Поскольку требования к чистоте в таких отраслях, как производство полупроводников, медицинского оборудования и точной оптики, продолжают расти, традиционные технологии очистки,-такие как влажная очистка и ультразвуковая очистка-все чаще сталкиваются с ограничениями. Технология очистки сверхкритическим диоксидом углерода (sCO₂) с его уникальными физическими и химическими свойствами стала передовым решением для прецизионной очистки поверхностей. В этой статье представлен систематический обзор принципов, текущих применений и будущих проблем технологии очистки sCO₂.
Свойства сверхкритического углекислого газа
Сверхкритический диоксид углерода образуется, когда CO₂ подвергается воздействию температуры и давления выше критической точки (31,1 градуса и 7,38 МПа). В этом состоянии он проявляет двойные характеристики как газа, так и жидкости:
1. Нулевое поверхностное натяжение: обеспечивает проникновение в наноразмерные поры (с соотношением сторон более 100:1) без сопротивления.
2. Высокая диффузия: отображает коэффициент диффузии 10⁻⁴ см²/с, что в десять раз больше, чем у жидких растворителей.
3.Растворимость-подобна жидкости: эффективно растворяет органические загрязнения, такие как масла и смолы.
4. Настраиваемые свойства растворителя: мощность сольватации можно регулировать путем изменения температуры и давления.
5. Преимущества для окружающей среды и безопасности: не-токсичны, не-воспламеняемы и пригодны для вторичной переработки.
Система очистки и технологический процесс
Типичная система очистки sCO₂ имеет модульную конструкцию и состоит из следующих ключевых компонентов:
1. Блок подачи жидкости: резервуар для хранения жидкого CO₂ и криогенный насос.
2.Сверхкритическая реакционная камера: рассчитана на высокое давление (обычно больше или равное 20 МПа).
3. Блок фильтрации и разделения: оснащен мембранным фильтром из ПТФЭ с размером пор 0,1 мкм.
4.Recycling system: Achieves a CO₂ recovery rate of >95%
Процесс очистки:
1. Загрузите детали, подлежащие очистке, в камеру.
2. Закачайте жидкий CO₂ в камеру и создайте в ней давление до сверхкритического состояния.
3.Проведите очистку при заданной температуре и давлении (обычно 10–30 минут).
4. Отделить загрязнения путем сброса давления.
5. Перерабатывайте CO₂ для повторного использования.
Технические проблемы и решения
1. Ограничения при удалении загрязнений
Проблема: Ограниченная эффективность в удалении неорганических загрязнений и твердых частиц.
Решения:
Разработайте специализированные поверхностно-активные вещества и со-сорастворители (например, этанол, этилацетат).
Интегрируйте ультразвуковую или мегазвуковую-очистку.
2. Безопасность системы высокого-давления.
Задача: Эксплуатационные риски при высоких давлениях (20–30 МПа).
Решения:
Используйте камеры из нержавеющей стали 316L или сплавов на основе никеля-.
Внедрить несколько механизмов безопасности (например, двойные датчики, разрывные мембраны).
Применять конструкции постепенного снижения давления.
3.Оптимизация процесса
Задача: эффективность очистки очень чувствительна к температуре и давлению.
Решения:
⑴Использовать высокоточные-системы ПИД-регулирования (температура ±0,5 градуса,<0.05 MPa pressure).
⑵Использование вычислительной гидродинамики (CFD) для оптимизации поля потока.
⑶Примените настройку параметров на основе AI-.
Преимущества
1. Снижает образование химических сточных вод на 95%.
2. Нулевые выбросы ЛОС.
3.CO₂ подлежит вторичной переработке.