综述：微泡技术及其在化工中的应用

【编辑推荐】本文系统综述了微泡（Microbubbles, MBs）技术在化工领域的应用进展，重点解析其通过大比表面积（1-1000 μm）、高内压和低浮力特性增强气液传质（如氧化/氢化反应）的机制，涵盖物理/化学/微流控等生成方法，并展望其在高效聚烯烃材料制备、矿物浮选等场景的绿色化应用潜力。

　　

微泡技术：化工领域的“纳米级传质引擎”

特性篇：小尺寸大能量

微泡（直径1-1000 μm）被ISO定义为“精细气泡”，其核心优势在于突破传统毫米级气泡（5-30 mm）的传质瓶颈。单个50 μm微泡的比表面积可达1 mm气泡的20倍，配合低浮力特性使液相停留时间延长3-5倍。更独特的是其高内压环境（Laplace压力定律ΔP=2γ/r），能显著提升难溶气体（如O₂、H₂）的溶解速率，这对需高压条件的费托合成等反应具有特殊意义。

生成技术：多学科交叉创新

当前微泡制备形成四大技术路线：

1. 物理法：通过文丘里管、膜分散等构建高剪切流场，可批量化制备单分散微泡群；
2. 化学法：利用过氧化氢分解等原位产气反应，在微反应器中实现气泡尺寸精准调控；
3. 微流控法：采用T型/Y型微通道，通过两相流剪切生成单分散性（PDI<0.1）微泡，但通量受限；
4. 机械法：如旋转填充床产生的超重力场（>1000 g）可制备高浓度微泡乳液。

化工应用场景突破

在气液反应强化领域，微泡技术使环己烷氧化反应的氧利用率提升40%，苯乙烯氢化反应的TOF值提高2个数量级。矿物浮选中，带负电的微泡对方铅矿颗粒吸附量达传统气泡的3倍。更引人注目的是在聚烯烃合成中，微泡负载的Ziegler-Natta催化剂可制备分子量分布（MWD<2.0）的超高密度聚乙烯。

挑战与未来展望

当前微泡技术仍面临生成设备成本高（微流控芯片单价>$5000）、长期稳定性不足（<4小时）等瓶颈。未来或将通过AI驱动的微泡尺寸预测模型、等离子体辅助生成等新技术突破限制。正如文中所言，这项“小而美”的技术正在重塑化工过程的能效边界。