一种超声强化固液微反应装置的制作方法制造方法及图纸

技术编号:19723758 阅读:42 留言:0更新日期:2018-12-12 00:58
本发明专利技术提供了一种超声强化固液微反应装置的制作方法,所述装置包括反应板和超声振片,所述反应板从上至下依次层叠设有第一盖片,第一基片、分离膜、第二盖片和第二基片,所述第一盖片与第一基片之间设有密封垫,所述超声振片为圆片状,其特征在于,第一盖片设有圆形观察窗口,第一基片设有圆形下通的微提取池,第二盖片设有圆孔,第二基片设有圆形微反应池,所述微提取池、圆孔和微反应池的直径相同,圆心在同一垂线上;所述超声振片紧贴第二基片下表面并正对第二基片圆形微反应池,进一步,所述微反应装置设有可将所述反应基片、盖片和密封垫密闭配合的可拆装的夹具机构。所述装置集成度高、微型化、操作简单,可应用于微量供试样品的处理。

【技术实现步骤摘要】
一种超声强化固液微反应装置的制作方法
本专利技术涉及一种反应器,更特别地涉及一种超声强化微通道反应器,属于实验仪器设备
技术背景微反应器作为一种新技术,可取代常规化学实验室的各种功能和方法,因其具有比表面积高、传质传热速度快、反应物能快速均勻混合、集成度高、反应参数易控制、操作安全、易于放大、占地空间小等优点,自20世纪90年代微反应器问世以来,日益引起了越来越多研究者的关注。微反应器的微结构有着许多优势增加生物或化学反应研究效率,减少反应物用量以节约成本。声化学技术的实质是超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”,“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”,产生微观上的強大冲击波作用在样品基体上,使得样品基体中萃取物不断被分离出来,从而实现加速化学反应、提高化学产率的目的。将微反应器与超声技术结合,可相互发挥各自优势,进一步强化反应,缩短实验时间,提高反应速率,降低试样消耗量。目前,微反应器的研究取得了较大进展,将超声技术应用于微反应器,可显著提高研究效率、降低研究成本、大幅度减少试剂材料损耗,具有较高的科学价值和实际应用前景,但目前,超声微反应器的研发仍然报道较少。CN103418321A公开了一种通道流速均布的层叠型微通道反应器。包括进口盖板,第一反应板,第二反应板和出口盖板,第一反应板和第二反应板上加工有微通道阵列,交替叠置在相对放置的进口盖板和出口盖板之间。反应流体通过一个进口流入微通道阵列,从两个出口流出,提高了反应流体在微通道阵列的流速分布均匀性,从而能有效提高微通道反应器的反应效率。同时,一个进口两个出口的分流结构可以有效降低流体流过微通道反应器的压力损失。将多层的第一反应板和第二反应板层叠,可以扩大反应规模,提高反应效率。与现有单进口单出口的微通道反应器相比,所述反应器提高了反应均匀性,具有反应效率高,和流体压力损失低的特点。CN107051346A公开了一种微通道反应器,该反应器由基板、盖板、通道模块、输入管和输出管组成。反应器的基板设置有输入混合室和输出混合室,输入混合室、输出混合室分别与通道模块连接,输入混合室有输入管连接,有环绕的密封槽。反应器盖板有输入混合室和输出混合室,输入混合室有输入管连接,输出混合室有输出管连接。通道模块是上端开口的反应通道,通道模块中有密封槽,反应通道内有纹路结构的通道。当通道模块与基板和盖板在密封件配合下经组合扣紧就形成微通道反应器。所述可用于两流体之间混合传质传热反应的微通道反应器,其结构简单,操作方便,管理使用成本低,混合反应效果好,可根据使用更换合适的反应通道,方便拆卸清理保养。CN104162395A公开了一种强化微反应器内气液过程的方法,该方法在气液两相流形为泡状流、弹状流、弹状环状流、搅拌流或环状流的气液微反应器中施加特定频率的超声,调控气液两相流中气相横向等效直径和超声频率,使超声频率与气相横向等效直径的乘积达到1-40mm·kHz。该方法利用超声与气相的空化作用,在液体中引起扰动和声流,从而强化气液传质;同时可破坏流体中固体或粘稠物之间的团聚或在微通道壁面的粘附,从而预防和疏通堵塞。本专利技术的气液过程强化方法适用于各种气液反应、气体吸收、气体分离净化等领域。CN103007859A公开了一种大功率超声波微反应器。所述的超声波微反应器将大辐射面喇叭形夹心式换能器和微反应器直接刚性连接,使其作为一个整体共振,整个超声波微反应器在垂直于前辐射面的方向上的长度正好为超声波波长的一半。当整个超声波微反应器工作在其共振频率时,微反应器处在振动幅度最大处,使整个微反应器内都有很强的超声能量。该超声微反应器功率大、超声能量传递效率高、超声强化覆盖区域大,能有效强化微反应器内工艺流体的混合或传质,同时还能解决微反应器的堵塞问题。如上所述,现有技术中公开了多种微通道反应器,这些微通道反应器利用其独特的结构,具备了多种特定的或者通用的优点,从而在多个领域具有良好的应用前景。但另一方面,现有技术尽管可以获得这些优点,但是实际应用需求会给微反应器带来挑战。其一,现有结构设计通常使溶剂与样品直接混合接触,无法实现提取分离一体化,且在微反应通道内设置、更换、再生制作工艺繁琐而复杂;其二,由于微反应器内的微通道尺寸小,流动通常处于层流状态且表面张力作用显著,使微通道内传质的强化比较困难,同时容易被杂质或者工艺流体堵塞。因此,基于上述缺陷,本专利技术协同运用了微反应器和超声波的双重优势,采取了微提取池、分离膜和微反应池双池结构,在微反应器中施加超声,利用超声与液相的空化作用,使微通道内的固液相界面剧烈振动和运动,并在液体中引起扰动和声流,从而能有效强化固液传质。固液传质效果主要由声强大小来控制,不管在高流速还是低流速,都可以达到很强的传质效果。同时,超声作用下微通道壁面的振动和固液相界面剧烈振动所引起扰动,可破坏流体中固体或粘稠物之间的聚集以及固体或粘稠物在微通道壁面的粘附,从而可以预防和疏通堵塞。
技术实现思路
针对已有技术存在的主要问题,本专利技术的主要目的是:一是采用超声振片与微池集成一体的结构,提供一种集成度高、结构紧凑、微型化、操作简单的超声强化固液微反应装置;二是采用微池结构,实现了µL级微量样品的固液萃取,降低固液比,减小试剂消耗量以降低实验成本;三是协同运用了微反应器和超声的双重优势,采取了提取微池、分离膜和反应微池双池结构,解决了经典微反应器用于固液萃取时存在的压差大、易堵塞、易乳化等问题。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种超声强化固液微反应装置,包括反应板和超声振片,所述反应板从上至下依次层叠设有第一盖片,第一基片、分离膜、第二盖片和第二基片,所述第一盖片与第一基片之间设有密封垫,所述超声振片为圆片状,其特征在于,第一盖片设有圆形观察窗口,第一基片设有圆形下通的微提取池,第二盖片设有圆孔,第二基片设有圆形微反应池,所述微提取池、圆孔和微反应池直径相同,圆心在同一垂线上;所述超声振片紧贴第二基片下表面并正对第二基片圆形微反应池,进一步,所述微反应装置设有可将所述反应基片、盖片和密封垫密闭配合的可拆装的夹具机构。作为优选的技术方案,所述反应板设有微提取池和微反应池的双池结构,材料选自玻璃、石英、聚四氟乙烯的一种。作为优选的技术方案,所述第一盖片设有圆形观察窗口,以便观察萃取过程,所述第一盖片材料为聚四氟乙烯,所述观察窗口材料为玻璃。作为优选的技术方案,所述第一基片设有圆形下通的微提取池,材料为聚四氟乙烯,所述微提取池主要用于发生固液微萃取。作为优选的技术方案,所述分离膜为偏四氟乙烯滤膜,用密封垫片夹在第一基片和第二盖片之间,用于放置固体样品。作为优选的技术方案,所述第二盖片设有圆孔,材料为聚四氟乙烯,所述第二盖片至少设有两个与微反应池连通的进液接口和一个出液接口,所述进液接口与进样微量蠕动泵连接,所述出液接口可与检测单元连接。作为优选的技术方案,所述第二基片设有圆形微反应池,所述微反应池的微反应区高度在200-500µm之间,直径在500-3000µm之间。作为优选的技术方案,所述超声振片功率1-5W之间,设有外置的驱动器,当溶剂流过微反应池时,超声使溶剂向上震动,溶剂通过分离膜与固体样品进行微萃取。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.本专利技术提供了一种超声强化固液微反应装置的制作方法,包括反应板和超声振片,所述反应板从上至下依次层叠设有第一盖片,第一基片、分离膜、第二盖片和第二基片,所述第一盖片与第一基片之间设有密封垫,所述超声振片为圆片状,其特征在于,第一盖片设有圆形观察窗口,第一基片设有圆形下通的微提取池,第二盖片设有圆孔,第二基片设有圆形微反应池,所述微提取池、微反应池和圆孔直径相同,圆心在同一垂线上;所述超声振片紧贴第二基片下表面并正对第二基片圆形微反应池,进一步,所述微反应装置设有可将所述反应基片、盖片和密封垫密闭配合的可拆装的夹具机构。

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种超声强化固液微反应装置的制作方法,包括反应板和超声振片,所述反应板从上至下依次层叠设有第一盖片,第一基片、分离膜、第二盖片和第二基片,所述第一盖片与第一基片之间设有密封垫,所述超声振片为圆片状,其特征在于,第一盖片设有圆形观察窗口,第一基片设有圆形下通的微提取池,第二盖片设有圆孔,第二基片设有圆形微反应池,所述微提取池、微反应池和圆孔直径相同,圆心在同一垂线上;所述超声振片紧贴第二基片下表面并正对第二基片圆形微反应池,进一步,所述微反应装置设有可将所述反应基片、盖片和密封垫密闭配合的可拆装的夹具机构。2.根据权利要求1所述的反应板,其特征在于,所述反应板设有微提取池和微反应池的双池结构,材料选自玻璃、石英、聚四氟乙烯的一种。3.根据权利要求1所述的第一盖片,其特征在于,所述第一盖片设有圆形观察窗口,以便观察萃取过程,所述第一盖片材料为聚四氟乙烯,所述观察窗口材料为玻璃。4.根据权利要求1所述的第一基片,其特征在于,所述第一基片设有圆形下通的微提取池,材料为...

【专利技术属性】
技术研发人员:李晓芬高云涛熊华斌杨志张言张海芬施志凡赵建松
申请(专利权)人:云南民族大学
类型:发明
国别省市:云南,53

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