一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法和系统，属于化工检测设备技术领域。该方法包括以下步骤：向高压釜内注入二氧化碳气体，将高压釜内的空气排出；对高压釜抽气，使高压釜内形成负压；利用高压釜内的负压将定量的固态样品吸入高压釜；向高压釜内注入二氧化碳；调整高压釜内的压强和/或温度，使二氧化碳处于超临界状态，使所有固态样品溶于二氧化碳中；调整高压釜内的压强和/或温度，使固态样品从二氧化碳中析出，记录此时高压釜内的压强和温度，计算该固态样品在该压强和温度下的超临界二氧化碳中的溶解度。本发明专利技术在测试中实现了先排空气再加样品，避免了样品在排空气操作中的损耗，提高了测量结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法和系统
本专利技术涉及一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法和系统，属于化工检测设备

技术介绍
超临界流体是指温度和压力均高于临界点的流体。目前研究较多的是二氧化碳，超临界二氧化碳流体具有无毒、不可燃、相对便宜、溶解能力较高、可循环、临界点低等优点。由于超临界二氧化碳流体所具有的优良特性，使得其在高分子科学、药学以及制备超细颗粒等领域得到了广泛的研究应用，物质在超临界二氧化碳中的溶解度为这些领域的基础数据，因此测试物质在超临界二氧化碳中的溶解度就尤为重要。现有技术中，如一种名为“一种在大米中添加脂溶性营养成分的方法”的中国专利技术专利申请（申请公布号为CN108112876A）以及论文《超临界二氧化碳-聚合物体系浊点压力的光敏法测量》（《中国科技论文》，2016年11月，朱腾等）中公开的方案，都是利用超临界二氧化碳流体的溶解能力随压力变化这一特性来测试样品物质在超临界二氧化碳中的溶解度。测试原理是先使定量测试样品溶解在高压的超临界二氧化碳中，然后逐渐降低二氧化碳的压力，使其溶解能力降低，当二氧化碳溶液过饱和时，二氧化碳中的测试样品就会被析出，溶固体系呈浑浊状态，此时二氧化碳的压力即为浊点压力，最后根据加入的测试样品的质量、系统体积、浊点压力、体系温度等信息，就能够计算出当前压力、温度下该测试样品在超临界二氧化碳中的溶解度。现有的超临界二氧化碳溶解度测试方法一般是利用带有视窗的高压釜，测试过程要先打开高压釜加入样品物质，再关闭高压釜并打开排气阀，通入过量的二氧化碳进行体系排空气操作。这个过程中，有的测试样品属于易挥发的物质，有的测试样品的粒度较小，容易扩散，因此一定会有一部分测试样品随着气流的流动从排气阀排出，造成了测试样品的损耗，同时，在降低高压釜内压力的过程中还要向外排二氧化碳，又会造成样品的损耗，但最后计算溶解度时却不考虑这个损耗，导致实际计算的超临界二氧化碳的溶解度相对于真实值偏高，造成测试结果不真实不准确。因此，如何提高超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量结果的准确度是亟需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法和系统，以解决目前超临界二氧化碳溶解度测量不准确的问题。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法，包括以下步骤：步骤1：向高压釜内注入二氧化碳气体，将高压釜内的空气排出；步骤2：对高压釜抽气，使高压釜内形成负压；步骤3：利用高压釜内的负压将定量的固态样品吸入高压釜；步骤4：向高压釜内注入二氧化碳；步骤5：调整高压釜内的压强和/或温度，使二氧化碳处于超临界状态，使所有固态样品溶于二氧化碳中；步骤6：调整高压釜内的压强和/或温度，使固态样品从二氧化碳中析出，记录此时高压釜内的压强和温度，计算该固态样品在该压强和温度下的超临界二氧化碳中的溶解度。本方案在测试时先将定量固态样品装入样品管路，之后打开吹扫气路，使用气源直接对高压釜内进行吹扫排空气，再使用真空泵抽吸以降低高压釜内的压强，最后打开样品管路，利用气源以及气压差将样品管路中的固态样品吹入高压釜内。本方案整个过程实现了先排空气后进样的操作，避免了固态样品在排空气操作中的损耗，从而提高了测试结果的准确度。同时，高压釜内的负压环境能够进一步降低釜内空气杂质的含量，提高高压釜内二氧化碳的纯度，进一步提高了测试结果的准确度。进一步地，在步骤5中，先调整高压釜内的温度至设定恒温，再调整高压釜内的压强，使二氧化碳处于超临界状态，使所有固态样品溶于二氧化碳中。本方案给出了一种使二氧化碳转化为超临界状态的较优调整方案。进一步地，在步骤6中，保持高压釜内的温度在设定恒温，并降低高压釜内的压强，使固态样品从二氧化碳中析出。本方案给出了一种使固态样品从二氧化碳中析出的较优调整方案。进一步地，在步骤6中，根据穿过高压釜内二氧化碳的探测光的信号强度变化，判断固态样品是否从超临界二氧化碳中析出。本方案根据通过超临界二氧化碳的探测光光强变化来判断固态样品是否被析出，代替了常规的用人眼直接观看的方式，提高了浊点压力判断的可靠性和真实性。本专利技术还提供了一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量系统，包括气源、冷却系统和高压釜，所述高压釜安装有进气阀和排气阀，该测量系统还包括吹扫气路、样品管路、固态样品存储装置、温度调节装置、柱塞泵和真空泵，所述气源通过冷却系统、柱塞泵连接至高压釜的进气阀，所述温度调节装置用于调节高压釜内的温度，所述吹扫气路、所述样品管路均设有启闭阀，所述气源通过所述吹扫气路、所述吹扫气路的启闭阀连通高压釜，所述样品管路一端通过样品管路启闭阀连通高压釜内部，另一端通过气路阀连接所述气源，所述真空泵连接所述高压釜的排气阀。优选地，所述样品管路一端通过样品管路启闭阀连通高压釜内部，另一端可分离密封连接所述固态样品存储装置。本方案在测试时先在固态样品存储装置中装入固态样品，然后控制吹扫阀使用气源直接对高压釜内进行吹扫排空气，之后使用真空泵抽吸降低高压釜内的压强，最后打开样品进料通道，在气压的带动下加入高压釜中，整个过程实现了先排空气后进样的操作，避免了固态样品在排空气操作中的损耗，从而提高了测试结果的准确度。同时，高压釜内的负压环境能够进一步降低釜内空气杂质的含量，提高釜内二氧化碳的纯度，进一步提高了测试结果的准确度。进一步地，所述吹扫气路的启闭阀和所述样品管路的启闭阀为同一启闭阀，该测量系统还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀的进气口分别连接所述样品管路或吹扫管路，所述三通电磁阀的出气口连接所述启闭阀，用于导通样品管路或吹扫管路。具体地，所述三通电磁阀设有第一进气口、第二进气口和出气口，用于导通第一进气口与出气口之间的通路或第二进气口与出气口之间的通路；所述气源分别连接所述气路阀的一端和所述三通电磁阀的第二进气口；所述固态样品存储装置可拆卸密封连接于所述气路阀的另一端与所述三通电磁阀的第一进气口之间；所述启闭阀一端与所述三通电磁阀的出气口连接，另一端与所述釜体连通。本方案给出了一种更优的管路连接方案，使气路连接更加简洁高效，在降低系统成本的同时提高测量系统的工作效率。进一步地，该测量系统还包括光源、光电探测器、信号放大电路、处理单元，所述高压釜包括两个观察窗口，所述光电探测器通过所述信号放大电路与所述处理单元连接，用于接收所述光源发出的穿过高压釜两个观察窗口的探测光，所述处理单元用于根据探测光的强度变化判断固态样品是否析出。本方案根据通过超临界二氧化碳的探测光光强变化来判断固态样品是否被析出，代替了常规的用人眼直接观看的方式，提高了浊点压力判断的可靠性和真实性。进一步地，该测量系统还包括活塞和电机，所述活塞沿高压釜釜体中轴线滑动密封设置于高压釜釜体中，用于改变高压釜的容积，所述电机用于驱动所述活塞上下活动。本方案中的高压釜可以通过电机来控制活塞的上下移动，通过高压釜容积的变化来改变釜内压强大小，避免了使用排气阀泄压的操作，进而避免了固态样品的损耗。进一步地，所述固态样品存储装置表面设有两个端口，两个端口通过固态样品存储装置内的贯通空间贯通连接，所述固态样品存储装置内的贯通空间用于放置固态样品。本方案给出了一种较优的固态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：向高压釜内注入二氧化碳气体，将高压釜内的空气排出；步骤2：对高压釜抽气，使高压釜内形成负压；步骤3：利用高压釜内的负压将定量的固态样品吸入高压釜；步骤4：向高压釜内注入二氧化碳；步骤5：调整高压釜内的压强和/或温度，使二氧化碳处于超临界状态，使所有固态样品溶于二氧化碳中；步骤6：调整高压釜内的压强和/或温度，使固态样品从二氧化碳中析出，记录此时高压釜内的压强和温度，计算该固态样品在该压强和温度下的超临界二氧化碳中的溶解度。

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：向高压釜内注入二氧化碳气体，将高压釜内的空气排出；步骤2：对高压釜抽气，使高压釜内形成负压；步骤3：利用高压釜内的负压将定量的固态样品吸入高压釜；步骤4：向高压釜内注入二氧化碳；步骤5：调整高压釜内的压强和/或温度，使二氧化碳处于超临界状态，使所有固态样品溶于二氧化碳中；步骤6：调整高压釜内的压强和/或温度，使固态样品从二氧化碳中析出，记录此时高压釜内的压强和温度，计算该固态样品在该压强和温度下的超临界二氧化碳中的溶解度。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法，其特征在于，在步骤5中，先调整高压釜内的温度至设定恒温，再调整高压釜内的压强，使二氧化碳处于超临界状态，使所有固态样品溶于二氧化碳中。3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法，其特征在于，在步骤6中，保持高压釜内的温度在设定恒温，并降低高压釜内的压强，使固态样品从二氧化碳中析出。4.根据权利要求1-3任一所述的超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量方法，其特征在于，在步骤6中，根据穿过高压釜内二氧化碳的探测光的信号强度变化，判断固态样品是否从超临界二氧化碳中析出。5.一种超临界二氧化碳中固态样品溶解度的测量系统，包括气源、冷却系统和高压釜，所述高压釜安装有进气阀和排气阀，其特征在于，该测量系统还包括吹扫气路、样品管路、固态样品存储装置、温度调节装置、柱塞泵和真空泵，所述气源通过冷却系统、柱塞泵连接至高压釜的进气阀，所述温度调节装置用于调节高压釜内的温度，所述吹扫气路、所述样品管路均设有启闭阀，所述气源通过所述吹扫气路、所述吹扫气路的启闭阀连通高压釜，所述样品管路一端通过样品管路启闭阀连通高压釜内部，另一端通过气路阀连接所述气源，所述真空泵连接所述高压釜的排气阀。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：史清照，徐秀娟，张启东，柴国璧，毛健，张文娟，范武，刘俊辉，席辉，刘珊，付英杰，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41