CN107433172B - 匀相超临界流体反应方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种匀相超临界流体反应方法，用以解决现有技术中超临界流体反应方法无法用于匀相反应的问题。本发明的一种匀相超临界流体反应方法，包括：提供一个超临界流体及一个溶质；使该超临界流体及溶质流入一个分子筛组件中，并于该分子筛组件中均匀混合，以形成一个匀相超临界流体；及使该匀相超临界流体流入一个反应腔体中，以进行反应。本发明另外提供一种匀相超临界流体反应装置，用以进行上述匀相超临界流体反应方法。

Description

匀相超临界流体反应方法及装置
技术领域
本发明关于一种超临界流体反应方法及装置，尤其是一种匀相超临界流体反应方法及装置。
背景技术
在电阻式内存的制作过程中，经常会将其置入一个超临界流体反应装置中，以超临界流体对电阻式内存进行表面处理。现有技术的超临界流体反应装置包括一个超临界流体源、一个水液源及一个反应腔体，该超临界流体源通过管线连通该反应腔体的侧壁，该水液源则通过管线连通该反应腔体的顶壁，该反应腔体用以容置电阻式内存以进行反应。现有技术的超临界流体反应方法，是使超临界流体及水溶液分别经管线流入该反应腔体中，使水液溶垂直滴落于侧向流入的超临界流体中，并对该反应腔体底部的电阻式内存进行表面处理。
然而，由于该现有技术的超临界流体反应方法中，溶质与超临界流体仅依靠重力作用进行混合，故不易均匀混合，而产生溶质浓度不均的情形，而形成非匀相超临界流体。若以非匀相超临界流体对电阻式内存进行表面处理，则会使电阻式内存产生局部特性差异，而影响其电性及效能。
有鉴于此，现有技术的超临界流体反应方法及装置确实仍有加以改善的必要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种匀相超临界流体反应方法，其可以使一个超临界流体与一个溶质均匀混合，而产生一个匀相超临界流体以进行反应。
本发明另外提供一种匀相超临界流体反应装置，其可以使一个超临界流体与一个溶质均匀混合，而产生一个匀相超临界流体以进行反应。
本发明的一种匀相超临界流体反应方法，包括：提供一个超临界流体及一个溶质；使该超临界流体及溶质流入一个分子筛组件中，并于该分子筛组件中均匀混合，以形成一个匀相超临界流体；及使该匀相超临界流体流入一个反应腔体中，以进行反应。
因此，本发明的匀相超临界流体反应方法，通过使用该分子筛组件，可以使该溶质均匀溶于该超临界流体中，而形成该匀相超临界流体。该匀相超临界流体具有稳定、均匀的溶质浓度，进而可以应用于匀相超临界流体反应中，达成“提升超临界流体反应均匀性”目的。
其中，本发明的匀相超临界流体反应方法，还可以包括检测该匀相超临界流体的溶质浓度以获得一个浓度测值，并依据该浓度测值调整该超临界流体及溶质流入该分子筛组件的流速。因此，可以更精准地控制该溶质的浓度。
其中，该超临界流体可以为二氧化碳、烷类、烯类或醇类的超临界流体；该溶质可以为水或水溶液；该分子筛组件可以包括A型分子筛或X型分子筛；或者，该分子筛组件可以包括由氧化铝、二氧化硅及不锈钢共同烧结而成的分子筛。因此，可以调整该超临界流体、溶质及分子筛的种类，以适应各种使用需求。
本发明的一种匀相超临界流体反应装置，包括：一个分子筛组件，具有一个第一输入口、一个第二输入口及一个输出口；一个超临界流体源，通过一个第一管线连接该分子筛组件的第一输入口；一个溶质源，通过一个第二管线连接该分子筛组件的第二输入口；及一个反应腔体，通过一个第三管线连接该分子筛组件的输出口。
因此，本发明的匀相超临界流体反应装置，通过该分子筛的设置，可以使该溶质均匀溶于该超临界流体中，以形成该匀相超临界流体，故可以应用于进行匀相超临界流体反应，达成“扩大超临界流体反应应用范围’目的。
其中，该第一管线、第二管线及第三管线可以分别设有一个第一控制阀、一个第二控制阀及一个第三控制阀。因此，可以控制该超临界流体及溶质流入该分子筛组件的流速，以及控制该匀相超临界流体流入该反应腔体的流速。
其中，该匀相超临界反应装置还可以包括一个控制组件，该控制组件电性连接该第一控制阀、第二控制阀及第三控制阀。因此，用户可以通过该控制组件同时调整该第一控制阀、第二控制阀及三控制阀的流速，提升操作便利性。
其中，该匀相超临界反应装置还可以包括一个溶质浓度检测组件，该分子筛组件还具有一个检测口，该溶质浓度检测组件通过一个第四管线连接该分子筛组件的检测口，且该溶质浓度检测组件电性连接该控制组件。因此，可以依据溶质浓度调整该超临界流体及溶质流入该分子筛组件的流速，精确控制该匀相超临界流体中的溶质浓度。
附图说明
图1：本发明的匀相超临界流体反应装置的结构示意图。
附图标记说明
1 分子筛组件
11 第一输入口 12 第二输入口
13 输出口 14 检测口
2 超临界流体源
21 第一管线 22 第一控制阀
3 溶质源
31 第二管线 32 第二控制阀
4 反应腔体
41 第三管线 42 第三控制阀
5 控制组件
6 溶质浓度检测组件
61 第四管线。
具体实施方式
为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据本发明的较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
本发明提供一种匀相超临界流体反应方法，包括提供一个超临界流体及一个溶质，使该超临界流体及溶质流入一个分子筛组件中，并于该分子筛组件中均匀混合以形成一个匀相超临界流体，并使该匀相超临界流体流入一个反应腔体中进行反应。
详言之，该超临界流体可以为水、二氧化碳、烷类（例如甲烷、乙烷、丙烷等）、烯类（例如乙烯、丙烯等）或醇类（例如甲醇、乙醇、丙醇等）的超临界流体，本发明不加以限制。该溶质可以为任何可溶于该超临界流体的物质，较佳为液态以便于混合，例如可以为水、乙醇、丙酮、草酸、氨水或硫酸等。举例而言，于本实施例中，该超临界流体为二氧化碳超临界流体，该溶质则为水。
该分子筛组件可以为填充有分子筛材料的容器，举例而言，所选用的分子筛材料可以为一般常见的A型分子筛（例如Linde type 3A, 4A, 5A）或X型分子筛（例如type 13X）等，本发明不加以限制。于本实施例中，该分子筛组件包括由氧化铝（Al2O3）、二氧化硅（SiO2）及不锈钢共同烧结而成的分子筛材料。通过分子筛材料的多孔性质，可以将该溶质吸附于其孔洞中，进而调整该匀相超临界流体中溶质的浓度。详言之，当环境中溶质浓度较高时，分子筛材料会吸附溶质，进而降低溶质浓度；当环境中溶质浓度较低时，分子筛材料则会释放溶质，进而提高溶质浓度。借此，能够使该临界流体与溶质的比例维持固定，而形成具有稳定、均匀溶质浓度的匀相超临界流体，进而提升后续反应的均匀性。
该匀相超临界流体可以用于各种用途，例如用于表面处理、清洁、萃取或用于沉积溶质粉末等，故该反应腔体可以依据使用需求而设置。举例而言，应用于电阻式内存的表面处理时，该反应腔体可以为表面处理反应容室，且内部可以设有支架以供置放电阻式内存；应用于咖啡因的萃取时，该反应腔体则可以为盛装咖啡豆的萃取槽；若应用于沉积溶质粉末时，该反应腔体则可以为减压沉淀槽。
此外，本发明的匀相超临界流体反应方法，另外可以包括检测该匀相超临界流体中的溶质浓度，以获得一个溶质浓度测值，并依据该溶质浓度测值调控该超临界流体及溶质流入该分子筛组件的流速。举例而言，能够设定一个浓度上限值及一个浓度下限值，当该浓度测值高于该浓度上限值时，则加快该超临界流体流入该分子筛组件的流速，或减慢该溶质流入该分子筛组件的流速；反之，当该浓度测值低于该浓度下限值时，则减慢该超临界流体流入该分子筛组件的流速，或加快该溶质流入该分子筛组件的流速。
本发明另外提供一种匀相超临界流体反应装置，用以进行上述匀相超临界流体反应方法。请参照图1，该匀相超临界流体反应装置包括一个分子筛组件1、一个超临界流体源2、一个溶质源3及一个反应腔体4，该超临界流体源2、溶质源3及反应腔体4分别连接该分子筛组件1。
如上所述，该分子筛组件1可以为填充有分子筛材料的容器，并且设有一个第一输入口11、一个第二输入口12及一个输出口13。该第一输入口11用以输入该超临界流体，该第二输入口12用以输入该溶质，该超临界流体及该溶质可以于该分子筛组件1中，通过分子筛材料的帮助而均匀混合，形成该匀相超临界流体，并通过该输出口13输出该匀相超临界流体。
该超临界流体源2用以提供该超临界流体，例如可以为超临界流体制备装置或储存槽等。该超临界流体源2通过一个第一管线21连接该分子筛组件1的第一输入口11，使该超临界流体可以通过该第一管线21流入该分子筛组件1中。该第一管线21可以设有一个第一控制阀22，以控制该超临界流体流入该分子筛组件1的流速。
该溶质源3用以提供该溶质，例如可以为溶质储存槽。当该溶质为水溶液时，该溶质源3可以为水溶液的混合设备。该溶质源3通过一个第二管线31连接该分子筛组件1的第二输入口12，使该溶质可以通过该第二管线31流入该分子筛组件1中。该第二管线31可以设有一个第二控制阀32，以控制该溶质流入该分子筛组件1的流速。
该反应腔体4则用以供该匀相超临界流体进行后续的反应，如上所述，该反应腔体可以为表面处理反应容室、萃取槽、减压沉淀槽等，本发明不加以限制。该反应腔体4通过一个第三管线41连接该分子筛组件1的输出口13，使该匀相超临界流体能够通过该第三管线41流入该反应腔体4中。该第三管线41可以设有一个第三控制阀42，以控制该匀相超临界流体自该分子筛组件1流出的流速，也即，控制该匀相超临界流体流入该反应腔体4的流速。
本发明的匀相超临界流体反应装置可以设有一个控制组件5，该控制组件5电性连接该第一控制阀22、该第二控制阀32及该第三控制阀42，而可以便利地进行流速的调控。更详言之，该控制组件5能够分别控制通过该第一控制阀22、该第二控制阀32及该第三控制阀42的流体的流速，以调整该超临界流体、该溶质流入该分子筛组件1的流速，以及调整该匀相超临界流体流入该反应腔体4的流速。通过调整该超临界流体及该溶质流入该分子筛组件1的流速，能够改变该超临界流体与该溶质的比例。同时，该匀相超临界流体流入该反应腔体4的流速则能够对应后续反应的需求而调整。
此外，本发明的匀相超临界流体反应装置还可以设有一个溶质浓度检测组件6，该分子筛组件1可以对应设有一检测口14，该溶质浓度检测组件6通过一个第四管线61连接该分子筛组件1的检测口14，且该溶质浓度检测组件6电性连接该控制组件5。该溶质浓度检测组件6用以检测该匀相超临界流体中的溶质的浓度，例如可以为紫外光检测器等，并且将浓度测值传送至该控制组件5，该控制组件5则依据浓度测值调控该第一控制阀22及该第二控制阀32，以调整该超临界流体及该溶质的混合比例，调控方式已详如上述。此处需注意的是，该检测口14较佳邻近于该输出口13，以使浓度测值接近于流入该反应腔体4的匀相超临界流体。
综上所述，本发明的匀相超临界流体反应方法，通过使用该分子筛组件，可以使该溶质均匀溶于该超临界流体中，而形成该匀相超临界流体。该匀相超临界流体具有稳定、均匀的溶质浓度，进而可以应用于匀相超临界流体反应中，达成“提升超临界流体反应均匀性”的目的。
同时，本发明的匀相超临界流体反应装置，通过该分子筛的设置，可以使该溶质均匀溶于该超临界流体中，以形成该匀相超临界流体，故可以应用于进行匀相超临界流体反应，达成“扩大超临界流体应用范围”的目的。
此外，本发明的匀相超临界流体反应装置，通过该溶质浓度检测组件的设置，且使该溶质浓度检测组件电性连接该控制组件，能够简便快速地调整该超临界流体及溶质流入该分子筛组件的流速，达成“提升溶质浓度调整便利性”得目的。

Claims (6)

1.一种匀相超临界流体反应方法，其特征在于，包括：
提供一个超临界流体及一个溶质；
使该超临界流体及溶质流入一个分子筛组件中，并于该分子筛组件中均匀混合，以形成一个匀相超临界流体；
检测该匀相超临界流体的溶质浓度以获得一个浓度测值，并依据该浓度测值调整该超临界流体及溶质流入该分子筛组件的流速，当该浓度测值高于该浓度上限值时，则加快该超临界流体流入该分子筛组件的流速，或减慢该溶质流入该分子筛组件的流速；反之，当该浓度测值低于该浓度下限值时，则减慢该超临界流体流入该分子筛组件的流速，或加快该溶质流入该分子筛组件的流速；及
使该匀相超临界流体流入一个反应腔体中，以进行反应。
2.如权利要求1所述的匀相超临界流体反应方法，其特征在于，该超临界流体为二氧化碳、烷类、烯类或醇类的超临界流体。
3.如权利要求1所述的匀相超临界流体反应方法，其特征在于，该溶质为水或水溶液。
4.如权利要求1所述的匀相超临界流体反应方法，其特征在于，该分子筛组件包括A型分子筛或X型分子筛。
5.如权利要求1所述的匀相超临界流体反应方法，其特征在于，该分子筛组件包括由氧化铝、二氧化硅及不锈钢共同烧结而成的分子筛。
6.一种匀相超临界流体反应装置，其特征在于，包括：
一个分子筛组件，具有一个第一输入口、一个第二输入口、一个输出口及一个检测口；
一个超临界流体源，通过一个第一管线连接该分子筛组件的第一输入口；
一个溶质源，通过一个第二管线连接该分子筛组件的第二输入口；及
一个反应腔体，通过一个第三管线连接该分子筛组件的输出口，该第一管线、第二管线及第三管线分别设有一个第一控制阀、一个第二控制阀及一个第三控制阀；
一个控制组件，电性连接该第一控制阀、第二控制阀及第三控制阀；及
一个溶质浓度检测组件，通过一个第四管线连接该分子筛组件的检测口，且该溶质浓度检测组件电性连接该控制组件，该溶质浓度检测组件用以检测匀相超临界流体中的溶质的浓度，并且将浓度测值传送至该控制组件，该控制组件则依据浓度测值调控该第一控制阀及该第二控制阀，当该浓度测值高于该浓度上限值时，则加快该超临界流体流入该分子筛组件的流速，或减慢该溶质流入该分子筛组件的流速；反之，当该浓度测值低于该浓度下限值时，则减慢该超临界流体流入该分子筛组件的流速，或加快该溶质流入该分子筛组件的流速。
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