微觀混合是指發生在分子尺度的粒子之間的混合現象。在這種情況下，反應器內部不存在離析的流體粒子，從而達到了最大的微觀混合狀態，也被稱為全微觀混合或最大微觀混合。與此相反的是完全離析的狀態，即宏觀流體。
技術原理
微觀混合是一種由微小尺度的湍流流動導致的流體破碎并形成微團的過程，隨后借助分子擴散使其達到分子尺度的均勻性。這是反應器傳遞過程的一種。相比之下，宏觀混合則是由大尺度流動帶來的，它將流體微團帶到反應器各個部位，這一過程在連續流動系統中表現為返混。混合的均勻程度通常使用調勻度來量化。例如，兩個互溶液體在宏觀上已經完全混合，但在微觀上卻完全離析。只有當液體A以分子形式均勻分布在液體B中時，才能達到完全的微觀混合。
混合過程
微觀混合對表觀反應速率的影響取決于反應級數。當反應級數為1時，微觀混合不會影響表觀速率；當反應級數大于1時，微觀混合會使表觀速率降低；當反應級數小于1時，微觀混合會提高表觀速率。在完全離析的情況下，相當于滴際無混合，而在完全微觀混合狀態下，相當于滴際完全混合。微觀混合通常是快速反應的速率控制因素，因為反應組分微觀混合的進程決定了過程的表觀速率。在伴隨串聯副反應時，微觀混合速率的不足可能會降低反應的選擇率。例如，在丁二烯氯化制備二氯丁烯的過程中，為了提高選擇率，丁二烯和氯氣應該以高速（超過100米/秒）噴入反應器，以促進微觀混合。
實際應用
在實際混合過程中，通常同時存在宏觀混合和微觀混合。不同的混合裝置和操作條件會影響這兩種混合的程度。反應器的設計和選擇應考慮到反應的特點及其對混合的需求。
反應效應
微觀混合對反應的影響最早由英國學者P.V.丹克沃茨在1958年進行了系統研究。此后，盡管有一些理論上的探討，但實驗研究和數據積累仍然有限。近年來，這方面的研究重新活躍起來，并在開發新測試方法、構建適用數學模型以及應用流體力學相關理論等方面取得了進展。
理論研究
微觀混合表征在雙螺桿擠出機中的應用
在雙螺桿反應擠出過程中，微觀混合程度是一項關鍵的操作參數。傳統的小分子競爭反應體系常被用來表征微觀混合，但對于大分子反應的高粘度體系來說，由于大小分子擴散差異可能導致誤差。因此，建立了一個由苯乙烯-（3-異丙烯基-α,α'-二甲基芐基-異氰酸酯）共聚物（PSt-co-TMI）與9-(甲胺基-甲基)蒽（MAMA）構成的快反應體系，以及PSt-co-TMI與己內酰胺（ε-CL）構成的慢反應體系，用于表征TSE-20可開啟式自嚙合雙螺桿擠出機中的微觀混合情況。研究表明，該大分子競爭體系能夠有效地表征雙螺桿擠出機中高粘度體系的微觀混合；微觀混合在物料熔融后很短時間內即可完成，并且在擠出過程穩定后保持不變；對于推進式元件，在相同的喂料速率下，隨著螺桿轉速的增加，微觀混合質量下降；填充度是影響推進元件中微觀混合質量的重要因素，在特定條件下，隨著喂料量的增加，微觀混合質量反而得到改善，這是因為填充度的提高有助于微觀混合。
旋轉填充床微觀混合的沿程實驗研究
微觀混合的研究對于理解并處理受到其影響的快速反應過程（如聚合、結晶等）具有重要意義。通過設計一臺能夠實現沿程取樣的旋轉填充床，并采用2碘化物2碘酸鹽反應體系作為平行競爭微觀混合體系，考察了填料不同徑向位置的離集指數分布以及各種操作參數對旋轉填充床微觀混合效率的影響。這項研究首次從實驗上證實了旋轉填充床填料的端效應區在強化微觀混合過程中的重要角色，并系統總結了各操作參數對微觀混合的影響。結果顯示，旋轉填充床相對于其他反應器具有更高的微觀混合效率。
參考資料 >
不銹鋼攪拌器的三種混合方式.嗶哩嗶哩.2024-11-06
不銹鋼攪拌器的混合方式有哪些.搜狐網.2024-11-06
高黏微觀混合表征新方法及其在雙螺桿擠出機中的應用.百度學術搜索.2024-11-06