（1. 福州大学化工学院，福修 福州 350108； 2. 清华大学化学工程系，化学工程联结国度核心实习室，北京 100084 ）
摘 要 近年来，套管膜式微反映器因为拥有传质间隔短、气液接触面积大和高透气性等利益，极大地进步了气液传质和反映速率，被视为加疾气液传质和滚动反映流程的健壮用具。目前，套管膜式微反映器已被行使于创设急迅切确的气液编造根本参数滚动丈量平台、完成高效安详的气液反映流程和深化气体介导的生物酶催化反映流程。周详先容了套管膜式微反映器的构造、拼装和操作办法，核心概述了该反映器正在分歧气液传质-反映流程中的最新斟酌希望。末了，团结目前的斟酌热门，预测了套管膜式微反映器的进一步拓荒倾向和他日潜正在的行使范围。
气-液反映举动一种紧要的非均相反映类型，常见于各式高附加值细密化学品和生物医药中央体合成工艺，如药物加氢 [ 1-2]、卵白质药物合成 [ 3-4]以及酶催化流程 [ 5-6]等。古板的气-液反映流程凡是正在搅拌釜式反映器内举行，拥有流程操作简略牢靠的上风，但受限于气-液接触面积幼和气-液传质速度低等，导致了反当令间过长和倾向产品收率下降以及操作安详隐患大等题目 [ 7-8]。凡是，釜式反映器内气液传质深化流程是通过胀泡的办法将气体一贯通入到液体中以增大气液接触面积，然而其较低的气液接触面积（大凡为50~600 m 2/m 3），看待气液传质速率的进步照旧有限 [ 9-10]。因而，拓荒一种新型高效的气液反映器极端紧要。
近年来，微反映用拥有比轮廓积大和搀杂本能好 [11]、传热传质本能疾 [12]和操作安详性高 [13]，以及易于集成等利益 [14]，被视作完成高效安详的气液反映流程的一种有利用具，吸引了许多斟酌学者的合心。目前，有以下几种常见的微反映器被用于深化气-液传质流程，搜罗微通道反映器 [15]、微填充床反映器 [16]和降膜微反映器 [17]，如图1所示。微通道反映器内通过变成柱塞流，正在气柱和液柱内变成内轮回滚动，反映器内壁上变成液体薄膜，从而扩大气-液接触面积和减幼传质间隔 [ 18-19]。Kobayashi等 [20]使用微通道反映器进步气液传质速率，正在2 min的反当令间内，完成了氢气的统统转化，大幅度地进步了反映器内的时空产率。图1(b)所示的是降膜微反映器，该反映器内气体与液体并流或逆流滚动，通过重力下降液膜厚度，扩大气液两相之间的接触面积，从而大幅度地进步气液传质速率 [ 21-22]。Hessel等 [17]使用降膜微反映器将气-液接触面积进步到20000 m 2/m 3，完成了高液体流量下急迅高效的二氧化碳气体摄取流程。另表，微填充床反映器，负气体和液体同时流过粒径幼于500 µm的填充床从而深化反映器内气-液两相传质流程，如图1(c)所示。实习结果剖明，微填充床内气-液体积传质系数高达0.12~0.39 s -1，比古板的滴流床反映器高1~2个数目级 [23]。然而，上述反映器中气液两相均以直接接触的办法举行转达，两相流体力学手脚和放大较为庞杂 [24]。另表，看待垂危的气液反映，有机搀杂反映物中不坚固的中央化合物和气体直接接触，扩大了实习操作流程的垂危性 [ 25-26]。
自2010年以还，Ley等 [ 27-29]拓荒了一种新型的套管膜式微反映器用于气液滚动化学反映，以处置古板间歇式反映器的固有限定性，如传质和传热速度低，以及有毒和易燃气体列入反映的操作安详性低等题目。该反映用拥有传质间隔短（0.3 mm），气-液接触面积大（3000~10000 m 2/m 3）和高透气性等利益 [ 30-32]，表管中的气体正在不与内管中液体直接接触的状况下，可正在30 s内迟缓饱和内管中滚动的液体 [ 33-35]。因而，套管膜式微反映器被以为是加疾气液传质和反映流程的强有力用具。近年来，国表里学者对套管膜式微反映器内气液传质-滚动反映流程法则及其行使举行了大方斟酌。
本文起首周详先容了套管膜式反映器的构造、拼装和利益，综述了该反映器正在分歧气液传质-反映流程的最新斟酌希望，进一步辩论了该反映器的优弊端及潜正在的他日行使倾向。
套管膜式微反映器的高透气性的中空纤维膜内管被一个同轴不透气的表管困绕而成，再通过T或Y型三通对反映器的进、出口两头举行封装。图2映现了两种常用的由聚四氟乙烯或不锈钢表管封装而成的套管膜式微反映器 [32, 36]。高透气的反映器内管是该反映器最紧要的构成片面，凡是为无定形氟会集物Teflon AF-2400原料，其对多种气体（如NH 3、CO、O 2、CO 2、O 3等）拥有很高的透气性 [37]。同时，气体分子易于透过内管膜并急迅消融正在液相中列入反映，然而液体不行反向透过膜原料进入表管。与古板玻璃态会集物比拟，Teflon AF-2400原料拥有很高的会集物自正在体积分数和永世气体分泌率 [38]。另表，它还正在光学、力学和化学本能等方面拥有明显的上风，如低折射率、高板滞强度和耐化学腐化性 [39]。
套管膜式微反映器内气液两相滚动的局势重要有两品种型，如图3所示 [40]。正在常见的滚动局势中，液相和气相分离正在反映器的内管和表管滚动，如图3(a)。图3(b)映现了另一种气液两相滚动局势，即气相流过反映器的内管而液体正在反映器表管滚动。表管的横截面积凡是大于内管，液体正在表管滚动时的阻滞岁月则大于内管滚动的阻滞岁月。比如，看待气液摄取流程而言，正在相仿的体积流速下，液体和气体分离正在表管和内管滚动时，反映器可能供给更长的接触岁月，煽动了气液两相之间的充溢接触和气液传质流程，反映器出口处的液体中可能获得更高的气体浓度。
与其他楷模的气-液反映器比拟，套管膜式微反映器的明显上风是较大的气-液接触面积。该反映器的比轮廓积高达3000~10000 m 2/m 3，比其他反映器（搜罗胀泡塔、填充柱反映器和釜式反映器等）高1~2个数目级（表1）。因为拥有比轮廓积大、传质间隔短和高透气性等上风，该反映器内气液传质系数高达0.1~1 s -1，正在气液不直接接触的状况下，可能完成高效的气-液接触和气体急迅饱和液体流程 [41]，同时节减了气液散开流程。
假使套管膜式微反映用拥有如上所述的诸多上风，不过正在大范围坐蓐行使中仍极端拥有挑拨性。微反映器的上风重要源自其较幼的通道特质尺寸。正在保障现有上风的状况下，微反映器从实习室（产量凡是为g/h或g/min）扩展到工业坐蓐所需的产量流程中（kg/h或t/h），必要商酌更多的是反映器放大组织的计划题目。迄今为止，已有很多斟酌者悉力于反映器组织高效放大战术的斟酌，搜罗数目放大战术和扩大反映器尺寸的战术，如图4所示 [51]。
数目放大战术是微反映器放大坐蓐中的常用要领，即多个相仿通道或反映器的并联分列。该放概略领的利益是可能保存与单个微反映器相仿的流体特色和传质传热的上风。然而，本质放大坐蓐流程中必要数百个或数千个相仿的反映器，存正在每个反映器单位中流体分派和左右不均的题目。为每个微反映器装备只身的供应体例（搜罗泵、质料流量左右器），是完成流量匀称漫衍的最简略的要领。然而，这将会大幅度地扩大放大坐蓐流程中的安置和运营本钱。正在公共半状况下，通过正在反映安装内到场一个流量分派器，以完玉成盘体例内流量匀称漫衍。流量分派器依照正在微反映器中职位的分歧，可能分为表部和内部流量分派器两品种型 [52]。
Su等 [53]使用T型搀杂器举动表部流量漫衍器，拓荒了一种简略的反映器放大战术，以增加微反映器内气-液光催化反映的产量（图5）。增添多个T型搀杂器后，流体可能匀称分成2 n份后流入各个微通道内。这种数目放大战术允诺渐渐扩展反映并依旧足够的矫捷性来知足必定的需求，而且正在放大流程中获得最幼流体压降值。正在没有化学反映爆发的状况下，可正在较大的流速畛域内察看到流体漫衍的不匀称度低于5%。当存正在化学反当令，流体漫衍不匀称度虽扩大到10%，但仍拥有较好的液体漫衍后果。与表部流量分派器分歧，内部流量分派器大凡与反映器同时修造，位于反映器的内部。内部流量分派器的增添凡是会大幅度扩大流体通过反映器的能量花消。Wada等 [54]报道，当分派区的压降是反映区的40倍时，流体漫衍不匀称度低于3%。同时，正在压降通道中引入微硅柱用来扩大传质，最终，反映物正在几秒钟内统统转化同时拥有较高的反映采取性。正在某些非常状况下，可能将这两种分歧办法的流量分派器团结利用，以进步反映的通量。Han等 [55]使用两种漫衍器组合的办法，计划了一种模块化微流控反映器，以范围化坐蓐壳聚糖/TiO 2复合原料。正在这项做事中，反映安装总共集成了五个模块，搜罗400个微通道（长度为280 mm，尺寸为619 mm），正在液体流量高达6 L/h前提下，获得的微球粒径漫衍幼于3.6%。
增大反映器尺寸，即通过适应地扩大反映器直径或长度以增加反映器的产量，是另一种常用的微反映器放大战术。然而，正在扩大反映器尺寸后，微反映器正在流体力学和传质等方面的上风将显然减幼。为了保障反映器的上风，最简略的战术是扩大通道长度，依旧通道直径稳固。不过，当扩大反映器长度时，反映器内的液体压降将会明显扩大 [51]。高压降不单扩大了反映器体例的运转本钱，并且也局部了反映器的放大倍数。另一种调动反映器尺寸的要领是正在放大流程中，依旧微反映器的长径比稳固。该放概略领存正在的重要题目是反映流程中气液比轮廓积减幼，导致反映用拥有较低的传热和传质本能。斟酌者发掘通过扩大反映器尺寸，如计划深或狭缝状的微通道，可能进步反映流程的打点量。如图6所示，Jensen等 [56]通过计划周期性心形组织将反映器放大至厘米尺寸，而且液体流量由2~10 ml/min扩大到10~80 ml/min。实习结果剖明反映器内的比轮廓积（液-液：1000~10000 m 2/m 3；气-液：160~1300 m 2/m 3）和总传质系数（液-液：1.9~41 s -1；气-液：0.2~3 s -1）与单个微通道中的根本依旧类似。
切确测定气-液编造的气体消融度、气体扩散系数和反映动力学常数等根本参数是急迅开展和优化气-液反映流程，以及计划高效反映器组织的需要前提 [57]。常用的丈量气体消融度的要领有压力衰减法 [58]、微流控手艺 [59]、瞬态膜平均法 [60]和质谱法 [61]。此中，压力衰减法固然拥有操作简略的上风，不过反映器内液膜阻力凡是较大，获取每个实习数据点所需岁月长达约5 h，导致丈量成果较低。质谱法和微流控手艺也是常用的丈量要领。的确地，微流控手艺举动一种滚动阐明用具，其气液传质速率疾、所需液体体积幼等特征，正在切确高效地测定气液根本参数的流程中显示出了壮大的上风。然而，以上两种丈量要领凡是必要高贵的阐明仪器和急迅的气液散开安装来获取切确的实习数据，扩大了实习的操为难度。比拟之下，套管膜式微反映用拥有持液量幼、气液界面面积大和扩散间隔短（1 mm）等利益，气体正在液体中抵达饱和所需岁月从5 h缩短至10~30 s，有利于进步丈量成果。实习结果发掘，套管膜式微反映器也实用于斟酌分歧品种气体正在分歧黏度液体中的消融-扩散流程，为急迅切确地丈量气液编造的根本参数供给了很好的前提 [62]。
气体消融度是特定实习前提下，气体正在液体中的最大消融量。Ley等 [ 63-64]初次使用套管膜式微反映器耦合原位傅里叶变换红表光谱（FTIR）手艺和“气泡计数”法分离自愿丈量CO和H 2气体正在甲苯和二氯甲烷中的消融度（图7）。图7(a)映现了正在套管膜式微反映器内，使用原位红表手艺正在线测定气体消融度的安装。正在恒定压力下，气体消融度与液体流速（低于1 ml/min）无合。图7(b)显示了使用套管膜式微反映器团结图像气泡计数手艺，依照图像中进入反映器的气体总体积减去记实的白色像素（气体体积）除以血色像素（溶剂体积），从而丈量氢气正在二氯甲烷中的消融度。雷同地，Gavriilidis等 [65]将套管膜式微反映器团结气泡计，正在温度畛域为25~120℃和氧气压力高达1 MPa的前提下，完成了氧气分离正在甲苯和苄醇有机溶剂中消融度的急迅切确丈量。正在特定的温度和压力下，通过对反映器出口处液体减压后，使用气泡计丈量气体正在溶剂中的消融量，从而估计气体消融度和亨利常数。
正在另一项斟酌中，如图8(a)所示，O’brien等 [ 66-67]使用已知浓度含pH指示剂的盐酸溶液正在线滴定丈量氨的碱度，通过丈量反映器出口职位的溶液pH转化[图8(b)]，获得氨气正在有机相（如甲醇、二甲氧基乙烷和甲苯）中的浓度。另表，该团队还使用套管膜式微反映器拓荒了一种自愿比色滴定法丈量有机溶剂中的CO 2浓度，如图8(c)所示 [68]。二氧化碳气体正在溶液中的浓度可能通过已知数宗旨碱性物质（氢氧化钠）滴定丈量，如图8(d)所示。
近来，Zhang等 [62]使用套管膜式滚动反映器团结拥有正在线记实效用的气体质料流量计，拓荒了一个气体消融度的正在线(a)所示。丈量流程中，合上反映器表管出口，通过Ramping的战术相接蜕变液体流量（ F L）并使用气体质料流量计正在线记实相应的气体流量转化（ F G），如图9(b)所示。实习结果剖明当液体流速 F L幼于1 ml/min时，气体流量与液体流量呈线性转化相合。这是由于低液体流量下，反映器内气体与液体接触岁月足够长，气体正在液体中不停处于统统消融饱和形态。因而，通过创设数学模子并拟合气体流量随液体流量转化的实习值，可能切确获得分歧温度下的亨利系数值。Zhang等 [62]使用该要领丈量多种分歧品种气体正在液体中的消融度，如H 2-环己酮、N 2-甲苯、CO 2-甲醇等，验证了要领的牢靠性。如表2所示，实习丈量值与文件报道值的最大差错值幼于2%。同样地，Lan等 [69]使用该要领丈量了二氧化碳气体正在分歧黏度离子液体内的消融度。因为离子液体的黏度很高，比拟于旧例要领测定岁月5~48 h，该要领可能正在10 min内切确测定气体正在离子液体内的消融度且过错幼于8%。
气体正在液体中的扩散系数代表了特定实习前提下，气体正在液体中扩散流程的疾慢水准。扩散系数的切确丈量看待拓荒和优化气液化学反映流程也同样至合紧要。正在上述丈量气体消融度的根基上，Zhang等 [76]使用图9(a)所示的实习安装平台，进一步地用于急迅切确地丈量气体正在液体中的扩散系数。图10(a)诠释了套管膜式微反映器中气体正在液体的扩散流程中气体浓度随反映器职位的转化相合。实习结果发掘，当液体流量 F L高于1 ml/min时，气体流量与液体流量之间呈非线]。这是由于跟着液体流量扩大，反映器内液体阻滞岁月节减，气体和液体的接触岁月也一贯节减，导致反映器出口处液体处于非饱和形态。换言之，该液体流量畛域内，反映器内气体正在液体中处于急迅扩散流程。正在扩散阶段，使用Deen [77]经典著述中创设的“中空纤维膜透析器”数学模子，可能很容易地刻画液体中气体浓度（ Ci）、阻滞岁月 τ和传质系数 K之间的相合，可能获得分歧阻滞岁月下液体中消融气体浓度的转化。同时，通过拟合气体浓度 Ci的对数值随阻滞岁月的转化，可能获得气体传质系数，如图10(c)所示。
为了进一步地验证该要领的切确性，Zhang等 [76, 78-79]分离正在分歧温度下丈量了氢气和氮气正在环己酮和甲苯中的扩散系数，发掘丈量结果差错值幼于5% 。必要出格贯注的是，跟着Ramping岁月从10 min扩大到90 min时发掘，气体扩散系数丈量的相对差错值从204.6%减幼到0（表3） [76]。以上实习结果证实了使用套管膜式微反映器可能完成气体正在液体中消融度和扩散系数的急迅切确丈量。然而，该要领正在测定气体扩散系数流程中，仍需较长岁月（约90 min）才力保障足够的丈量精度，很大水准上下降了丈量成果。出格地，看待丈量气体正在高黏度离子液体的扩散系数时，该丈量要领则必要更长的丈量岁月。
正在气-液反映编造中，反映动力学常数是另一个紧要的参数，代表了反映器内气液反映速率的疾慢。正在周详斟酌气体消融-扩散流程的根基上，该丈量平台被进一步地用于测定气液反映动力学常数（图11）。正在图11(a)中，气体从反映器的表管透过高透气的Teflon AF内管膜落后入管内并与滚动的液体爆发反映。看待公共半气-液反映而言，反映流程为二级反映，对气体和液体反映物分离存正在一级依赖相合 [80]。正在化学反映存正在的状况下，为了刻画反映器内的气-液传质流程，可能采用双膜表面，将气液传质流程刻画为气体分子分离正在气液界面和液体搀杂优异前提下的分子扩散流程 [81]，如图11(b)。Kierzkowska-Pawlak等 [ 82-83]使用Danckwerts传质模子和Hatta数创设数学模子刻画套管膜式反映器内的气体传质-反映流程，而且通过拟合实习数据获得气液反映动力学常数的流程。使用上述要领，Zhang等 [84]通过记实反映流程中气体流速转化，正在2 min内急迅测定了分歧温度下化学摄取CO 2气体和有机物臭氧化反映流程的反映速度。通过实习结果获得反映活化能分离为52.9 kJ/mol（文件值49.2 kJ/mol） [83]和48.9 kJ/mol（文件值50 kJ/mol），证实了该要领的切确性。
另表，Woodley等 [84]使用套管膜式膜反映器团结正在线紫表检测器，构修了自愿搜罗氧气列入的酶催化反映的动力学数据，如图12所示。套管膜式微反映器内假使流体处于层流形态，因为反映器内气液接触面积大和传质间隔短等利益，加疾了气液传质速率。这处置了古板反映器中因为水中的氧消融度低和氧气供应成果低，导致测定生物催化氧化动力学数据慢等题目。通过正在套管膜式微反映器和间歇反映器中举行相仿的实习发掘，实习丈量结果简直类似，这证据了该自愿丈量反映动力学要领的可行性和切确性。
正在生物行使范围，套管膜式微反映器内急迅气液传质速率的特征，不单可能行使于丈量反映动力学常数，并且正在气体介导的生物合成卵白质药物流程中也存正在壮大的行使潜力 [85]。而今，卵白质药物产物，如单克隆抗体、激素、疫苗等，正在注意癌症、糖尿病等疾病方面表现了紧要功用 [86]。然而，古板的细胞内合成卵白质要领凡是必要庞杂和非常的境况，局部了药物的遍及行使且不行知足人类强壮的需求 [87]。因而，拓荒一种按需矫捷的高效卵白药物合成形式显得极端紧要。近年来，无细胞卵白质合成手艺举动一种新兴手艺，是取代细胞合成卵白体例的更始计划，正在高效、矫捷地合成卵白质产物方面显示出壮大的潜力 [ 88-89]。与细胞卵白合成体例比拟，跟着DNA测序和基因编纂手艺的急迅开展，无细胞卵白质合成手艺可能坐蓐拥有庞杂组织以至新特色的卵白质，假使是对活细胞有毒性的卵白质 [90]。目前，体表无细胞卵白合成流程凡是正在间歇式反映器中举行，因为反映器内气液传质速率慢和表达岁月长等题目，存正在卵白质产量低和坐蓐本钱高贵的限定性。与古板反映器比拟，微流控手艺正在深化传质、高通量卵白表达和下降合成本钱等方面拥有壮大上风，为高效相接体表卵白供给了一种新合成形式 [ 91-92]。Xiao等 [93]使用微流体芯片反映器集成了卵白质合成和纯化两个次序，完成了体表重组卵白的相接按需合成（图13）。该芯片反映器由填满模板DNA化妆的琼脂糖微球的主通道和镍离子化妆琼脂糖珠分支通道构成，分离举动卵白质的合成单位和纯化单位。与古板生物反映器比拟，该微芯片反映器的重要利益是可能直接获取纯化卵白质，节减了操作岁月和手动操作流程难度。另表，Timm等 [87]使用纳米膜计划了一种微通道反映器[图13(b)]，用于高效矫捷坐蓐单剂量的歇养性卵白质。通过蜕变液体流速和膜的透气率进步了卵白质合成流程中能量、产品和压迫剂的相易速率，正在相仿的表达岁月内，微通道内合成的卵白产品浓度是釜式反映器内的6倍。然而，正在上述古板的微流控反映器中，因为气体消融度较低，反映器内难以左右和相接蜕变气体浓度。因而，合于气体何如影响卵白合成流程的斟酌报道较少。氧气和二氧化碳，举动性命行动中最紧要的两种气体，是卵白合成所需能量ATP更新流程的合头构成，肯定会影响卵白质的合成流程。已有斟酌做事报道，反映器内供氧亏折会下降ATP再生率，扩大卵白质表达岁月，从而下降卵白质产量和合成成果 [94]。另表，反映器内气体与反映底物直接接触，导致产品气液散开流程中有用组分失掉。因而，拓荒一种新型高效的气液反映器用于气体介导的生物合成流程拥有紧要意思。Zhou等 [95]拓荒了一种基于套管膜式微反映器的按需卵白质滚动合成平台，如图13(c)所示。套管膜式微反映器可能明显进步氧气的传质速度，加快了ATP的再生，进步了卵白质合成速度和卵白质表达浓度。以绿色荧光卵白合成为例，正在反当令间仅为间歇釜式反映器的一半时，绿色荧光卵白的产量扩大了40%。另表，该反映器也被用于合成其他分歧品种的卵白质，搜罗抗体、疫苗、类病毒颗粒和生物多肽抗体等，并与卵白质纯化相团结，完成了卵白药物相接高效合成。
已有文件报道，膜反映器可能用于完成气体列入的高效酶催化流程 [ 96-97]。酶举动一种高效、安详的催化剂，被遍及行使于造备高附加值产物。然而，看待气体介导的酶催化流程，气体与反映底物之间接触不充溢，会下降催化成果。因为套管膜式膜反映用拥有较大的比轮廓积和气液两相非直接接触下急迅的气液传质速率等特征，该反映器可能正在不捣蛋酶活性的状况下进步气液传质速率。Buehler等 [96]一经证据相接分段流套管膜式微反映器是举行急迅氧依赖性酶反映的有利用具（图14）。正在图14(a)中，反映物正在内管中滚动，氧气相接急迅透过膜进入液体并移除反映物中发生的二氧化碳气体。正在反映器内急迅的气液传质速率下，跟着气体压力的扩大，产品的天生速度也一贯进步，空时产率可高达14 g/(L·h)。同样地，他们使用该安装举行酶催化反映坐蓐3-苯基邻苯二酚。实习结果剖明，套管膜式微反映器内倾向产品的产量比间歇式反映器赶过38倍，比相仿的反映器内水相、有机相和气相直接接触的合成流程赶过亲昵4倍。
目前，正在各式各样的化学品合成工艺中，气液非均相反映流程是一般存正在的。举动一种紧要的化学反映流程，气液反映正在绿色合成和产品散开中显映现显然的上风。目前，古板反映器内因为气液传质速率慢导致的安详题目，惹起了斟酌者们遍及合心。套管膜式微反映器是进步气-液反映操作流程性子安详性的另一个有用战术 [98]，加倍是看待氨气 [65]、氧气 [99]和重氮甲烷 [100]等一系列垂危有毒气体列入的气-液反映。套管膜式反映用拥有急迅的气液传质速率，可能相接急迅地向反映物中输入气体，与旧例的搅拌釜反映器比拟，所需做事压力更低。正在更低的气体操作压力和更幼的反映体积的前提下，看待存正在垂危可燃气体列入的反映流程，套管膜式微反映用拥有更高的操作流程安详性。正在此，总结了合于套管膜式微反映器行使于完成安详高效的气液化学反映流程的斟酌希望。正在已有的文件报道中，套管膜式反映器已被证据可能正在更低的操作压力下完成高效安详的加氢流程。Ley等 [66]使用套管膜式微反映器，正在低的气体压力下煽动了氢气和反映物之间的有用接触，使氢气正在5~10 s内急迅饱和反映溶液[图15（a）]。当阻滞岁月扩大至150 s且操作压力进步到3 MPa时，反映物中的消融氢气被统统花消，转化率从48%进步到75%。
另表，Polyzos等 [101]报道了正在套管膜式微反映器内使用CO 2气体举行羧化反映[图15(b)]，正在最优的实习前提下，总共的羧基产品的产物收率高达75%~100%，且将阻滞岁月缩短到了42 s。斟酌者也发掘因为实习流程中气体体积低于2 ml，大幅度地节减了反映流程中垂危气体体积。另表，基于套管膜式反映器高效安详的气液反映平台也可用于其他气体列入的化学反映流程中，如CF 3H、CO、O 2等。正在反映流程中，套管膜式微反映器可能正在气-液反映爆发的同时，通过化学反映原位天生高活性的反映气体，避免利用压缩气瓶举动气源，同时团结正在线修设监测液体中垂危反映气体浓度，有利于进一步地进步操作流程的安详本能。Brancour等 [102]证实了正在套管膜式反映器内通过原位天生CO气体替换压缩气瓶举行滚动羰基化化学反映，可能大幅度地巩固羰基化反映操作流程的安详性[图15(c)]。因为正在该反映器内存正在两个独立的反映区域（即内管和表管）而且由透气膜隔离，原位天生的反映气体分子从表管跨膜进入内管后登时被花消。这避免了有机溶剂与反映气体直接接触和过量垂危气体的存正在，进一步地进步操作安详性。另表，基于套管膜式微反映器的滚动化学反映体例耦合正在线(d)]，完成气液反映流程精准监测和左右，巩固操作流程的安详性 [103]。同时，该要领也可能用于加疾气液反映的优化流程，急迅合成高质料倾向产品 [104]。
本文核心综述了套管膜式微反映器因为气液接触面积大和气液传质间隔短的利益，深化气液传质流程，显露了其正在分歧范围的行使上风。与其他古板的气液反映器比拟，该反映器正在丈量气液编造根基物性参数和推行气液反映流程等方面都显映现越发安详高效的上风，可大幅度地进步倾向产品的产率和节减丈量所需岁月。另表，套管膜式微反映器易于集成，可用于正在模块化滚动合成平台中举行多次序化学合成，而且耦合正在线检测修设，及时监测反映经过和急迅优化实习前提。然而，它也存正在少许亏折，如高贵的Teflon AF膜、操作温度必需低于240℃（Teflon膜的玻璃化改动温度）和反映器窒碍题目等。为了避免反映器窒碍，实习操作后登时用乙醇和水的搀杂物及超声波洗涤反映器0.5 h。商酌到管式反映器中内管的板滞应变材干，内管的跨膜压降不超出7 bar。另表，假使本文核心辩论了很多正在套管膜式微反映器内凯旋推行的高效气液反映流程，但仍有待于进一步拓荒其他高效的气液反映流程。
本文先容了内管膜对各式气体都有很高的透气率，搜罗CO 2气体和水蒸气等，使使用套管膜式微反映器进一步拓荒新型高效气液反映流程成为可以。此中，一个新兴的行使范围是通过套管膜式微反映器直接拘捕和使用氛围中的二氧化碳，减幼二氧化碳的排放。比如，正在古板的釜式反映器中，因为气相和液连接触不充溢，正在165℃的反映温度下，从氛围中转化二氧化碳气体用于坐蓐有机化合物的流程必要72 h以上。基于高效的气液传质成果，套管膜式微反映器可能供给一种新型高效的气液反映流程，从而节减反当令间和能源花消。另表，依赖内管膜良好的光学本能，该反映器的另一个潜正在行使远景是拓荒一系列高效、绿色的光化学反映工艺，进步光的使用成果和光反映成果。
通信作家：周才金（1992—），男，博士，副教练，张吉松（1986—），男，博士，副教练，.cn
