HÓA HỌC XANH VỚI DUNG MÔI XANH LÀ CO2 SIÊU TỚI HẠN

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học

HĨA HỌC XANH
HĨA HỌC XANH VỚI DUNG MƠI XANH LÀ

CO2 SIÊU TỚI HẠN
GVHD: PHAN THANH SƠN NAM
Năm học: 2018-2019
1


Thành viên nhóm:
Đinh Thành Thung
Lê Thị Hồng Lý
Hồ Phương Thảo
Nguyễn Ngọc Thiện

2


NỘI DUNG

1
2

Tính chất hóa lý cơ bản

Kỹ thuật phân riêng

3

Các cơng trình nghiên cứu tiêu biểu

4

Cái nhìn dưới góc độ hóa học xanh
3


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
Cháy nổ

Phát triển bền
vững

Green chemistry
Target

Ô nhiễm

Dung môi truyền thống

4


WONDERFUL !!! SCO2

5

Tính chất hóa lý cơ bản
CO2 siêu tới hạn
6


CO2 Ở TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN
Trạng thái siêu tới hạn?
T,P max
Khí

Cân bằng

Lỏng

Q trình hình thành sCO2!

Rõ ràng

Mờ dần

Đồng nhất

Bề mặt phân chia pha Lỏng- Khí

Giản đồ pha CO2 nguyên chất ở trạng thái siêu tới hạn

Nguồn: Giáo trình hóa học xanh, trang 387- Phan Thanh Sơn Nam

7

THƠNG SỐ HĨA LÝ CƠ BẢN sCO2
Tính chất

Khí

Siêu tới hạn

Lỏng

Tỷ trọng(g/ml

1

Độ nhớt( Pa.s)
Hệ số khuếch tán( /s)

Lỏng

-

Siêu tới hạn

Khí

nhỏ hơn

S

nhỏ hơn 10 lần

LỎNG

hơn 100- 1000
lần

Tốc độ phản ứng tăng

8


HIỆU SUẤT À? THẬT LÀ EASY!!!
MAX

P

T
S

KI
Ể
M
SO
ÁT

Thay đổi
tỷ trọng
Tính chất
dung mơi
Hiệu suất

phản ứng
Sự phụ thuộc tỷ trọng của CO2 siêu tới hạn theo nhiệt độ và áp suất

9
Nguồn: Giáo trình hóa học xanh, trang 391- Phan Thanh Sơn Nam


ĐỘ TAN CỦA TÁC CHẤT KHÍ

Điều kiện: P, T

Phản ứng
với tác chất khí

Kém

Hồn
tồn

Độ tan

LỎNG
(dung mơi truyền thống)
min

Tốc độ phản ứng

SIÊU TỚI HẠN
max

10


VAI TRỊ CỦA HẰNG SỐ ĐIỆN MƠI
Hằng số

Hằng số
Phân cực

Khơng cực

Biến thiên

Ơn hịa

min Hiệu suất phản ứng max
Nguồn: Giáo trình hóa học xanh, trang 395- Phan Thanh Sơn Nam

11


THƠNG SỐ HĨA LÝ CƠ BẢN CỦA sCO2

Nguồn: Giáo trình hóa học xanh, trang 399- Phan Thanh Sơn Nam

12


Kỹ thuật
phân riêng

13


CO2 Ở TRẠNG THÁI SIÊU TỚI HẠN
Tách và tinh chế sản phẩm
Dung môi thông thường

Nhiều giai
đoạn trung
gian

CO2 siêu tới hạn

Chuyển về
trạng thái khí
và tách ra

14


 Các kỹ thuật phân riêng

Giãn nở
nhanh

Tạo kết
tủa

Phun
phân

tán

Đặc tính
vật lý
15


 Kỹ thuật giãn nở nhanh (RESS)

Sơ đồ nguyên lý hệ thống RESS

Quá trình hình thành các màng film mỏng
Quá trình phân lập các hợp chất cơ kim khơng
bền dễ phân hủy
Tổng hợp các vật liệu tổ hợp (composite)
Jennifer Jung, M.P (2001), Particle design using supercritical fluids:
Literature and patent survey . The Journal of Supercritical Fluids, 180.
Phan Thanh Sơn Nam (2018). Giáo trình hóa học xanh, 39.

16


Phân bố kích thước
hạt hẹp.
Xảy ra nhanh, khơng
cần điều kiện chân
khơng.
Ổn định các phức
cơ kim.

Chỉ áp dụng cho chất
có khả năng tan được
trong lưu chất siêu tới
hạn.

Ít tan

dung nhiều

dung mơi

Nhược điểm

Ưu điểm

 Đánh giá

Chi phí cao
17


 Kỹ thuật tạo kết tủa

Điều khiển
 Tỷ trọng
 Nhiệt độ
 Lưu lượng
Sơ đồ nguyên lý hệ thống sử
dụng lưu chất CO2 siêu tới hạn
làm dung môi tạo ra sự kết tủa

Phan Thanh Sơn Nam (2018). Giáo trình hóa học xanh, 400.

18


Kỹ thuật phân riêng ROSA

Sơ đồ nguyên lý hệ thống ROSA với CO2 siêu tới hạn làm dung môi kết tủa
Phan Thanh Sơn Nam (2018). Giáo trình hóa học xanh, 400.

19


 Kỹ thuật phun phân tán

Phân tán thành
phần không tan
trong ScCO2

Công nghệ vật liêu vô cơ

Sơ đồ nguyên lý quá trình
tổng hợp vật liệu hạt mịn
bằng kỹ thuật phun phân tán

Tổng hợp oxide kim loại dạng
hạt
Phân tán dược phẩm tan
trong nước

Phan Thanh Sơn Nam (2018). Giáo trình hóa học xanh, 401-402.

20


Các cơng trình
nghiên cứu tiêu biểu
21


Tổng hợp hữu cơ trong CO2 siêu tới hạn
 Phản ứng đồng phân hóa xảy ra trong q trình
hydrogen hóa citral thực hiện trong CO2 siêu tới hạn

Phan Thanh Sơn Nam (2018). Giáo trình hóa học xanh, 451

22


Tổng hợp hữu cơ trong CO2 siêu tới hạn
Xúc tác

Platinum – MCM-41 s

Phương
pháp

Kiểm sốt tỷ trọng

Mục đích

tốc độ phản ứng

Nâng cao đồng phân alcohol bất bão hòa dạng
trans

Kết quả
Ưu việt

Độ chọn lọc cao( 98,8%) và hiệu suất phản
ứng tối đa (99,8%)
Vận tốc phản ứng nhanh, ít sản phẩm phụ

23


Tổng hợp hữu cơ trong CO2 siêu tới hạn
 Phản ứng hình thành liên kết carbon-carbon tiêu biểu

Phan Thanh Sơn Nam (2018). Giáo trình hóa học xanh, 451

Phản ứng Suzuki thực hiện trong CO2 siêu tới hạn với xúc
tác palladium

24


Tổng hợp hữu cơ trong CO2 siêu tới hạn
Palladium

Liên tục

Nhiệt độ thấp, tiết
kiệm năng lượng

Xúc tác

Ưu việt

Phương
pháp

Base
Bu4NOMe

25