微混合器

微流控芯片技术及其应用微流控芯片技术是一种基于微纳米加工技术制造的微型芯片，能够精确控制微流体在芯片内部的流动。

该技术结合了微流体力学、微电子学和生物学等学科，广泛应用于药物筛选、基因分析、细胞分析和生物传感等领域。

本文将重点介绍微流控芯片技术的原理、制备方法以及其应用领域。

一、微流控芯片技术的原理与制备方法微流控芯片技术的核心是利用微纳米加工技术在芯片上制造一系列微小的通道和结构，以便精确控制微流体的流动。

其原理基于微流体力学，通过精确调控流体的压力、流速和流量，实现对微流体的精确控制。

微流控芯片通常由微流体通道、微阀门、微泵和微混合器等功能单元组成。

微流控芯片的制备方法主要有两种：玻璃基质制备和聚合物基质制备。

玻璃基质制备方法包括湿法刻蚀、热压刻蚀和激光加工等，适用于制备微流道尺寸较大的芯片。

聚合物基质制备方法则包括胶印、光刻和热熔连接等，适用于制备尺寸较小且需要高精度的芯片。

二、微流控芯片技术的应用领域1. 药物筛选：微流控芯片技术可以模拟人体的生理环境，实现对药物在体内代谢和毒性的评估。

通过微流控芯片，可以高通量地筛选出具有潜在药效的化合物，加快新药研发的速度。

2. 基因分析：微流控芯片技术可以实现对基因的高通量检测和分析。

通过在微流控芯片上构建合适的反应体系和探针，可以实现对DNA 序列、基因表达和基因突变等的快速检测和分析。

3. 细胞分析：微流控芯片技术可以实现对细胞的高通量单细胞分析。

通过在芯片上构建微小的细胞培养室和检测通道，可以实现对细胞的培养、分离、操控和检测等操作，为研究细胞的功能和行为提供了有力工具。

4. 生物传感：微流控芯片技术可以实现对生物分子的高灵敏检测。

通过在芯片上固定特定的生物分子（如抗体、酶和核酸等），可以实现对目标分子的选择性捕获和灵敏检测，广泛应用于生物传感、环境监测和临床诊断等领域。

5. 化学反应：微流控芯片技术可以实现对化学反应的高效控制和优化。

通过在芯片上构建微小的反应室和混合器，可以实现对反应底物的精确控制和混合，提高反应速率和产物纯度，广泛应用于有机合成、催化反应和分析化学等领域。

微通道反应器报告摘要本文以微通道反应器（以下简称微反应器）为研究对象，在参阅了大量文献的基础上，对微反应器的概念、结构、分类及优缺点进行了概述。

重点分析了微反应器内流体力学特性以及微观混合特性，着重讨论了反应器内的流型理论与计算微观混合的数学模型。

最后针对微反应器在实际中的应用，简述其适合的反应体系，并分析了微反应器的典型工业应用实例。

以此来帮助我们更进一步得了解微反应器。

关键字：微反应器；流体力学；混合特性ABSTRACTThis article takes microreactor as the target of our study, and summarizes the concept, structure, classification, advantages and disadvantages of microreactor based on a large number of references. It focuses on the hydrodynamic characteristics and microscopic mixing characteristics of microreactor, and focuses on the mathematical model of the flow pattern inside the reactor theory and computation micromixing. Finally consider of the application of microreactor in practice, this article outlines suitable reactor system of microreactor, and analyzes the typical examples of industrial applications of microreactor. In order to help us get further understand on microreactor.Key words：Microreactor, Hydromechanics, Characteristics of mixing目录前言 (1)第1章微反应器概述 (3)第1.1节微反应器的概念 (3)第1.2节微反应器的起源与演变 (4)第1.3节微反应器的结构 (5)第1.4节微反应器的分类 (6)第1.5节微反应器的特点 (7)1.5.1 微反应器的优点 (7)1.5.2 微反应器的缺点 (9)第2章微反应器流体力学与混合特性 (11)第2.1节微反应器内流体力学研究 (11)2.1.1 两相流流型 (11)2.1.2 两相流的传质 (18)2.1.3 两相流的数值模拟 (19)第2.2节微反应器的混合特性 (22)2.2.1 数学模型方程 (22)2.2.2 混合效率的计算 (24)第3章微反应器的应用 (29)第3.1节微反应器适合的反应体系 (29)第3.2节微反应器的工业应用实例 (31)3.2.1 微反应系统合成生物柴油 (31)3.2.2 微反应技术在有机合成中的应用 (32)结语 (35)参考文献 (37)致谢 (39)前言近年来，纳米材料成为高科技发展的重点，已经成为国际竞相争夺的一个科技战略制高点，也是我国高科技发展的重点[1]。

微反应器因为其良好的传热性和混合型近年来被广泛运用在化工生产开发中，并表现出了巨大的潜力。

而与传统的釜式反应器相比，微反应器的内部尺寸在几十到几百微米，并且内部具有几百万上千万条单独的通道。

其特征是尺度通常为数百微米量级，反应物的扩散路程短，因此能显著缩短实现充分混合所需时间。

传统釜式的混合时间通常为秒级，特征尺度极小的微反应器甚至达到毫微妙级的混合时间；小尺度还使微反应器的比面积小于100m2/m3，极少数可以达到1000m2/m3，而微反应器的比面积可以达到5000-50000m2/m3.大比表面积使微反应器具有良好的传热性能，更容易实现对反应温度的精确控制。

依靠其良好的传热传质性能，微反应器可通过控温系统和流量调节方便地控制反应温度、反应物配比和反应时间等反应参数。

除此之外微反应器系统因为相对封闭，不容易受到水、空气等杂质的侵入，可省去部分繁琐的除杂保护措施。

为了保持小尺寸特性，微反应器的工业放大将主要依靠反应器数量的增加，不存在传统反应器在放大过程中出现的传热传质能力变化等问题。

综上所述，微反应器在有机合成领域受到很大的重视。

聚合反应对于反应器的传热和混合有着较高的要求，而传统的釜式反应器并不能帮助研究者们制备出高性能的聚合产物。

聚合温度对于自由基聚合所产得的分子量和分子量分布有着很大的影响。

所以所以对反应系统温度的控制是控制产品质量的关键因素。

大部分自由基聚合都是较强的放热反应，而反应的速度较快。

传统的反应釜传热和传质能力较差，往往导致反应体系内温度分布不均匀，从而影响产物的分子量分布。

而如果采用微反应器进行实验的话就可以明显改善反应的结果。

在上图的实验中，科学家们使用了T行微混合器和内径分别为250μm和500μm的微管式反应器系统，进行了一系列丙烯酸脂单体的自由基聚合。

通过一系列反应证明了微反应器可以有效控制自由基聚合产物的分子量分布。

目前在微反应器聚合中研究较多的就是溶液聚合法，并将转化率控制在较低水平，以防止体系黏度过高堵塞管路。

微反应器是微反应技术的实际应用，微反应器具有传统釜式反应器不具备的优势比如快速平稳的反应，以及反应数目放大的特点，副产物产生较少。

在精细化工领域这样的优势对于精细化工的过程本质安全性的提高是非常大的：比如更好的传热传质系数能够让反应更加稳定，不会让瞬间放热的反应造成热量的过量积累导致危险情况的产生，并且微反应器通过通道尺寸的缩小让反应小于易燃易爆物质的临界直径，可以有效阻断自由基链式反应，让爆炸无从发生。

那么在进行反应的时候微通道反应器的工作流程是什么呢，下面就为大家介绍一下。

一、微反应器进行的硝化反应研究学者们利用三角内交叉趾柱形单通道反应器硝化异辛醇，让该反应可以在25℃的常温下不需要添加惰性溶液和含氮物质作为稳定剂，反应停留时间在45.9-65.8s，是常规反应器1/210，而且其中的硝酸异辛酯的收率达到了99.5%，质量分数为99.6%。

说明节省了换热能耗的同时提高了反应效率和产品质量，同时保证了反应的安全性；研究人员研究T型微反应器中的甲苯硝化反应，反应速率几乎是受本征反应进行程度得到了良好的控制；从硝化反应底物、反应温度、反应时间、产物纯度和收率等方面总结了国外2000年开始10多年间有关微反应器中连续硝化反应的研究。

2、以芳香环化合物为底物的硝化反应在进行水杨酸( 1a) 的硝化实验中发现，传统的硝化方式既有一硝基化合物的生成，又有二硝基化合物的生成，但是利用SS316型管式微反应器基本消除了二硝基化合物的生成，并提高了目标产物的选择性。

另外，升高反应温度、增加硝化剂的含量，也可以提高5-硝基化合物( 1b) 的选择性，产率由釜式的40%提高到60%。

对比文献［10］，使用的是玻璃微反应器，而SS316 型管式微反应器的材质是金属，其良好的导热性可增强传热效率，提高原料的转化率。

邻硝基苯甲醛( 2b) 的传统合成方法是直接对苯甲醛( 2a) 进行硝化，但由于空间位阻以及邻位碳原子的亲核性较差，导致邻位化合物2b 的物质的量比较低( 邻间比为1 ∶4) 。

微生物检验实验旋涡混合器作业指导书
1.目的
规范旋涡混合器操作规程，确保正确使用旋涡混合器。

2.授权操作人
经培训并通过考核的微生物实验室工作人员。

3.适用范围
微生物实验室旋涡混合器
4.工作环境
相对湿度：10%-85%；运行温度：15-30℃。

5.操作程序
5.1接通旋涡混合器的电源。

5.2打开旋涡混合器上方的绿色开关，混合器即开始工作。

5.3把装有欲混匀物品的容器放于混合器的海绵上。

5.4稍微用力按压混匀物，用力越大，混匀强度越大。

5.5混匀完毕，关闭开关，切断电源。

6.质量控制（不需要）
7.维护保养
每次使用完毕，切断电源，清洁表面。

8.校正（不需要）
9.应急处理
出现不能自行解决的故障，应及时联系维修人员并告知微生物实验室负责人。

10.注意事项
10.1容器开始混匀时应逐渐加力，以免一开始就高强度
混匀，液体容易溅出。

10.2如液体溅出，应立即停止使用。

取出海绵，用消毒
液浸泡清洗，待海绵脱水干燥后，方可重新使用。

混
合器外表及台面均要用消毒液擦拭干净。

10.3不要长时间开启旋涡混合器。