Transport characterization and application of packed bed microreactors
Groene en duurzame processen in kleine reactoren
Packed-bed-microreactoren (PBM’s) vormen een belangrijke vooruitgang in de ontwikkeling van groene en duurzame chemische processen. Het doel van het promotieonderzoek van Lu Zhang is om het hydrodynamisch gedrag en de gas–vloeistof-massaoverdracht eigenschappen van PBM’s te verduidelijken, dit ter ondersteuning van hun toepassing in heterogeen gekatalyseerde reacties doe procesintensificatie als doel hebben.
Allereerst geeft Zhang een uitgebreid overzicht van de meest vernieuwende toepassingen van PBM’s in de productie van chemicaliën en brandstoffen, katalysatorscreening en kinetische studies. Representatieve reacties in verschillende fasen met diverse katalysatoren worden besproken, samen met de huidige uitdagingen, mogelijke oplossingen en toekomstige onderzoeksperspectieven.
Vervolgens heeft Zhang een eenfase stroming van N₂ of water toegepast in PBM’s gevuld met sferische glasparels, met bijzondere aandacht voor het onderzoeken van de drukval over een brede microreactordiameter tot deeltjesdiameter verhouding. Parallel hieraan werden de gas–vloeistofhydrodynamica en massaoverdracht eigenschappen in single pellet string microreactoren (SPSM’s) bestudeerd met behulp van een niet-reactief N₂–watersysteem en een reactief CO₂–water alkalisch oplossingssysteem. De verschillende stromingsregimes van gas–vloeistof-tweefasenstroming zijn vastgesteld en in kaart gebracht. De tweefasen-drukval en massaoverdracht coëfficiënten werden geanalyseerd op basis van bestaande correlaties en verder verfijnd door structurele eigenschappen van het bed in acht te nemen.
Tot slot heeft Zhang de toepassing van PBM’s voor de fotokatalytische degradatie van methyleenblauw over Graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) gedemonstreerd, waarmee zij het aanzienlijke potentieel demonstreert van de optimalisatie van de reactor en het analyseren van de reactiemechanismen.
Lu Zhang verrichtte haar promotieonderzoek bij de Afdeling Chemische Technologie van het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG). Zij werkt inmiddels als postdoc aan de RUG.