Page 36 - 《精细化工》2020年第8期

·1534· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

扩散转移；进而通过物理或化学作用实现在聚合物 平衡单元与管道中进行循环流动，在 11~23 MPa 的
[5]
大分子上的固色 。在此过程中，染料的溶解行为 条件下通过平衡单元内的 CO 2 体积计算染料浓度，
决定着其从超临界 CO 2 到纺织品的转移，从而影响 从而测定出分散红 60 在 353、373 和 393 K 的溶解
着染料向纤维的吸附速率、扩散速率及上染率，并 度数据。上述间歇式取样法操作较为简单，但取样
最终影响着纺织材料的颜色性能与染色质量。为了 完成后需注意再次清洗取样器及超临界 CO 2 流体装
实现纺织品的高质量无水染色加工，准确获得不同 置管路，以保证测量的精度。
染料在超临界 CO 2 流体中的溶解度数据是加快推进 1.2 流动取样
无水染色技术产业化应用的重要工作之一。本文对 与间歇取样法相比，当溶质在超临界 CO 2 流体
超临界 CO 2 中染料溶解度测定、影响分散染料溶解 中达到溶解平衡后，溶解有染料的 CO 2 以固定流速
度的关键因素和染料溶解度增溶方法等进行归纳和 通入溶剂后，通过测定溶质浓度也可以计算出染料
评述，并对染料在超临界 CO 2 中的溶解行为研究方 在超临界 CO 2 中的溶解度。LIN 等 [10] 报道了一种半
向进行了展望。 流动式超临界 CO 2 流体溶解度测试方法，利用液体
3
泵使 CO 2 以约为 0.03 m /h 的流速注入盛有 2 g 染料
1 染料溶解度测定 的萃取釜，在流动的 CO 2 中测得了分散蓝 79、分散
红 153、分散黄 119 在 393.2 K、30 MPa 的溶解度数
为了获得准确的染料溶解度数据，建立适宜的
据。为了解决测试过程中的干冰堵塞和染料析出问
超临界 CO 2 流体溶解度测试装置及测试方法是研究
题，SHINODA 等 [11] 搭建的半流动式超临界 CO 2 流体
重点。目前，高温高压超临界 CO 2 流体中染料的溶
溶解度测试装置中（图 2），在热箱、背压阀到冰浴
解度测试主要使用以下方法。
的管路上增加了可调温加热器，在 325.15~383.15 K、
1.1 间歇取样 10~30 MPa 的条件下获得了分散橙 25 和分散蓝 354
[6]
YADOLLAH 等 利用 Suprex MPS/225 超临界 [12]
的溶解度数据。FERRI 等 进一步提出了一种双通
CO 2 流体溶解度间歇测试装置，在 1 mL 萃取釜内进
路流动式超临界 CO 2 流体溶解度测试装置，在原有
行了偶氮染料溶解度测定。测试时，首先经由五通
染料萃取釜基础上并联了一条 CO 2 流体支路，以稀
道四位阀向盛有染料的萃取釜内通入超临界 CO 2 ；
释染料萃取釜内流出的饱和染液，避免了高浓度染
当达到平衡温度和压力后，饱和 CO 2 流体通过十通
料析出后的管路阻塞风险。流动取样法由于染液的
道二位阀流入注射环，利用三氯甲烷收集瓶采集后， 循环流动相对间歇式取样法具有平衡时间缩短的优
[7]
采用紫外分光光度计完成取样分析 。为了缩短萃 势，但取样过程中较易发生溶质溶解平衡破坏，从
取釜内的 CO 2 流体与染料的溶解平衡时间，在上述 而会影响染料溶解度的测试精度。
[8]
静态间歇测定法基础上，SUNG 等 在超临界 CO 2 1.3 原位测定
闭合回路内，采用内含活塞的高压腔体和外部线圈 间歇取样法与流动取样法均利用有机溶剂萃取
构成的高压磁力泵（图 1），通过活塞的上下运动实 超临界 CO 2 流体中溶解的染料，随后通过测定溶剂
现了流体内循环，完成分散红 60 和分散蓝 60 溶解 内的染料浓度间接计算出溶质在超临界 CO 2 中的溶
度测试。 解度。为了解决间接式溶解度测定过程中的误差问题，
YOO 等 [13] 利用配有脉冲氙灯光源的紫外-可见光分
光光度计通过光纤连接超临界流体装置，在 333.15~
393.15 K 条件下首次测定了分散红和分散黄染料的
溶解度，证实了原位测定分散染料在超临界 CO 2 中
溶解度的可行性。RODRIGUEZ-MEIZOSO 等 [14] 尝
试将拉曼光谱与高压可见腔体连接（图 3），通过相
同条件下接收的红宝石荧光信号，在 55~85 ℃、
5~30 MPa 条件下的超临界 CO 2 中成功测定了超临
界 CO 2 /溶质混合物的溶解度，并实现了固体溶解度
的定量分析。CHAMPEAU 等 [15] 利用傅里叶红外光

谱与高压腔体连接，在 40 ℃原位观测到了溶质在
[8]
图 1 间歇式超临界 CO 2 流体溶解度测试装置 超临界 CO 2 流体中向聚环氧乙烷的注入过程。采用
Fig. 1 Batch-type solubility test equipment of supercritical 上述原位在线法，可以在真实或更接近真实的超临
[8]
CO 2 fluid
界 CO 2 流体中完成较宽压力和温度范围内染料溶解
[9]
BAO 等 则利用循环泵控制超临界 CO 2 流体在 度的测定，因此，其相对间接式测量法可获得更好