[科普中国]-均相系统

均相系统所属现代词，又名单相系统，指的是独立的一个相，比如全部是气体啊，不掺杂固体和液体。物质的存在形态，有气相、液相和固相三种。均相系统的意思就是，独立的一个相，比如全部是气体啊，不掺杂固体和液体，以此类推。

原理物质分散成一定大小的质点而分布于另一物质中所成的多相体系。分散的物质称“分散相”，是不连续相；分散他物的物质称“分散介质”，是连续相。按分散相粒子的大小，可分为粗分散系统与胶体分散系统，这些系统统合在一起就形成了均相系统。

混合机理在搅拌过程中存在三种扩散方式：总体对流扩散、涡流扩散和分子扩散。

总体对流扩散排出流和诱导流造成釜内液体大范围宏观流动，并使整个釜内液体产生流动循环，这种流动称为总体流动。由此产生的整个搅拌釜范围内的扩散称为对流扩散。总体流动能使液体宏观上均匀混合(大尺度一L的混合)。为达到大尺度上的均匀混合，必须合理设计搅拌装置和釜体，注意消除不流动的死区。

涡流扩散当搅拌具备一定条件时。釜内流体的局部或整体的流动将处于湍流区，湍流区的流体处于湍流场中，由于射流中心与周围液体交界处的速度梯度很大而产生强的剪切作用，对低黏度的液体形成大量旋涡。旋涡的分裂、破碎及能量传递，使微团尺寸减小(最小尺寸可达微米级)，从而达到小尺寸的微观均匀混合。

分子扩散均相液体在分子尺度的均匀混合靠分子扩散。釜内液体强的湍动使微团的尺寸减小，可大大加速分子扩散。

在大多数混合过程中，上述三种混合机理同时发挥作用。总体对流扩散将液体微团带到釜内各处，达到宏观上的均匀混，合；涡流扩散使大尺寸的液体团块分割成尺寸较小的流体微团；分子扩散使流体微团最终消失，釜内液体达到分子尺度的均匀混合。一般来说，涡流扩散在整个混合过程中占主导地位。

对于低黏度液体，总体流动将液体破碎成较大的液团并带至釜内各处，更小尺度上的混合则是由高度湍动液流中的旋涡造成的。不同尺寸和不同强度的旋涡对液团有不同程度的破碎作用。旋涡尺寸越小，破碎作用越大，所形成的液团也越小。通常搅拌条件下最小液团的尺寸约为几十微米。大尺度的旋涡只能产生较大尺寸的液团，因为小尺寸液团将被大旋涡卷入与其一起旋转而不被破碎。旋涡的尺寸和强度取决于总体流动的湍动程度。总体流动的湍动程度越高，旋涡的尺寸越小，数量也越多。因此，为达到更小尺度上的宏观混合，除选用适当的搅拌器外，还可采用其他措施人为地促进总体流动的湍动。

对于高黏度流体．在经济的操作范围内不可能获得高度湍动而只能在层流状态下流动，此时的混合作用主要依赖于充分的总体流动，但同时也依赖于由速度梯度的剪切引起的液体微团的分散和破碎。为加强轴向流动，采用带上下往复运动的旋转搅拌器则混合效果更佳。12

微水有机溶剂均相系统均相的有机溶剂体系是指用与水不互溶的有机溶剂取代所有的溶剂水(>98%)，形成固相酶分散在有机溶剂中的非均相反应体系。处于这种体系中的酶，其表面必须有残余的结构水，才能保证其催化活性。一般有机溶剂中含有小于2%的微量水。常用的与水不互溶的有机溶剂有烃类、醚、芳香族化合物、卤代烃等，它们的疏水指数较大。固相酶在有机溶剂中具有催化活性是酶的一项重要特性，在过去二十多年的研究中，已证明这种体系是可行、可靠和多用途的。

对许多酶的应用而言，显著减少反应混合物的含水量是有利的。由于酶在低含水系统中通常不溶，故得到的是非均相反应混合物。酶既可以以游离酶粉(无论纯度如何)的形式直接使用，也可先固定在固相载体上再使用。但两者都要求酶处于对催化最适合的离子化状态，因此必须在将酶制备成粉末或固定化颗粒之前将溶液的pH调节到最佳值。3

本词条内容贡献者为:

李岳阳 - 副教授 - 江南大学