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微尺度过程强化的结晶颗粒制备研究进展

2021-01-30盛磊李培钰牛宇超贺高红姜晓滨

化工学报 2021年1期

盛磊,李培钰,牛宇超,贺高红,姜晓滨

(大连理工大学化工学院,膜科学与技术研发中心,辽宁大连116024)

引 言

化工过程强化是一种通过新设备或新方法增加传递或反应速率,提高产品质量和制备效率的高效、节能、环保技术,近年来成为化学工程的重要发展方向[1-3]。对于快速沉淀反应、结晶等颗粒制备过程,过程混合强化效率决定了过程的推动力和最终产品特性[4-6]。相比于宏观混合过程,微观混合以达到分子级混合为目标,即通过缩小两相或多相间的混合尺度,增加相间接触面积,减小分子扩散路径,实现均匀混合[3,7]。因此,构建和设计受限空间的微尺度混合及传递过程,使不同区域的混合及传递效果在极短时间内达到一致,对提升颗粒产品粒度、形貌、纯度和微结构特性,有决定性的影响。

近年来,国内外研究者通过各种方法提高微观混合效率,强化界面传递过程[8]。本文将综述微尺度下强化混合传递对于结晶颗粒制备过程的研究进展,分别从微流控组件、微尺度力场、新型膜微尺度传质强化过程等角度分析过程强化的基本原理,介绍微流控传质和新型膜过程传质的相关研究与颗粒制备应用,并展望膜结晶为代表的微尺度过程强化结晶颗粒制备的研究趋势和发展方向。

1 微流控过程强化传质及颗粒制备过程

微流控是指借助微流体结构,实现亚微米尺度下流动和混合的精确调控[9]。微流控强化传质主要利用微通道的几何尺寸限制,使流体在限定的空间内发生变形、界面湍动而产生离散的液滴,强化混合传质过程;……

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