一、液固相连续流光化学反应器的创新结构设计

  液固相连续流体系中，固相催化剂（或反应物）的分散性、光辐射均匀性及两相接触效率是结构设计的核心挑战。近年来的创新结构主要围绕以下方向展开：

   1. 微通道阵列结构 —— 强化传质与光吸收

    传统反应器中固相颗粒易沉降、光分布不均，而微通道阵列结构通过以下设计突破局限：

    通道尺寸控制在 50-500μm，利用壁面剪切力抑制固相沉降，实现液固两相均匀分散；

    采用透明石英材质，结合内置微反射层（如铝膜涂层），使光利用率提升至 80% 以上（传统反应器通常低于 40%）；

    集成 "鱼骨式" 混合单元，通过流体分割 - 重组增强两相接触，传质系数较常规反应器提高 2-3 个数量级。

    典型案例：某团队开发的 "多分支微通道反应器"，在光催化降解苯酚反应中，处理量达 1.2 L/h，降解率较釜式反应器提升 40%。

   2. 旋转填充床耦合结构 —— 突破固液分离瓶颈

    针对固相催化剂回收难题，旋转填充床 - 光反应耦合结构实现创新：

    反应器内置旋转填料（转速 500-3000 rpm），利用离心力强化液固混合，同时通过滤网实现催化剂原位截留；

   光源采用环形 LED 阵列，贴合反应器内壁布置，解决旋转体系中光照射稳定性问题；

    可实现催化剂连续循环使用（寿命延长 3-5 倍），适用于贵金属催化剂体系（如 TiO₂/Ag 复合催化剂）。

   3. 膜分散式结构 —— 精准调控固相分散状态

    膜分散技术的引入为固相颗粒分散提供了新思路：

    采用多孔陶瓷膜（孔径 2-10μm）作为固相注入通道，通过膜孔剪切力将固相颗粒分散为均匀的微团（粒径 50-200μm）；

    膜组件与光辐射区平行布置，避免膜污染对光吸收的影响；

    适用于高粘度液相体系（如含聚合物的反应液），在药物中间体光合成中表现优异。

二、液固相连续流光化学反应器的高效运行机制

   结构创新需与运行机制优化相结合，才能实现反应器性能的最大化。核心机制包括以下三方面：

    1. 光 - 质 - 热协同传递机制

    光强分布调控：通过数值模拟优化光源布置（如采用 "中心 - 周边" 梯度光源），使反应区内光强偏差控制在 ±10% 以内，避免局部过度反应；

    传质 - 反应匹配：根据反应动力学特性（如一级 / 二级反应），设计流速与停留时间分布（通常控制在 10-600 s），确保反应物在高光照区完成转化；

    原位温控：集成微通道冷却系统（如在反应器壁面设计螺旋冷却流道），解决光反应放热导致的温度波动（控制温差≤5℃），尤其适用于热敏感反应（如维生素 D 的光合成）。

   2. 固相催化剂动态响应机制

    催化剂活性位点暴露：通过流体剪切力调控固相颗粒的翻滚与碰撞频率（10²-10⁴次 /s），减少活性位点覆盖（如避免副产物沉积）；

    反应 - 再生耦合：在连续流路径中设置 "再生段"（如紫外光再生区），使失活催化剂在线活化，维持长期运行稳定性（连续运行 100 h 活性保持率≥80%）。

   3. 过程强化与调控策略

    实时监测与反馈：集成原位光谱传感器（如 UV-Vis、拉曼），在线分析反应物浓度，通过 PLC 系统调节流速、光强等参数；

    多尺度优化：从分子层面（催化剂活性位点设计）到设备层面（结构参数优化）进行协同调控，在苯甲醛光氧化反应中实现时空产率提升 2.5 倍。

三、应用前景与挑战

    液固相连续流光化学反应器在精细化工、环境治理等领域展现出巨大潜力：

    在药物合成中，可实现光催化不对称环加成反应的连续化生产，产物 enantiomeric excess（ee 值）达 95% 以上；

    在 wastewater treatment 中，对难降解有机物（如抗生素）的去除率可达 99%，处理量满足中试规模需求。

   但仍面临挑战：

    高固相含量体系（≥20%）的流动稳定性有待提升；

    大规模放大过程中，光均匀性与传质效率的平衡需进一步突破。

    未来研究方向将聚焦于智能调控系统开发（如 AI 辅助参数优化）与新型功能材料集成（如光响应型催化剂），推动该技术向工业化应用迈进。

产品展示

      连续流光化学反应器底板上设计有大量挡板类混合结构，采用正三角形挡板，实现连续的2mm通道，流体或浆体经过时，强制对流程进行拆分和重组，实现湍流混合效果。反应器内部侧面配有液体脉冲结构，通过叠加的脉冲作用，对流体进行多次混合，改善传热传质，确保较窄的停留时间分布。两者共同作用产生较大的光辐照面积，保证了光源光子的有效利用。

      SSC-FPCR300液固相连续流光化学反应器适用固体粉末催化剂、溶液、气体多相混合情况下的光催化微通道反应，微反应器通道不易堵塞，易于清理。