微通道反应器在臭氧化反应中具有诸多重要应用，其独特的设计和特性为各种化学反应带来了新的机遇和优势。以下将详细介绍微通道反应器在臭氧化反应中的应用情况。

- 提高反应效率：

    - 在一些研究中，微通道反应器被用于实现可见光驱动的不对称氧化连续化反应。例如，用金鸡纳碱衍生的相转移有机催化剂在气-液-液多相体系内实现可见光催化，分子氧不对称氧化连续反应。在心形微通道反应器内，1-茚酮-2-甲酸金刚酯底物完全氧化为(S)-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯，产物收率 95%，对映选择性 87.0%。与间歇反应相比，采用微反应器的连续反应在保持产物高立体选择性基础上将 30 分钟反应停留时间缩短至 1.08 分钟，极大地提高了反应效率。

    - 微通道反应器在臭氧及催化臭氧氧化降解 2,4-滴丙酸（DCPP）过程中也发挥了重要作用。通过竞争动力学法算得了 DCPP 与臭氧及羟基自由基的反应速率常数，对臭氧化处理含 DCPP 废水具有很好的理论指导意义。

- 研究硫酸钡沉积行为：

    - 硫酸钡是石油生产过程中经常遇到的难以清除的垢。在微通道反应器内对硫酸钡沉积行为进行了较详细的研究。采用火焰原子吸收法和压差法分别测量钡浓度变化和微通道管段间的压力变化，考察微通道管长、流量、浓度及温度等因素对模拟油田水在微通道反应器内硫酸钡沉积行为的影响。实验结果表明，随着管路增长、流量增大、浓度增加，微通道中硫酸钡的沉积速率加快，沉积量增多，且呈非线性增加趋势。而温度升高使得微通道管路中离子扩散加快，硫酸钡沉积速率增大，但由于温度的小幅度升高并没有使硫酸钡溶度积发生明显变化，因此硫酸钡沉积量增加较少。采用扫描电镜观察管道内进出口处硫酸钡的结垢形态，验证了不同因素对管路沉积情况和结晶形态的变化。

- 溶解臭氧化气体：

    - O3 在饮用水深度处理中的应用越来越多，O3 的投加、溶解方法和尾气吸收效果直接影响到水处理成本。经对以氧气为气源生产的 O3 化氧气溶解试验，采用 CSTR 反应器串联，可使 O3 化氧气几乎全部溶解，不用设尾气破坏装置，降低 O2,O3 使用成本 40%以上。

- 燃料表征：

    - 在燃烧领域，外部加热的微管被引入研究燃料和燃料混合物的燃烧特性。高压微反应器被设计和实施用于测试高达 20 巴压力的燃料，自动化测试大大减少了测试时间。该设备的新颖之处在于其能够在超过当前技术水平（12 巴）的压力下运行。燃料在外部加热的石英管中进行测试，其直径小于燃料的常规淬火直径。实验的终目的是研究燃料对火焰特性的影响。能够达到发动机相关压力条件以及其固有的小体积要求使该设备成为实验室运输燃料和燃料混合物测量的潜在候选者。

- 酚类物质的臭氧化反应：

    - 在处理被苯酚和取代苯酚污染的废水时，通常采用部分氧化的中间化学步骤以促进随后的生物降解过程。臭氧化是酚类物质部分氧化的一种候选技术。在一项研究中，使用著名的传质与化学反应理论研究了 20 种取代苯酚的臭氧化反应动力学。使用具有平坦界面的搅拌（Lewis）池作为模型接触器。发现与所选酚类化合物的反应的二阶速率常数在 104 - 107 M–1 s–1 范围内。特别是，苯酚的臭氧化速率常数为 5.06 × 106 M–1 s–1。通过化学方法估计了液体侧传质系数，其值（kL = 0.052 cm s–1）与典型的搅拌池反应器一致。这项工作对于废水处理中臭氧化反应器的设计、操作和放大很有用。

- 降解偶氮染料废水：

    - 含偶氮染料的废水对环境污染构成严重风险，因为它通常具有生物毒性且对常规废水处理方法具有抗性。设计了一种新型的集成臭氧、微通道和超声的降解系统，以有效降解偶氮染料污染的废水。研究了介质阻挡放电（DBD）反应器的放电电压、液体流速、微通道宽度、超声功率、初始 pH 和反应温度对亚甲基蓝（MB）脱色的影响。在臭氧/微通道/超声（O3/MC/US）系统中处理 14 分钟后，获得了 92.7%的很大 MB 脱色效率。此外，与纯 O3 系统相比，O3/MC/US 系统在 14 分钟内的脱色效率和 TOC 去除效率分别提高了 12.6%和 6.5%。根据清除实验的结果，证明了微通道和超声的联合作用提高了羟基自由基的贡献率，从而提高了脱色效率。

- 五氯苯酚的臭氧化：

    - 在新型微通道反应器中研究了五氯苯酚的臭氧传质特性和臭氧化。首先使用“T”型结微通道来研究臭氧传质特性，而不首先在溶液中发生化学反应。通过小二乘回归法提出了 k_Lα实验值与无量纲数 Sh_L，Re_t，Re_L，Sc 的泰勒，团状环流和搅动流态的相关性。本工作采用化学吸附法确定了气液界面面积。结果表明，与表面气体速度相比，表面液体速度对界面面积的影响不明显。并根据上述确定的界面面积，计算了在变化的表观气体和液体速度下的液体侧臭氧传质系数。在溶液中存在 PCP 的情况下，传质速率得以加快。

综上所述，微通道反应器在臭氧化反应中具有广泛的应用前景，可以提高反应效率、研究物质的沉积行为、溶解臭氧化气体、进行燃料表征以及降解废水等。随着技术的不断发展，微通道反应器在臭氧化反应中的应用将会越来越广泛。

参考文献

用微反应器实现可见光驱动的不对称氧化连续化反应，冯世豪

微通道反应器内硫酸钡沉积行为，张宝丹

臭氧及催化臭氧化降解2,4-滴丙酸动力学研究，张华

CSTR反应器串联溶解臭氧化气体试验研究与工程设计，包卫彬

Towards a High-Pressure Microchannel Reactor for Fuel Characterization，David Akinpelu

Kinetics of Ozonation of Phenol and Substituted Phenols，Ghanshyam S. Bhosale

Study on the ozonation degradation of methylene blue enhanced by microchannel and ultrasound，Huiyang Liu

新型微通道反应器中五氯苯酚的臭氧传质特性和臭氧化，Jian Ren

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