3D打印微流控通道快速可控制备核壳微纤维

通过3D打印技术,快速制备了能够纺制核壳型海藻酸钙微纤维的微流控通道,并实现了对纤维形貌结构的精准调控。系统研究了三相流速、通道高度、承接管长度、溶液黏度对纤维形貌的影响。实验结果表明,增大外相流速可以减小纤维整体尺寸,增大中间相流速会增加壳层厚度,增大内相流速能增加核的直径;微通道出口距离固化液的高度越大,纤维越细;承接管长度过短会使纤维不均匀;溶液黏度对纤维的形貌影响很小。3D打印技术制备的微通道相比于其他制备方法更加便捷,易于加工,且通道的批次重复性良好,非常适合用于微纤维的批量生产。此外,纤维核壳型结构使其易于负载功能性物质,在载药释放领域具有潜在应用价值。     

液-液微尺度混合体系的传质模型

针对微尺度液-液混合体系,考察了流量对膜分散萃取过程的影响,并根据传质过程方程,计算了各种条件下的传质系数和传质速率;采用现有的传质模型分别计算分散相和连续相的分传质系数,然后根据传质阻力的加合性得到总传质系数;应用理论传质系数计算传质效率,与实验值进行了比较.研究结果表明,在微尺度混合条件下,直接影响传质系数的因素是停留时间和液滴直径,传质系数随着停留时间的减小而增大.膜分散萃取的传质系数可以达到1.2×10^-4m•s^-1,比传统的萃取方式大10～100倍;不能像塔式萃取设备一样,用简单地忽略某一相的传质阻力或用总体平均的简化计算公式来计算微尺度混合的传质性能;考虑滴内滴外传质系数,并考虑时间的影响,利用现有公式分别计算滴内滴外传质系数,并采用阻力加合,可以较为准确地计算微混合条件下的总传质系数,计算值与实验值符合很好.     

微通道内连续合成十二烷基苯磺酸的响应面分析及混合过程模拟

随着精密加工技术的发展,特征尺寸小于1mm的微化工设备因其高效的传质传热效能及本质安全特性逐渐被应用在许多有机合成工艺中。微通道内连续合成十二烷基苯磺酸是开发高效、绿色、安全的磺化工艺的重要基础。本文通过响应面实验方法,研究温度、流量、SO₃/DDB摩尔比对微反应器内十二烷基苯磺化工艺的交互影响,发现产品活性物质含量受流量影响最大,而T形结构微混合器中流量这一因素主要影响流体碰撞强度和停留时间。因此,利用CFD计算流体力学方法对T形微混合器内流体进行表征。模拟了T形混合器内不同流速下SO₃和DDB的混合状态,发现其混合状态变化规律与实验所得结论基本一致,低流速时混合器内混合效果不强,随着流速的增加,混合器内组分互相混合的区域明显增多。认为是流速的增大使得混合器内流体受到的惯性力增大,且增强了混合处流体的碰撞,相对地使混合器内流体受到表面张力减小,增强了混合效果。研究了有无溶剂条件下不同流速时T形微混合器内水和甲苯两相流体混合状态,发现无溶剂条件下流速为0.12m/s时,两相流体受界面张力作用发生一定程度混合后分离呈泰勒流形式流动;流速为0.15~0.17m/s时,混合现象消失,流体直接呈泰勒流形式;流速为0.19~0.21m/s时,受对撞效果增强影响再次出现混合部分。而有溶剂条件下,流体不再出现明显的泰勒流,而是以特征尺寸小于管道尺寸的小液滴的形式在管道内流动,流速为0.12~0.17m/s时流体呈不规则流动,流速为0.19~0.21m/s时流体以密度从大到小由内而外分布在管道径向方向上。认为是溶剂的引入减小了界面张力的作用,使得Re数升高时,惯性力的主导作用更强。     

连续微反应加氢技术在有机合成中的研究进展

加氢反应是有机合成中很常见的一种反应类型,采用常规的间歇加氢釜具有反应效率低、操作烦琐和安全性差等问题。而连续加氢微反应器进行非均相催化加氢反应能提供更高的传质性能,催化剂的回收利用与产物的纯化也更为方便,能极大地提高生产效率,减少贵金属催化剂的损失。因为这些优点,连续微反应加氢技术得到了越来越多的关注。本文阐述了连续微反应加氢技术中常用的微反应器与固体金属催化剂类型,以及不同官能团非均相高效催化加氢的研究进展,在此基础,对该技术在精细化工领域的应用进行了展望。连续微反应加氢技术使得加氢过程可以在更安全、更高效、更环保的条件下完成,具有很高的工业应用价值,是未来化学化工领域重点发展的方向之一。     

专业实验教学中的绿色化工教育

发展绿色化工是应对环境与资源挑战、实现可持续发展的客观要求和必然趋势,开展绿色工程教育是发展绿色化工产业的关键。清华大学化工系将绿色化工过程涉及的绿色原料、绿色反应、绿色分离、绿色产品和废物资源化利用等理念融入实验教学,结合科研成果,形成了融入绿色化工理念的多层次实验教学体系。全方位、全过程的绿色化工实验教学使学生形成了可持续发展理念,树立了绿色工程思维,增强了保护环境的社会责任感,成为绿色化工潜在的实践者及推广者。     

霍夫曼重排反应过程的研究进展

霍夫曼重排反应作为制备伯胺及其衍生物的一种重要手段,在药物合成和功能材料制备等领域有广泛的应用。传统霍夫曼重排反应工艺存在反应效率低、流程烦琐和安全性差等问题。针对以上问题,研究者们主要从反应条件优化和过程强化两方面入手。通过反应条件优化,发展了许多温和、高选择性的反应工艺条件,为不同酰胺底物的反应方案设计提供了更多选择;微波辅助、电化学合成以及微化工技术等新型反应过程强化技术的出现,为实现高效绿色的霍夫曼重排反应创造了有利的条件。本文重点阐述了霍夫曼重排反应在反应条件优化和过程强化方面的最新研究进展。在此基础上,对该反应未来的研究方向进行了展望。     

微化工系统内多相流动及其传递反应性能研究进展

微化工系统是化学工程学科的研究热点之一,鉴于其良好的传递和反应特性,在多相反应和分离过程中受到了广泛的关注。目前关于微化工系统的研究主要集中在新型微分散技术、微介观尺度混合、多相传递性能以及反应过程调控等方面,近年来取得了显著的进展。本文主要针对微化工系统研究中的关键科学问题进行综述,探讨微化工系统的研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。     

微反应器内连续重氮化/偶合反应进展

微反应器一般是指通过微加工和精密加工技术制造的小型反应器,其为微化工技术的核心部件之一。与传统的釜式反应器相比,微反应器具有很大的优势,顺应了高技术含量和可持续发展的要求。在化学化工、材料、生物等诸多领域的研究和生产过程中,微反应器都有着广泛的应用前景,这其中一大部分涉及到了危险或不稳定物质的合成过程及高放热反应过程等。本文主要介绍了国内外利用微反应器技术进行重氮化反应连续化的研究进展,以及利用微反应器进行连续重氮化/偶合反应合成偶氮染料及颜料的研究进展。微反应器技术使化学反应过程变得更快速、更安全、更环保,所以具有很高的工业应用价值,也是化工领域未来的发展方向之一。     

连续微反应加氢技术在有机合成中的研究进展

加氢反应是有机合成中很常见的一种反应类型,采用常规的间歇加氢釜具有反应效率低、操作烦琐和安全性差等问题。而连续加氢微反应器进行非均相催化加氢反应能提供更高的传质性能,催化剂的回收利用与产物的纯化也更为方便,能极大地提高生产效率,减少贵金属催化剂的损失。因为这些优点,连续微反应加氢技术得到了越来越多的关注。本文阐述了连续微反应加氢技术中常用的微反应器与固体金属催化剂类型,以及不同官能团非均相高效催化加氢的研究进展,在此基础,对该技术在精细化工领域的应用进行了展望。连续微反应加氢技术使得加氢过程可以在更安全、更高效、更环保的条件下完成,具有很高的工业应用价值,是未来化学化工领域重点发展的方向之一。     

基于P2P模式的数字城市服务模式及平台设计

对等网技术(P2P)已经在分布式计算系统中获得了广泛的应用,数字城市中的服务本质上也是对等的。本文提出基于P2P模式的数字城市服务管理系统,并对平台设计、实现进行了探讨。