苏州汶颢微流控技术股份有限公司

首页 > 技术资讯 > 技术学院

【微反应器文献之旅】采用电渗流(EOF)作为微反应器的驱动装置

今天阅读的文献是发表在tutorial review上的一篇综述,展现了一个化学家的角度来看待微反应器,文献编号是358,值得在这里提到的一点是,我第一次读到采用电渗流(EOF)作为微反应器的驱动装置,并指出了基于水力学基础的注射的缺点,还有化学家好像还比较偏爱玻璃作为反应器的材料,很有意思。

Introduction

文献在这部分主要介绍了电渗流驱动系统和微反应器的优点,电渗流驱动部分,作者说该系统可以采用电脑来自动化控制,这里插一句,微反应器的自动化很热门,我近期看了一篇文献报道了采用云端来控制反应器进料流量和浓度,温度,并检测产物的质量分数等,这简直就是互联网+化学啊,我相信这个组未来还可能搞一个人工智能+化学,多学科交叉很好玩,详细可见DOI:10.1016/j.tet.2017.08.050(Cambridge的Ley SV组)。然后说到微反应器的优点,作者竟然没提被说烂了的强化传质传热,而是从一个化学家的角度切入,提出了一下几点:

1)实时地进行产物和反应物的分离;

2) 在一些在线监测的系统的配合下容易实现反应过程的优化 ;

3)就地生产和使用反应物(即有些危险的中间物可以制备并使用) ;

4)更纯更高的收率

Fabrication of micro reactors

文献在这一部分给出了可以制备微反应器的材料:硅,玻璃,石英,金属,聚合物,但是这五种材料作者只详细地介绍了玻璃微反应器的制造工艺,因为化学家偏爱玻璃,化工工程师偏爱金属(文献提到),而这篇文章是化学家写的。具体的玻璃微反应器光蚀技术如图1所示。

图1 玻璃微反应器光蚀制造工艺

1 玻璃微反应器光蚀制造工艺

operation of micro reactors

这一部分就在详细地讨论注射泵和电渗流两者驱动方法的利弊,但是从总体看来,作者还是比较偏向使用EOF(电渗流)的,这里只说一点,作者提到采用EOF微通道内的边界层以外速度profile会比较地平(如图2所示),而水力学压力驱动的速度profile(速度剖面)会趋近抛物线,我比较不能理解为何速度的profile还能对反应器的好差有影响,起码作者没说服我。

图2 电渗流速度剖面

2 电渗流速度剖面

Reactions performed in micro reactors

在这一部分文章分两个部分,一个是小规模的实验室阶段,另一个为大规模的工业化阶段,在这两部分,文章如同其他综述一样给了大量的例子,让人感觉有机化学很重要,我抽空也要补一下有机化学,底子太差看都看不懂。据说邢大本挺好的,推荐一下。在工业化阶段的那个部分,文章还提到了微反应器的其他一些优点,比如说可以随市场的变化随时地调节产量(由于是number-up,应该很容易做到),可以缩短从实验室到工业化应用时间。

Conclusion

文章在结尾段重新了说了一下微反应器的优势,令人印象深刻的是文章提到了微反应器最具吸引力的一点就是给合成化学提供了崭新的角度,与当初的KF Jensen的那篇综述不谋而和。

结语

微反应器在2005年是一个大丰收年,大量经典文献在前期的知识积累下开始出现,特别是化学家开始注意到这一个工具并参与到对微反应器技术升级的行列中来,完成30篇的文献阅读任务真不容易(读着读着感觉入了化学坑)。

参考文献

[1] Watts P., Haswell S. J., The application of micro reactors for organic synthesis, Chemical Society Reviews, 2005, 34(3): 235-246.

(文章来源 - 微信公众号:耳朵二水 作者:二水 科学网科学网转载仅供参考学习及传递有用信息,版权归原作者所有,如侵犯权益,请联系删除)



标签:   电渗流 微反应器