[發(fā)明專利]一種適用于磁性納米催化劑的生物反應(yīng)器

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2009-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN101654655A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙元弟;姜達(dá)海;董緒燕;陳洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M1/42
• 分類號(hào): C12M1/42
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物反應(yīng)器，具體為一種使用磁性納米催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)用生物反應(yīng) 器。

背景技術(shù)

隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)納米材料有許多獨(dú)特性質(zhì)如量子尺寸效應(yīng)、小尺寸 效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，使得其在催化、激光、磁介質(zhì)及新材料方面有寬闊的 應(yīng)用前景。納米顆粒比表面積大，具有生物親和性，易于在其表面偶聯(lián)特異性的靶向分子。 磁性納米顆粒是內(nèi)部含有磁性金屬或金屬氧化物(如鐵、鈷、鎳及其氧化物)的超細(xì)粉末， 而具有磁響應(yīng)性的高分子微球。磁性納米顆粒表現(xiàn)出良好的表面效應(yīng)，比表面激增，官能團(tuán) 密度和選擇吸附能力變大。近些年來(lái)納米技術(shù)與催化技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)引起了人們的廣泛的關(guān) 注。用磁性納米顆粒作為催化劑的載體有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：(1)有利于催化劑從反應(yīng)體 系中分離和回收，操作簡(jiǎn)便，克服了游離催化劑回收難的不足，貯存穩(wěn)定性高、分離回收容 易、可多次重復(fù)使用，操作連續(xù)可控、工藝簡(jiǎn)便；(2)磁性納米顆粒的比表面積大，易于 提高催化劑的負(fù)載率；(3)磁性載體催化劑放入磁場(chǎng)穩(wěn)定的流動(dòng)床反應(yīng)器中，可以減少持 續(xù)反應(yīng)體系中的操作，適合于大規(guī)模連續(xù)化操作；(4)利用外部磁場(chǎng)可以控制磁性材料催 化劑的運(yùn)動(dòng)方式和方向，替代傳統(tǒng)的粗糙的機(jī)械攪拌方式，提高催化劑的催化效率。

中國(guó)專利文獻(xiàn)CN?1609185A于2005年4月27日公開了一種磁性生物反應(yīng)器。該磁性反應(yīng)器 包括一反應(yīng)室、多層絲網(wǎng)介質(zhì)板和頂部的一個(gè)永磁鐵。該發(fā)明利用永磁鐵間歇磁化多層絲網(wǎng) 介質(zhì)板使磁顆粒在反應(yīng)室中混勻，由于磁顆粒可能長(zhǎng)時(shí)間聚集在絲網(wǎng)介質(zhì)板表面且距永磁鐵 遠(yuǎn)近不同的絲網(wǎng)介質(zhì)板被磁化的強(qiáng)弱也有很大的不同，混勻效果可能不好，而且該發(fā)明結(jié)構(gòu) 復(fù)雜對(duì)多種工藝而言靈活性不高，且沒有涉及有關(guān)溫度參數(shù)等裝置的設(shè)計(jì)。因此，如何使磁 顆粒與反應(yīng)液充分的混勻和提高反應(yīng)器對(duì)不同工藝的靈活性是待解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于磁性納米催化劑的生物反應(yīng)器，該生物反應(yīng)器的混勻 效果好，并且可以方便靈活地應(yīng)用于多種工藝。

本發(fā)明提供的適用于磁性納米催化劑的生物反應(yīng)器，其特征在于：第一聯(lián)軸器的一端與 第一電機(jī)的輸出軸連接，另一端連接有連接盤，反應(yīng)容器安裝在連接盤上，并設(shè)置有帶有閥 的輸入管和輸出管，反應(yīng)容器上安裝有溫控裝置，使用時(shí)反應(yīng)容器內(nèi)放置有磁性納米催化劑 ，利用磁鐵使磁性納米催化劑置于反應(yīng)容器的壁上。

本發(fā)明利用磁性納米催化劑的優(yōu)良特性，結(jié)合外加磁力裝置設(shè)計(jì)了一種基于磁性納米催 化劑的反應(yīng)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明采用無(wú)接觸式的攪拌，由于流體表面未被金屬部件如攪拌槳或攪拌器軸穿透， 所以氣體吸入最少，可有效抑制泡沫出現(xiàn)，降低對(duì)催化劑與納米磁顆粒結(jié)合的破壞，而且可 使磁顆粒和反應(yīng)液充分混勻。

2.本發(fā)明采用加熱和攪拌方式相結(jié)合，不會(huì)出現(xiàn)加熱不均的現(xiàn)象，有利于容器尺寸的擴(kuò) 大。

3.本發(fā)明采用磁力吸附納米磁性顆粒回收催化劑，高效便捷，提高了催化劑的使用效率 。

4.本發(fā)明反應(yīng)器的頂蓋部分和反應(yīng)容器部分均容易拆卸，方便清洗，使反應(yīng)器在不同工 藝方面的靈活性高。

5.本發(fā)明采用微控制器作為控制元件，控制精確，操作方便，易于程序維護(hù)和產(chǎn)品的升 級(jí)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的生物反應(yīng)器的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中回收裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中回收裝置的另一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式