论文摘要
本文对超临界流体技术的研究现状及进展作了简要综述和分析
。就研究方向而言，超临界流体技术在超细材料、新型药品、生化
技术等重大领域的应用前景已引起广泛的关注，并成为研究的热点。
在与之相关的基础理论方面，对其机理和过程的模型化描述是目前
的一个难题，其研究不仅是超临界流体技术走向应用的关键，而且
具有十分重要的科学价值。基于以上考虑选择超临界流体沉积技术
作为本文的研究目标，将超临界流体沉积技术引入无机材料领域，
采用超临界溶液渗透法修饰陶瓷膜孔径，并建立起这一过程的数学
模型，另外还进行了固体在超临界流体中的溶解度推算、异丙醇铝
在超临界丙烷中的溶解度测定和RESS过程新型喷嘴的开发三个内容
的研究。
1.基于Peng-Robinson状态方程提出一新的方法推算多环芳香
族化合物在超临界二氧化碳中的溶解度，计算过程中需要的纯固体
的临界参数利用Sigmund-Trebble方法预测，纯固体的饱和蒸汽压
通过熔点、沸点和过冷液体的蒸汽压计算。另外，本文将二元交互
作用参数与纯物质性质k(下12)与T(下c,1)／T(下m,2)进行了关联
，并用关联的k(下12)预测固体在超临界二氧化碳中的溶解度，计
算精度与传统方法的结果比较，结果甚为满意。
2.建立了一套固体在超临界流体中的溶解度测定装置。测定了
388K，403K两种温度、21.5～30.5MPa下异丙醇铝在超临界丙烷中
的溶解度数据，并分别用Chrastil及Macnaughton等提出的两种经
验关联式对溶解度数据进行关联，前一种关联方法对两种温度下的
实验数据同时关联，关联误差为11.1％；后一种关联方法对两种温
度下的数据分别关联，关联误差分别为12.4％，7.1％。
3.建立了一套RESS过程实验装置。使用园形孔道(D(下A)=40μ
m，L／D(下A)=15)和环形孔道(D(下B)=45μm，L／D(下B)=13.3)两
种不同结构的喷嘴进行超临界溶液快速膨胀法制备异丙醇铝粒子实
验。在操作条件保持一致时，两种喷嘴获得的粒子形态及粒径分布
没有明显的区别，都得到了球形、聚集的超细粒子
(平均粒径0.4μm)。这表明喷嘴的截面形状对造粒过程没有较大影
响。另外，还考虑了萃取温度、膨胀前温度等对获得的粒子形态的
影响。萃取温度较高时，聚集现象也较为严重，而粒子的外形及尺
寸没有较明显的差别。膨胀前温度较低时获得的粒子较大，而且粒
径分布相对较窄。
4.在溶解度测定和RESS过程实验的基础上提出超临界溶液渗透
法(SCSI)修饰陶瓷膜孔径的新方法。基于陶瓷膜孔径变化的动力学
方程、超临界溶液相平衡模型和经典成核理论建立了一套用于描述
SCSI过程的数学模型，并在给定陶瓷膜初始孔径分布情况下对假想
的两种膜面性质进行了计算机模拟。模拟结果显示在不同性质的膜
面上，由于溶质沉积机理的差异而导致陶瓷膜的平均孔径增大或减
小两种相反的结果。以α-Al(下2)O(下3)微滤膜为基膜的SCSI过程
实验结果定性地验证了上述数学模型的可靠性，经过SCSI、水解及
烧结过程后，陶瓷膜的孔径改变情况由气体渗透和泡压法表征，结
果表明当膜面性质有利于均相成核时，陶瓷膜流动平均孔径减小；
相反平均孔径增大，这与过程模拟结果是一致的。
