Abstract
本文主要分四個部分介紹超臨界狀態下之吸附及擴散現象。第一章"緒論"中, 本文先就超臨界二氧化碳之物理性質及微量物質在超臨界二氧化碳中之物理性質作一簡要之概述, 以了解超臨界狀態下異於液態或氣態之特性。在第二章"超臨界狀態下之分子擴散係數"中, 本文改良傳統之毛細管層析技術量測乙酸乙酯、甲苯、酚、咖啡因等物質在超臨界二氧化碳中之分子擴散係數。傳統之毛細管層析技術主要採用一細長之不□鋼管, 觀察脈衝進料因徑向分子擴散影響狹窄脈衝變寬的程度, 藉以推算分子擴散係數。本文則採用內壁已塗佈一層可吸附物質之毛細管來量測分子擴散係數。改良後之毛細管層析技術可解決傳統技術不允許吸附現象存在之限制,並藉吸附現象可增加脈衝變寬的程度, 更有利於分子擴散係數之量度。在第三章"超臨界狀態下之有效擴散係數"中, 本文以批次式吸附速率實驗來量測超臨界二氧化碳中甲苯在活性碳顆粒內之有效擴散係數。實驗中發現所測得之有效擴散係數遠大於僅以分子擴散現象所預估之值, 故推論甲苯於活性碳顆粒內之質傳可能存在顯著的表面擴散現象。實驗中並發現當活性碳放置籃轉速大於 1500 rpm 時, 活性碳顆粒內部可能發生強制對流現象, 而加快顆粒內之質傳速率。由於在量度超臨界狀態下之分子擴散係數及有效擴係數時都有吸附現象伴隨產生, 為了解超臨界狀態下之吸附現象, 在第四章"超臨界狀態下之吸附現象"中, 本文先從吸附平衡熱力學著手, 探討吸附平衡隨溫度、壓力變化的情形。實驗中發現超臨界二氧化碳中的酚及咖啡因在毛細管上吸附分佈率之對數值會隨二氧化碳密度線性遞減, 由其斜率可推算出酚及咖啡因在超臨界二氧化碳中之部分莫耳體積。實驗中並發現超臨界二氧化碳中的甲苯在活性碳上的吸附平衡關係當二氧化碳密度及活性碳上的吸附量固定時, 甲苯在超臨界相之平衡莫耳分率的對數值會隨溫度線性遞增, 由其斜率即可推算出超臨界二氧化碳中甲苯吸附在活性碳上之定容吸附熱。