[發明專利]一種連續結晶微納化工芯片及其應用

有效

• 申請號: 202110584817.8
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113332744B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 鮑博;郭曜豪;羅薇;劉芬;邱俊杰;趙雙良;朱維平;錢旭紅
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01D9/02
• 分類號: B01D9/02
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 徐福敏

本發明公開了一種連續結晶微納化工芯片及其應用，包括：該微納化工芯片包括一基板和蓋合在基板上的蓋板，基板上設置有微混合部用于形成過飽和混合原液；微分散部與微混合部連通，微分散部內注有流動的連續相，連續相與過飽和混合原液在微分散部處匯合，連續相對過飽和混合原液產生作用力，以使過飽和混合原液剪切成單分散液滴；連續結晶部具有一預設長度，連續結晶部用于為單分散液滴連續結晶形成包裹晶體的單分散液滴提供場所，單分散液滴與連續結晶部內壁間存在液膜；液滴與連續結晶部內壁不浸潤。本發明的微納化工芯片可以實現連續結晶，提供均一穩定的結晶條件，避免晶體在通道壁面的附著沉積進而堵塞通道。

技術領域

本發明涉及結晶設備及技術研究領域，具體涉及一種連續結晶微納化工芯片及其應用。

背景技術

結晶是基本的化學過程之一，也是完成化工產品生產的重要環節。眾多化工產品的制造與生產都離不開結晶過程，如各類石油化工產品、無機鹽、聚合物、建筑材料等等，因此結晶是現代工業不可或缺的重要生產過程。傳統間歇結晶方式所制備的晶體粒徑較大且分布不均。為減小晶體粒徑而增加的研磨操作會破壞晶體內部的化學鍵從而影響其品質，如藥物晶體等。且由于生成過程中物料構成、溫度、壓力等操作參數均隨時間變化，易造成批次間晶體質量存在差異。而連續結晶技術可以實現連續地投放原料并連續排料，有效減少結晶生產的時間并提高原料利用率，提高生產效率。但現有的連續結晶器通道或管道內壁易出現晶體沉積結垢，從而堵塞通道，損壞結晶裝置。且現有的結晶技術無法基于實驗成果快速應用于工業生產，需經歷小試，中試和放大生產的工藝開發過程，存在“放大效應”。

微流控技術是采用微通道來操縱或控制流體流動的技術，其裝置被稱為微流控芯片。其典型的特征是較小的三維尺寸，通道尺寸在微米-毫米尺度。通常微納化工芯片內物質的傳遞與混合效率、熱量的傳遞效率相比常規設備存在數量級的提高。將微流控芯片應用于化學工程充分利用率了其混合效率高，熱量傳遞快，過程可連續且本質安全的特點。目前，微納化工芯片的典型應用有微混合器、微分離器、微檢測器、微反應器等，將微納化工芯片應用于結晶的技術鮮有報道。

發明內容

本發明的一個目的是解決現有間歇結晶方式無法實現產品連續生產，批次間產品質量存在差異的問題。

本發明的另一個目的是解決現有結晶技術無法基于實驗成果快速應用于工業生產，存在“放大效應”的問題。

本發明還有一個目的是解決現有連續結晶技術通道內壁或管道內壁易出現晶體結垢堵塞，損壞結晶裝置的問題。

為了實現本發明的這些目的和其它優點，提供了一種連續結晶微納化工芯片，所述微納化工芯片包括一基板和蓋合在所述基板上的蓋板，所述基板上設置有：

微混合部，其用于形成過飽和混合原液；

微分散部，其與所述微混合部連通，所述微分散部內注有流動的連續相，所述連續相與所述過飽和混合原液在所述微分散部處匯合，所述連續相對所述過飽和混合原液產生作用力，以使所述過飽和混合原液剪切成單分散液滴；

連續結晶部，其具有一預設長度，所述單分散液滴在所述連續結晶部連續結晶形成包裹晶體的單分散液滴；

其中，所述包裹晶體的單分散液滴與所述連續結晶部內壁之間存在液膜，所述包裹晶體的單分散液滴與所述連續結晶部內壁不浸潤。

優選的是，所述微混合部包括：

一個或多個注液通道，其與外界連通以使一種或多種原液注入，所述注液通道的數量與所述原液的種類數一致，每種所述原液均以與其對應的第一預設速度注入所述注液通道內；

混合通道，其與所述注液通道連通，所述混合通道上設置有若干分裂單元和若干復合單元，所述分裂單元與所述復合單元連續交替設置，所述原液通過所述混合通道形成所述過飽和混合原液進入所述微分散部中。

優選的是，所述蓋板由透明材質制成，所述蓋板的厚度為1～5mm；