微尺度过程强化的结晶颗粒制备研究进展

结晶颗粒制备技术在化工、医药、电子、生物等领域具有不可替代的作用。近年来,随着化工过程强化和微化工技术的快速发展,基于微尺度的过程强化方法在晶体颗粒制备过程中得到广泛的应用,成为高端颗粒制备的前沿技术。本文系统综述了该领域的研究进展：围绕微流控组件,简述微结构混合器、微流体技术对提高微观混合效率的原理及其在纳米材料、药物结晶等领域的应用;围绕微尺度力场,综述超重力旋转填充床的结构设计、可视化研究,超声场为代表的声空化效应及外加力场对超细纳米颗粒制备和药物连续结晶过程的应用;进一步,针对新型膜微尺度传质强化过程,分析微孔膜材料强化传质过程以及膜表面的晶体颗粒“黏附-生长-脱落”运动行为,阐明影响微孔膜分散传质强化过程的关键结构和过程参数,系统论述致密膜液层强化传质的表面更新机制和控制结晶颗粒制备的多级膜操作系统。最后,展望微尺度过程传质强化的结晶颗粒制备技术发展趋势。     

纳米氧化锌液相法制备技术进展

纳米氧化锌是一种新型无机功能材料,广泛用于橡胶、涂料、催化等领域。其液相法制备技术具有产物粒径及形貌易控制、经济成本低、易于实现工业化的优点。重点综述了包括微乳液法、溶胶-凝胶法、水热/溶剂热法和化学沉淀法在内的纳米氧化锌液相法制备技术,阐释了各方法的基本原理、关键影响因素,强调了过程强化技术在制备过程中的重要作用。进一步介绍了“气泡液膜法”的新思路,其特征在于通过表面活性剂与反应液、空气的快速混合,形成具有高堆密度微气泡的纳米反应环境,成核晶体在气泡间10～100 nm的液膜内限域生长,通过控制气泡间液膜厚度调控纳米粒子大小,所得产物粒径均一、不易团聚,有望实现低成本纳米氧化锌的连续规模化生产。     

微气泡耦合生物反应器的研究进展

微气泡具有气液接触面积大、气体溶解速率快、上升速度慢和水中停留时间长等理化特征,非常适合于高气液传质效率需求的生物发酵过程。本文介绍了能够耦合生物反应器的几种微气泡发生装置,分别为微气泡分散器、微孔膜、流体振荡器耦合微孔膜和微气泡曝气搅拌桨;并简述了微气泡发生装置耦合搅拌式生物反应器、气升式生物反应器和生物膜反应器在生物反应过程的应用进展;最后回顾了二氧化碳微气泡在生物反应器的应用研究进展。指出微气泡耦合生物反应器的研究仍处于起步阶段,在放大规律和能耗方面仍处于研究空白。微气泡耦合生物反应器的发展对工业生物技术、石油化工、污水处理和资源再利用等的发展具有重要的意义。     

纳米流体强化气液传质研究进展

简要阐述了气相沉积法、共混法和分散法3种纳米流体的制备方法以及物理法、化学法两种纳米流体的分散技术。重点综述了纳米流体强化气液传质过程以及强化机理方面的最新研究成果。分析给出了纳米流体强化气液传质的几点原因：掠过效应、抑制气泡聚并机理、边界层混合机理、渗透机理以及多个影响因素相互关联作用。并预测出可能成为研究热点并有助于统一的强化理论表述提出的4个研究方向：影响纳米颗粒强化气液传质的各种因素相互耦合作用;纳米流体对氨、CO2、CO、O2和水蒸气以外的其它气体的物理化学吸收,进一步提出纳米颗粒强化气液传质普适性模型;搜集纳米颗粒影响气液界面附近的浓度分布;速度分布的微观信息以及纳米颗粒与气液界面相互作用的研究。     

基于微吸收器的CO2吸收过程研究进展

微化工技术在流体流动、过程强化、传质与反应过程等领域备受关注,本文归纳整理了3种不同类型的微吸收器（微降膜吸收器、微通道吸收器和微网格吸收器）捕集CO₂过程中的水力学性质和传质过程及其机理研究进展,并对3种微吸收器吸收CO₂过程中存在的问题进行分析总结,同时对微吸收器能快速工业化提出展望。其中重点介绍了微通道泰勒流吸收器的水力学流动特性,包括泰勒流气泡的生成机制、气泡和液弹的长度、气泡的输运和运动速度、气泡截面形状及液膜厚度和气液两相流压降;归纳了微通道泰勒流吸收过程的传质过程机理和传质系数的模型以及不同影响因素（通道截面尺寸,通道长度,主通道结构及入口形状,气、液相组成及其流速,吸收剂和系统压力）作用下CO₂吸收效率和传质系数的研究进展。     

微通道内气-液两相传质过程行为及其应用

微通道内气-液两相体系中Taylor流和泡状流具有气泡尺寸均一、停留时间分布窄、可调控性强和比表面积高等优点,具有广泛的应用前景。从Taylor气泡和泡状气泡的传质过程出发,系统综述了微尺度下气泡的溶解规律、传质过程机理和传质/溶解模型等方面的研究进展,并介绍上述流型在反应或过程强化、基础物性及动力学数据测量和微纳材料合成方面的应用。最后总结并展望了技术领域的研究难点与研究方向。     

微通道内气-液两相传质过程行为及其应用

微通道内气-液两相体系中Taylor流和泡状流具有气泡尺寸均一、停留时间分布窄、可调控性强和比表面积高等优点,具有广泛的应用前景。从Taylor气泡和泡状气泡的传质过程出发,系统综述了微尺度下气泡的溶解规律、传质过程机理和传质/溶解模型等方面的研究进展,并介绍上述流型在反应或过程强化、基础物性及动力学数据测量和微纳材料合成方面的应用。最后总结并展望了技术领域的研究难点与研究方向。     

微通道内气-液弹状流动及传质特性研究进展

气-液弹状流,又称Taylor流,是一种以长气泡和液弹交替形式流动的流动形态。微通道内气-液弹状流因其气泡与液弹尺寸分布均一、停留时间分布窄、径向混合强等优点,是一种适于强化气-液反应的理想流型。本文首先介绍了微通道内气泡的生成机理、气泡和液弹长度,以及气泡生成阶段的传质特征。其次系统综述了主通道中弹状流动及传质过程的研究进展,包括气泡形状与液膜厚度、液弹内循环和泄漏流特征、气-液传质系数的测量与预测,以及物理与化学吸收过程中的传质特性等方面内容。最后阐述了当前研究的不足并展望了气-液弹状流的研究方向。     

微纳介尺度气液反应过程强化

阐述了微纳介尺度气液反应过程强化的研究背景,分析了该领域面临的微纳介区域中介质分散机制的关键科学问题及研究思路。以超重力反应器、膜反应器为例,介绍了我国在气液反应过程强化方面的基础研究以及潜在的工业应用,并提出了未来的发展方向。     

微分散法连续制备微气泡的研究进展

微气泡的尺寸介于1~1000 μm之间。相比于传统大气泡,微气泡具有体积小、比表面积大、上浮速度慢和传质效率高等优点,被广泛应用于石油、化工、食品、化妆品、医学和废水处理等领域。相比于传统的微气泡制备方法,气液微分散法制备微气泡生产效率高、可控性好、灵活性高和易于放大,受到了学者们的广泛关注。鉴于微气泡的广泛应用,快速准确的对气泡的大小和尺寸分布的表征也至关重要。本工作对常用的微气泡尺寸表征方法进行了归纳总结,比较了不同的微气泡制备方法的优缺点,并重点阐述了微通道法和膜分散法制备微气泡的研究现状。在此基础上对微分散法制备微气泡的未来研究方向进行展望。     

Membrane‐dispersion reactor in homogeneous liquid process

For homogeneous liquid processes, mixing at molecular scale may influence selectivity, yield and quality of final products. In a membrane‐dispersion reactor, microporous membranes are employed as dispersion media for controlled feeding of one solution into another one to intensify micromixing. The reactor has been widely used in the preparation of nanoparticles, preparation of nanocapsules and liposomes, synthesis of polymers, parallel and consecutive reactions to improve nanoparticles quality, molecular weight distribution of polymer, or selectivity of complex reactions. This paper reviewed the progress of the membrane‐dispersion reactor in homogeneous liquid processing including features, applications, advantages and limits. © 2012 Society of Chemical Industry .     

陶瓷微滤膜的制备技术与应用

综述了陶瓷微滤膜的国内外研究发展现状，介绍了一些陶瓷微滤膜的制备方法及其在膜法制乳、水处理、催化膜反应器及气体分离等领域中的应用，并对其应用前景进行了展望。     

陶瓷微滤膜分散传质性能

引　言近年来 ,国内外对膜法制乳的研究已做了相当多的工作[1～ 7] ,并取得了良好的结果 .膜法制乳即以微滤膜为分散介质制备乳液的方法[8] .研究结果证明 ,采用膜分散制乳的方法可以得到液滴直径小且均一的稳定的乳液 .由于微滤膜的孔隙率较大 ,这种方法所需压力很小 ,能耗小 ,粒径可小于 10 μｍ,这是传统的分散方法无法达到的 .由此可见 ,膜法分散是理想的分散方法 .目前工业中的萃取操作多采用传统的分散法 ,分散的液滴粒径大 (1ｍｍ左右 ) ,比表面积小 ,滴内传质速度小 ,萃取效率低 .而膜法分散应用于萃取 ,传质面积和滴内传质速度比传…     

“催化接触器”型膜反应器的研究进展

对膜反应器按照流体流动方式进行分类，并对“催化接触器”型膜反应器的构成、特点与优点、多孔催化膜的制备、应用反应体系的研究状况进行综述。由于“催化接触器”型膜反应器在强化传质和消除孔内扩散方面表现出的优势，在流固相催化反应中显示出良好的应用前景。     

Liquid-liquid heterogeneous mixing efficiency in a rotating packed bed reactor

Mixing of two immiscible liquids consists of two sections that are liquid-liquid dispersion and mass transfer intraphase or interphase. It plays a crucial role in the liquid-liquid heterogeneous reactions. Here, the liquid-liquid heterogeneous mixing efficiency in RPB reactor is experimentally assessed by a consecutive-competitive chemical probe system. The diameters of dispersed phase droplets in RPB were measured and a correlation to predict the mean diameters were obtained. Based on the dispersed phase size and mass transfer characteristic, a model for predicting the segregation index of liquid-liquid heterogeneous mixing in RPB was established with a deviation <20%. Based on this model, the characteristic time of liquid-liquid heterogeneous mixing in RPB is determined to be in the range of 0.01–1 s. RPB exhibits a great process intensification potential for heterogeneous mixing process.     

陶瓷膜连续反应器的设计与工程应用

膜反应器是结合膜技术和反应器,将反应和分离两个单元操作耦合成为一个单元过程的系统,可简化流程、节约成本、提高产品质量并减少环境污染。本文就陶瓷膜连续反应器运行过程中存在的膜与反应过程优化、超细颗粒吸附、膜污染等关键问题作了阐述,并以重要的沉淀反应与非均相催化反应为对象,介绍了连续膜反应器的设计及工程应用进展。     

氟树脂性能与加工应用(续17)

分别叙述了PTFE涂层、PTFE纤维和PTFE浇涛膜的性能和应用,制备原理、方法和工艺.介绍了聚四氟乙烯填充树脂的特性、用途和填充料的种类,分别叙述了PTFE悬浮树脂、PTFE分散树脂和PTFE分散液与填充料的混合工艺、方法,介绍了PTFE填充树脂与弹性体的复合材料.     

微反应器制备催化材料的研究进展及展望

近年来,微化工技术作为化学合成中的一个新兴领域、过程强化的有效手段,引起了人们的广泛关注。微反应器在微尺度通道下具有高比表面积/体积比、优良的传质传热性能,能够实现反应物的快速混合,对反应过程实现精确控制。概述了微通道反应器的特点。总结了近年来部分类型微反应器在制备催化材料方面的研究进展,包括撞击流微反应器、膜分散微反应器、微孔管式微反应器。同时参照微反应器近年来在工业生产中的应用实例,提出了结合计算机模拟系统,设计高效、稳定、低成本、多功能的连续流微反应器将是开发新型高性能催化材料及其工业化应用的重要保障。     

液膜分离技术及其应用研究进展

综述了液膜分离技术的特点及其应用研究现状.指出液膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术.