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北师大利用相转移催化膜接触器强化液液反应取得进展
北京师范大学化学学院 / 时间:2014-10-20 07:04:36
  据北京师范大学化学学院2014年10月17日消息:液/液反应,是指基本上不互溶的两个液相之间的传递和反应过程,很多有机化学反应(如亲核取代、水解、氧化、还原等)均属此类反应。由于反应物互溶性差,即使强烈搅拌,反应也不易进行。均相相转移催化剂可使液/液反应快速进行,但价格较高,反应时容易形成乳状液,反应后分离困难。固定化相转移催化剂可过滤回收再用,易于实现工业化连续生产。相转移催化的液/液反应一般属于界面反应机理,两相界面面积决定了反应速率。在传统搅拌釜中,在临近搅拌桨叶轮的高能量耗散区发生两相分散或液滴破裂,在循环区则发生液滴合并,液滴大小和搅拌桨结构对固相催化剂颗粒在两相中的分布具有重要影响,因此该过程难以预测,工业放大在很大程度上还依靠中间试验进行。
  北京师范大学化学学院贾志谦课题组提出利用相转移催化功能的膜接触器强化液/液反应,首先通过共辐射方法在聚乙烯中空纤维膜上接枝4-乙烯基吡啶,然后通过季铵化反应得到季铵膜,以亲核取代反应为模型体系,研究了催化基团结构、催化基团含量、流速、反应物浓度、温度等对反应速率的影响规律和机理。研究表明,相转移催化膜的转化频率远高于季铵化颗粒,表观速率常数随着温度、季铵膜的离子交换容量、水相反应物浓度、反应物流速、季铵化试剂烷基链长度的增大而增大。另外,传质因素对实验结果的影响不能被忽略。该项目得到了国家自然科学基金的资助,相关论文发表在J. Membr. Sci.上(2013, 74-80;2014, 316-321),该期刊审槁人认为“论文具有创新性,研究结果很有意义”。
  此前,该课题组先后报道了利用膜均相反应器强化混合制备纳米材料和无机高分子絮凝剂、利用膜均相反应器提高快速复合反应的选择性、利用膜气液接触器强化传质制备纳米材料等工作。近期,该课题组撰写了关于膜均相反应器、膜气液反应器、膜液液反应器的三篇综述性论文,分别发表在J. Chem. Technol. Biotech. (2013, 163-168;2013, 340-345)和Desalination and Water Treatment(2013,1-8)杂志上。