【微反應器文獻之旅】采用電滲流(EOF)作為微反應器的驅動裝置
今天閱讀的文獻是發表在tutorial review上的一篇綜述,展現了一個化學家的角度來看待微反應器,文獻編號是358,值得在這里提到的一點是,我第一次讀到采用電滲流(EOF)作為微反應器的驅動裝置,并指出了基于水力學基礎的注射泵的缺點,還有化學家好像還比較偏愛玻璃作為反應器的材料,很有意思。
Introduction
文獻在這部分主要介紹了電滲流驅動系統和微反應器的優點,電滲流驅動部分,作者說該系統可以采用電腦來自動化控制,這里插一句,微反應器的自動化很熱門,我近期看了一篇文獻報道了采用云端來控制反應器進料流量和濃度,溫度,并檢測產物的質量分數等,這簡直就是互聯網+化學啊,我相信這個組未來還可能搞一個人工智能+化學,多學科交叉很好玩,詳細可見DOI:10.1016/j.tet.2017.08.050(Cambridge的Ley SV組)。然后說到微反應器的優點,作者竟然沒提被說爛了的強化傳質傳熱,而是從一個化學家的角度切入,提出了一下幾點:
1)實時地進行產物和反應物的分離;
2) 在一些在線監測的系統的配合下容易實現反應過程的優化 ;
3)就地生產和使用反應物(即有些危險的中間物可以制備并使用) ;
4)更純更高的收率。
Fabrication of micro reactors
文獻在這一部分給出了可以制備微反應器的材料:硅,玻璃,石英,金屬,聚合物,但是這五種材料作者只詳細地介紹了玻璃微反應器的制造工藝,因為化學家偏愛玻璃,化工工程師偏愛金屬(文獻提到),而這篇文章是化學家寫的。具體的玻璃微反應器光蝕技術如圖1所示。
圖1 玻璃微反應器光蝕制造工藝
operation of micro reactors
這一部分就在詳細地討論注射泵和電滲流兩者驅動方法的利弊,但是從總體看來,作者還是比較偏向使用EOF(電滲流)的,這里只說一點,作者提到采用EOF微通道內的邊界層以外速度profile會比較地平(如圖2所示),而水力學壓力驅動的速度profile(速度剖面)會趨近拋物線,我比較不能理解為何速度的profile還能對反應器的好差有影響,起碼作者沒說服我。
圖2 電滲流速度剖面
Reactions performed in micro reactors
在這一部分文章分兩個部分,一個是小規模的實驗室階段,另一個為大規模的工業化階段,在這兩部分,文章如同其他綜述一樣給了大量的例子,讓人感覺有機化學很重要,我抽空也要補一下有機化學,底子太差看都看不懂。據說邢大本挺好的,推薦一下。在工業化階段的那個部分,文章還提到了微反應器的其他一些優點,比如說可以隨市場的變化隨時地調節產量(由于是number-up,應該很容易做到),可以縮短從實驗室到工業化應用時間。
Conclusion
文章在結尾段重新了說了一下微反應器的優勢,令人印象深刻的是文章提到了微反應器最具吸引力的一點就是給合成化學提供了嶄新的角度,與當初的KF Jensen的那篇綜述不謀而和。
結語
微反應器在2005年是一個大豐收年,大量經典文獻在前期的知識積累下開始出現,特別是化學家開始注意到這一個工具并參與到對微反應器技術升級的行列中來,完成30篇的文獻閱讀任務真不容易(讀著讀著感覺入了化學坑)。
參考文獻
[1] Watts P., Haswell S. J., The application of micro reactors for organic synthesis, Chemical Society Reviews, 2005, 34(3): 235-246.
(文章來源 - 微信公眾號:耳朵二水 作者:二水 轉載僅供參考學習及傳遞有用信息,版權歸原作者所有,如侵犯權益,請聯系刪除)
標簽:   電滲流 微反應器