、特殊相態,無法完全歸類於液體或氣體任一範疇,卻又同時具備了兩者物質特性。即一方面具備低表面張力、低黏度,以及高擴散性的氣體狀態性質,另一方面,同時又擁有高溶解力、高密度的液態特性,因此,尤其可操控之溶劑般特性,使其成為有機及水性溶劑之最佳環保替代品。

技術應用範圍:

(二)超臨界流體二氧化碳SCCO2(Supercritical Carbon Dioxide)技術應用

◆為什麼選擇二氧化碳應用?

基本上,多種氣體包括水均可做為超臨界流體介質但其中就屬CO2最為常用。主要是由於CO2在接近常溫及常態大氣壓力的條件下,輕易即可達到超臨界控制點,因此,二氧化碳成為目前超臨界流體技術運用的最佳介質。

※ 易於達到臨界點 ( 臨界壓力Pc=73.8bar,臨界溫度Tc=31.1℃ )
※ 易於取得、費用便宜,安全性高!
※ 無毒、無色、無臭、具不燃性、不產生光化學反應
※ 對環境友善(不破壞臭氧層、不產生煙霧)
※ 溶解力可隨溫度與壓力條件控制而變化
※ 易於回收再使用

◆超臨界二氧化碳應用的優點:

※符合環保3S標準
Reduce—節約能源,減少污染;Reuse—重覆使用,多次利用;Recycle—永續資源、循環回收。

※取之不盡、用之不竭
二氧化碳其實是工業副產品,如發酵工業、石化業製程中都會產生的高濃度二氧化碳,經收集純化、壓縮液化後可以儲存使用。費用便宜、可大量取得,不受有限石化能源危機影響。

※環境系統自然存在物質,對環境無干擾
二氧化碳在自然界無所不在,飲料、水和人體代謝皆是自然存在,不會對環境造成異質性侵入性干擾。不會對環境產生環境不良影響廢棄物。

※無菌且可有效抑制細菌生長

※無毒性、安全性高

具不燃性、無爆炸性、無腐蝕性、化學安定性、無毒;不需配合防火、防爆或防腐蝕之特殊防護設備。

※低溫、室溫操作,適用範圍廣泛

31.2℃的低溫臨界點,因此適用之溶質的選擇性大幅提高,同時可避免對於不耐高溫物件之熱破壞。

※95%以上CO2回收率
很容易且可很完全地與溶質分開,即溶質和溶劑回收容易,無殘留問題。

※突破性低溫萃取技術
可在低溫下進行萃取,不會破壞對熱敏感之物質。

※取代傳統污染較高的濕式製程

包括光電半導體產業製程之光阻塗佈、顯影、蝕刻、光阻剝離、清洗、乾燥、金屬沉積等,均可在超臨界或液態CO2之媒介下完成,為相當革命性之綠色生產技術。未來,超臨界CO2技術將極具潛力,兼顧環保、成本與技術上的優勢,在半導體工業成為普遍技術。然而超臨界流體在半導體工業之應用不僅止於此,比如超臨界水氧化(SCWO)技術之於有毒廢氣∕廢液處理、液態CO2乾洗無塵衣等,皆有無限的可能與應用領域有待開發。

◆應用範圍:

1.清洗:
超臨界 CO2 清洗法極適於清洗精密、微小、有微細孔洞、幾何形狀複雜的工件,由於超臨界 CO2 的低表面張力,使它極易滲入奈米級的深孔、細縫中,把隱藏的污物溶解後帶出,因為常溫常壓下CO2為氣態存在,故清洗完畢後不會有殘留現象,屬於乾洗製程。
 
 

2.萃取: 
用無不良生理作用、易揮發的二氧化碳,代替水或有機溶劑作為萃取介質,並在室()溫的條件下進行萃取,最大的優點在於將萃取、分離、溶劑去除等過程合為一體,能大幅簡化操作流程,提高生產效率。且因其萃取速度快、選擇性好、無殘留、不污染環境等一系列優點,沒有傳統溶劑分離、水蒸
蒸餾、壓榨等分離方法,會在加工過程中破壞或減少某些對熱敏感或化學不穩定性成分,保存了天然產物原有的風味和營養成份,符合現今崇尚天然食品和回歸大自然的健康潮流。超臨界二氧化碳萃取技術主要應用在香料、食品和醫藥工業(中草藥,機能性食品及精油等等),而對於一些用常規方法難以提取及純化的物質,超臨萃取方法更能顯示其獨特的優勢。

3.殺菌:
二氧化碳氣體具有抑制細菌生長的效果,而超臨界CO2 可滲透穿過細菌的細胞壁,與水結合形成低酸鹼值的碳酸,阻斷細菌的新陳代謝而死亡。因此超臨界 CO2 清洗法已用來清洗太空用的衛星或登陸艇等元件,以確保無生命體被帶到外太空。此外,不適合高溫滅菌的生物可降解性材料及醫療器材如內視鏡、心律調整器、血液透析管、導尿管、人體植入物等,都可以藉由超臨界 CO2 清洗同時完成殺菌與洗淨的目的。
 
 

4.染色:
利用超臨界二氧化碳流體將染料滲入纖維達到染色之目的。

產品/服務


1.客製化-製程設計及設備製造

2.超臨界量產型萃取設備

3.超臨界流體反應設備

4.超臨界流體溶劑噴霧製藥設備

5.數位式壓力控制模組系統

6.超臨界流體乾燥設備

7.超臨界流體洗淨設備

8.超音波萃取設備



 (三)超臨界流體萃取技術(Supercritical Fluid Extraction Technology)

◆原理 

超臨界CO2萃取是CO2氣體經加壓、加溫至超臨界狀態,此狀態具備低表面張力、低黏度、高擴散性與高質傳效率的特性,同時因CO2無毒、無色、無臭、具不燃性、不產生光化學反應、對環境友善、易於回收再使用等優點,為目前超臨界萃取技術中極佳的溶劑,因此超臨界流體萃取是利用此CO2代替水或有機溶劑作為萃取介質,在室(低)溫的條件下進行萃取、分離、溶劑去除等過程,可大幅簡化操作流程,提高生產效率。

                                      SCF Theory-CN

◆綠色環保科技

超臨界CO2萃取有別於傳統萃取法的高溫蒸餾、溶劑和壓榨萃取,高溫蒸餾法的生物活性易被破壞,溶劑法所添加的有機溶劑使產出品的純度代,壓榨法在高熱壓榨時酯類香氣易流失。利用超臨界CO2萃取的特性取代傳統溶劑萃取法(使用大量溶劑對人體健康有害處而且萃取時間長),可輕易從原料萃取出所需高純度的自然成份,萃取物無溶劑殘留和產品不受熱破壞等優點,達到成分離及純化的目的,能提供絕對健康無害的產品,可說是「綠色環保科技」的萃取方法。

 

◆優點

           ●無毒性、安全性高、具不然性、無爆炸性。
           ●黏度低、穿透性高可有效深入萃取物內部,將有效成份分離出來。
           ●低溫、室溫萃取,操作適用範圍廣且不易破壞天然的機能成分,特別適用於對熱敏感或易氧化之萃取物。
           ●95%以上CO2 回收率且使溶劑回收容易,無殘留問題。

                             extraction technology-CN 

超臨界CO2萃取物 

超臨界CO2萃取物

超臨界CO2萃取實證  

二、高密度二氧化碳流體技術(DPCO2)

根據不同條件的壓力及溫度控制,高密度二氧化碳流體應用技術(DPCO2),除了超臨界流體態的洗淨應用外,主要還有液態二氧化碳洗淨技術(LCO2)固態二氧化碳應用技術(CO2-Snow)及電漿洗淨技術(CO2-Plasma)

 

◆洗淨應用範圍:

二氧化碳洗淨技術可以有效處理下列材質的表面洗淨,與污染物去除。

適 用 基 材

可去除污染物
金屬 :
鐵、不鏽鋼、鈹、金、銀、銅、鎂合金、鋁合金等…非金屬 :
玻璃、陶瓷、複合材料、Teflon、Silicone、環氧樹脂、交聯聚合物、高密度PE塑膠等…
切削油、潤滑油
石油系
矽酮油、介電油
助熔劑殘留物
塑化劑
脂肪、蠟、脂等
碳氫化物、氟碳化物
汗水、指紋

 

(一)液態二氧化碳洗淨技應用(LCO2)

◆應用原理:
當二氧化碳處於常溫下的液化壓力約 64 個大氣壓,這時的密度約 0.7 克/立方公分,具有下列特性:


(1)
高密度(Liquid-like density)
較高的溶解力,以液態跟超臨界態二氧化碳而言,密度越高,其溶解力越高,質傳能力也就隨之增加。

(2)高擴散性(Gas-like diffusivity)
具有較高的移動性,更輕易地滲入正常液態所無法滲入的細微隙縫,進而達到更深度.更細部的清洗。

(3)低黏度(Gas-like viscosity)
流動性、潤溼性佳有利於提昇洗淨效益

(4)低表面張力(Low surface tension):0.55達因/公分
低表面張力,使它極易滲透至各種微小孔隙之中,乃至於深入奈米級的深孔、細縫,可順利把隱藏的污物溶解後帶出,因此,極適於各類型精密、微小、有微細孔洞,以及幾何形狀複雜的工件的清洗處理。

由於液態CO2展現了極佳的溶劑特性,再加上常溫、常壓下的CO2會以氣體狀態存在,因此清洗完畢後完全不會產生殘留現象,屬於一種相當環保的乾洗製程方式,不但能廣泛應用於各類型產業之清洗處理流程,更可以取代傳統高毒性有機溶劑的使用。

 

◆洗淨優勢:

※零毒性、低污染洗淨
可用於取代高科技通訊、光電半導體產業高毒性之HCFC,或傳統衣物乾洗業所用高致癌的氯化溶劑(四氯乙烯) ,以及具易燃、易爆及造成不孕症等缺點之石油系溶劑等的使用。
※乾式洗淨,節省處理時間
無需要烘乾步驟,液態 CO2經減壓後就成為氣體自工件表面脫離;屬於乾式清洗製程。
※零水耗,省節廢水處理的環保成本
完全不用水;不需廢水或廢液處理設備,
※95%高回收率
95% 以上的CO2可回收再利用,分離出的濃縮污物可直接做終端處理或回收
※低溫/常溫洗淨,應用範圍更加廣泛
屬於高壓常溫製程,不會破壞對熱敏感的材質

產品/服務:

1.客製化-製程設計及設備製造
2.
液態二氧化碳洗衣機