微通道反应器在合成反应中的应用

微流控学(microfluidics)是在微米级结构中操控纳升至皮升体积流体的技术与科学,是近10年来迅速崛起的新交叉学科.流体在微流控芯片微米级通道中,由于尺度效应导致了许多不同于宏观体系的特点,例如分子间扩散距离短、微通道的比表面积大、传热和传质速度快等,促进了微流控芯片在有机合成反应中的发展.本文总结了微通道反应器的特点、微通道反应器中常用的流体驱动技术和微通道中流体的混合技术.通过一系列在微流控芯片中进行的有机合成反应,包括液-液均相反应、催化反应、相转移反应和异常激烈的有机合成反应等,进一步说明了微通道反应器同时具有微量和连续流动的优点.微通道反应器的发展不但在合成路线的优化方面有重要意义,而且有助于相关化学工业过程的改进.     

行星式MOCVD反应器进口结构对AlN生长的气相反应和生长速率的影响

针对行星式MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)反应器进口结构对AlN生长的化学反应路径和生长速率的影响进行数值模拟研究,通过改变反应器进口形式、数量以及隔板位置发现,二重进口反应器倒置进口(即Ⅲ族在下,Ⅴ族在上)时,衬底前端的含Al粒子浓度明显升高,尤其是MMAl的浓度比传统进口反应器高两个数量级,气相反应中热解路径占主导,薄膜生长速率明显提高。在倒置进口的基础上优化隔板位置,生长速率略微降低,但薄膜均匀性明显改善。当反应器进口数量从二重变为三重和五重,反应从热解路径占主导变为热解路径和加合路径共同作用,薄膜生长速率逐渐增加,而均匀性明显改善。     

过渡金属-联咪唑-Dawson型钨磷酸盐杂化化合物的酶固定化性能

利用水热法和直接沉淀法, 设计合成了5例由过渡金属(TM)-联咪唑配阳离子与Dawson型钨磷酸阴离子构成的多金属氧酸盐(POM)基有机-无机杂化化合物[Ni(H₂biim)₃]₄[Ni(H₂biim)₂(P₂W₁₈O₆₂)₂]·2H₂O(1), [Co^III(H₂biim)₃]₂[P₂W₁₈O₆₂]·8H₂O(2), [Cu(H₂biim)₂]₃[P₂W₁₈O₆₂]·4H₂O(3), [Co^II(H₂biim)₃]₂H₂[P₂W₁₈O₆₂]·9H₂O(4)和 [Ni(H₂biim)₃]₃[P₂W₁₈O₆₂]·2H₂O(5); 并利用X射线单晶衍射分析(SC-XRD)、 红外光谱(IR)和热重-差热分析 (TG-DTA)等对其进行了表征. 化合物1~5作为载体用于固定辣根过氧化物酶(HRP)时, 显示出了较高的酶固定化能力. 另外, 利用圆二色光谱(CD)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)等方法评价了固定化酶HRP/1~HRP/5的重复使用性、 储存稳定性和检测过氧化氢(H₂O₂)的性能. 由于该类POMs与HRP间存在强的相互作用, 利用简单的物理吸附法即可实现POMs对HRP的固载. POMs对酶的固定不但提高了HRP对使用及储存环境的耐受性, 同时也拓展了POMs在酶固定化领域的应用.     

纳米-微米复合孔泡沫陶瓷固定化脂肪酶

考察了泡沫陶瓷的孔径分布和表面性质对脂肪酶固定化的影响.研究表明,泡沫陶瓷的纳米孔孔径分布非常适合脂肪酶的固定化,对固定化酶的催化效率有决定性的影响.经1h的定化,泡沫陶瓷固定化酶的活性达商业化硅藻土固定化酶的1.33倍,体积活力为其2.63倍,蛋白载量为45.36mg/g陶瓷,比活为1215.39U/g,活力回收为41.2%.泡沫陶瓷固定化脂肪酶在有机相乙酸乙酯合成中表现优良,连续使用5次,每次反应3h,乙酸转化率均在93%左右.     

青霉素对乳酸-丙酮-溴酸钾-硫酸锰-硫酸开放化学振荡体系的扰动

在连续搅拌反应器(CSTR)中,利用分析物脉冲微扰技术(APP)研究了青霉素对锰离子催化Belousov-Zhabotinsky(B-Z)开放化学振荡体系的影响。结果表明,青霉素浓度在2.97×10-7～5.50×10-5mol/L范围内,周期和振幅的变化率与所加入青霉素浓度的负对数呈良好的线性关系,相关系数分别为0.9981和0.9985;检出限为5.9×10-8mol/L。所建立的方法简便易行,每小时可进样15次。对可能的反应机理也进行了讨论。锰属于生命元素,在体内参与生物酶的合成与转化,研究青霉素对锰催化振荡反应体系的扰动对于理解生命运动更为有利。     

聚乙烯塑料在连续超临界水反应器中的油化研究

在连续超临界水（SCW）反应器中考察了反应温度、停留时间和反应压力对聚乙烯（PE）降解油化的影响。实验结果表明,在120s、25MPa下,从500℃提高到550℃,液体收率呈现先升后降的趋势,在530℃达到最大值（79%）;在520℃、25MPa下,随停留时间的延长,PE裂解程度加深,产物轻质化程度提高,导致液体收率降低,停留240s时,气体收率达到43%;反应压力对产物收率的影响较小,气、液产物中烯/烷比随反应压力的增加而增大。     

脱硫用重复频率脉冲电源设计

简单介绍了高压脉冲电晕法脱硫的基本原理,以及对重复频率脉冲电源性能的要求;分析脱硫反应器独特的电气特性对电源系统的影响;对重复频率脉冲电源的设计方法及技术路线进行相关探讨。     

A review of recent advances in selective catalytic NOx reduction reactor technologies

Research on NOx treatment is extensive in recent years due to growing environmental awareness. Selec- tive catalytic reduction （SCR） of NOx, as a proven technology, offers higher NOx control efficiency than many other NOx treatment methods. The present work reviews the recent development of SCR reactor technologies. Firstly, catalysts and mechanism of different SCRs were briefly summarized. Different SCR reactors, e.g. structured reactor, fluidized bed reactor and moving bed reactor, were then discussed. As a more advanced technology, multifunctional reactors were also developed for SCR process and could be divided into two categories： decoupled adsorption-reaction process and combined SCR system. The mechanism and properties of these processes were discussed in detail. Some recommendations were given for the future work in SCR reactor design. SCR reactor technology for emerging energy processes was also addressed, such as oxyfuel combustion and biofuel conversion processes, which put forward new requirements for SCR technologies and also open new opportunities for advanced design of SCR reactors.     

微通道反应器中均相催化制备乙酸酯的研究

以对甲苯磺酸为催化剂,在内径为0.25 mm的石英毛细管中分别合成了乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯,利用正交实验考查了催化剂的用量、停留时间、反应温度和醇酸初始摩尔比对不同酯化反应的影响。结果表明,通道尺寸对产品收率影响较大,减小微通道毛细管的管径能显著提高酯的收率。随着催化剂用量的增加,乙酸酯的收率随之增大,在催化剂浓度小于1%时,乙酸丙酯的初始反应速率最大,乙酸乙酯的初始反应速率最小。在毛细管中,醇酸摩尔比、停留时间、催化剂用量分别为3∶1、14.7 min、3 wt%,反应温度分别为55、85、100、100℃时,乙酸酯的收率依次为:74.0、70.1、97.2、92.2%。