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·1984·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 35 卷

                 当萃取压力从 6 MPa 增加至 16 MPa 过程中，                  2.1.3  CO 2 流速对溶剂残留量的影响
            溶剂残留量先减少后增加。实验 E2、E7 在萃取压力                             313 K、9 MPa 下，考察 CO 2 流速对溶剂残留量
            为 12、9 MPa 时溶剂残留量较低，分别为 94、59 mg/L。                的影响，如图 5 所示。
            这是因为实验 E2、E7 的萃取压力均高于其萃取温
            度下 EA/CO 2 二元体系的临界压力（P c ）。Byun             [12]
            等通过实验给出了在 313 K 时 EA/CO 2 的 P c 为
            8.16 MPa。SFEE 法制备微胶囊实质是一个反溶剂
            过程，其传质是在 Sc-CO 2 与分散相的每个油滴间进
            行。Mattea  [13] 等指出传质在两个方向上同时进行，
            即油滴中 EA 向 Sc-CO 2 的扩散和 Sc-CO 2 在油滴中
            的溶解。前者决定溶剂萃取效果，后者是反溶剂过
            程发生的前提。因此，有机溶剂在 Sc-CO 2 中的溶解
            度与 Sc-CO 2 的扩散速率对 SFEE 工艺的萃取效果都

            有决定性的影响。特定温度下二元体系的临界压力                                      图 5  CO 2 流速对溶剂残留的影响
            （P c ）决定了有机溶剂在 Sc-CO 2 中的溶解度。当操                      Fig. 5    Effect of CO 2  flow rate on the residual solvent

            作压力 P 大于 P c 时，Sc-CO 2 与 EA 完全混溶而水仅
                          [7]
            微溶于 Sc-CO 2 ，SFEE 法正是利用两者溶解度差                          当 CO 2 流速从 0.1 L/min（E10）增加到 0.5 L/min
                                                               （E13）时，溶剂残留量逐步减少，从 312 mg/L 降到
            异，使得 O/W 乳液中有机溶剂 EA 迅速被 Sc-CO 2
                                                               46 mg/L。这是因为流速增加，雷诺数变大，易产生
            萃取；而在 P 小于 P c 时，EA 无法与 Sc-CO 2 完全混
                                                               湍流，使得 Sc-CO 2 与乳液充分接触；其次流速的增
            溶，二者之间存在相边界；因而当体系处于超临界
                                                               加使分散相表面流动速度加快，传质推动力、传质
            状态时，萃取效率高。
                                                               系数增加从而提高萃取能力。实验还发现，当 CO 2
                 实验 E8、E9 的萃取压力分别为 14、16 MPa 均
                                                               流速为 0.5 L/min 时，出口处会有乳液流出，说明过
            高于 P c ，溶剂残留量却高达 337、374 mg/L。这是
                                                               大的 CO 2 流速会导致乳液的损失，故当 CO 2 流速为
            因为萃取效率不但取决于溶解度，还与扩散速率有                             0.4 L/min 时，萃取效果最佳。
            关。根据 EA/CO 2 二元体系扩散系数经验公式                 [11] 可   2.1.4   萃取参数对微胶囊粒径的影响
            知，液相扩散系数随温度的升高而升高，随压力的                                 由表 2 粒径结果可知，制备的微胶囊粒径在
            升高而下降，随 Sc-CO 2 的黏度升高而下降。高压环                       2.1~2.8  μm 之间，跨度在 1.3~1.7  μm 之间。从结果
            境与高压下 Sc-CO 2 的较高黏度使得 Sc-CO 2 在液相                  可以看出微胶囊粒径为微米级，分布均匀，且萃取
            中的扩散速率降低，不利于溶剂萃取。反之，低压                             温度、萃取压力、CO 2 流速等操作参数对微胶囊粒
            下 Sc-CO 2 扩散速率较快，有利于溶剂萃取。                          径影响不大。这是因为 SFEE 法中微粒的成形机理
                 通过实验与分析可得，一定萃取温度下，当萃                          与 SAS 法类似，当 Sc-CO 2 与乳液中分散相接触时，
            取压力达到该温度下 EA/CO 2 的临界压力时即可取                        迅速扩散溶解，使分散相内有机溶剂对溶质的溶解
            得较好的萃取效果，过高的压力不仅带来能源的消                             度降低，溶质过饱和析出形成微胶囊。而 SFEE 法
            耗还会在一定程度上抑制萃取效果。因而萃取压力                             中由于乳液中外水相的存在，微胶囊的形成受限于
            9 和 12 MPa 比较理想，考虑到较低压力 9 MPa 易于                   乳液油滴    [14] ，因此改变乳液油滴大小能有效控制微
            达到，又能减少能源消耗，因此后续实验选择 9 MPa。                        胶囊的粒径及其分布。

                                           表 2  SFEE 中操作参数对粒径的影响结果
                                  Table 2    Effect of operating parameters on the particle size in SFEE
                                                               实验编号

                           E1     E2    E3     E4    E5    E6     E7    E8     E9    E10   E11    E12   E13
               跨度/μm       1.6   1.4    1.3   1.4    1.7   1.7    1.4   1.4    1.3   1.5    1.7   1.4    1.3
               粒径/μm       2.3   2.3    2.6   2.4    2.4   2.8    2.4   2.2    2.1   2.4    2.3   2.6    2.5

            2.1.5   传统溶剂方法比较                                   的条件下，溶剂蒸发法的溶剂残留为 538 mg/L，而
                 将本文最优条件与传统溶剂蒸发法进行了对                           SFEE 法在 313 K、9 MPa、CO 2 流速为 0.4 L/min 的
            比，结果见表 3。                                          条件下处理 40 min 溶剂残留可低至 59 mg/L。由此
                 由表 3 实验结果可知，在 313 K、加热 40 min                 可见，相比传统方法 SFEE 法可在相同时间内提高
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