石東升 溫佳文 宋曉麗 張慶文 洪厚勝

（南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，江蘇 南京 210009）

氣升式外環(huán)流反應(yīng)器研究進(jìn)展

石東升 溫佳文 宋曉麗 張慶文 洪厚勝

（南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，江蘇 南京 210009）

綜述氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的特性參數(shù)及其主要影響因素，介紹氣升式外環(huán)流反應(yīng)器在生物及環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展，并提出今后研究工作的方向。

外環(huán)流；氣升式反應(yīng)器；特性參數(shù)；應(yīng)用

氣升式外環(huán)流反應(yīng)器（ELALR）是一類在鼓泡塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的氣－液、氣－液－固多相反應(yīng)器。以空氣為推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)流體的循環(huán)流動(dòng)，無(wú)需機(jī)械攪拌和泵提供推動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高效節(jié)能，被廣泛用于生物、化工及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域。

氣升式外環(huán)流反應(yīng)器由4個(gè)基本部位組成：升氣管、降液管、底部連接段和氣液分離器。降液管與升氣管完全獨(dú)立，靠塔頂與塔底兩處水平部分分別連接。當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的氣體噴射到升氣管后，由于噴射氣體的動(dòng)能和升氣管內(nèi)流體密度減小，迫使升氣管內(nèi)流體向上，降液管內(nèi)的流體向下作有規(guī)則的循環(huán)流動(dòng)，從而形成良好的混和效果。氣升式外環(huán)流反應(yīng)器有較高的循環(huán)速率，表觀速度較大，湍流及氣液傳質(zhì)好，傳熱傳質(zhì)性能優(yōu)于氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器［1，2］。氣升式環(huán)流反應(yīng)器根據(jù)其物理結(jié)構(gòu)的差異可分為兩類：外環(huán)流反應(yīng)器和內(nèi)環(huán)流反應(yīng)器。其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

1 氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的性能參數(shù)

1.1 氣含率

氣含率是以氣相在反應(yīng)器中所占的體積分?jǐn)?shù)表示，根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)空間的不同可分為平均氣含率和局部氣含率，對(duì)氣－液相界面積有顯著影響，進(jìn)而影響相間傳質(zhì)速率［3］。

圖1 氣升式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structure diagram of the airlift reactor

對(duì)氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的氣含率的研究已經(jīng)有較長(zhǎng)的時(shí)間。楊文選等［4］通過(guò)空氣－水體系體系，對(duì)3種不同結(jié)構(gòu)的氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的氣含率數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得到了氣含率與表觀速度的關(guān)聯(lián)式；并且對(duì)環(huán)路進(jìn)行阻力計(jì)算，得出了環(huán)路的阻力方程；計(jì)算發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)式和阻力方程聯(lián)立求解，可以很好地頂測(cè)不同結(jié)構(gòu)的外環(huán)流反應(yīng)器中的氣含率，從而為該反應(yīng)器的放大提供了依據(jù)。劉永民等［5］研究了空氣－水體系，結(jié)果表明，氣含率與分離箱高度無(wú)關(guān)；高徑比越大，上升管氣含率越高。

金家琪等［6］研究表明，氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的內(nèi)環(huán)局部氣含率和軸向平均氣含率均隨表觀氣速和外循環(huán)液速的增大而增大；在不同的軸向位置，內(nèi)環(huán)氣含率的徑向分布特性有所差異；內(nèi)環(huán)軸向平均氣含率先隨軸向高度的升高而增大，在離開(kāi)導(dǎo)流筒后略有降低；表觀氣速一定時(shí)，隨軸向高度的增加，平均氣含率先增大然后保持不變。

伍倩等［7］研究了在氣升式外環(huán)流反應(yīng)器中氣含率的軸徑向分布，當(dāng)表觀氣速不發(fā)生變化時(shí)，平均氣含率隨軸向高度的增加呈現(xiàn)先增大然后保持不變的趨勢(shì)；當(dāng)表觀氣速增大時(shí)，氣含率、氣泡上升頻率和速度以及氣液相界面積均增大，而氣泡尺寸則不同，呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在所研究的表觀氣速范圍內(nèi)，在軸向位置h/D為1.11，8.78，14.33三處的氣液相界面積和氣含率沿徑向均呈現(xiàn)中心峰分布，但是在軸向位置h/D為3.22處則呈鞍形分布，當(dāng)軸向高度不變時(shí)，低氣速下氣泡尺寸徑向分布較為均勻，高表觀氣速時(shí)則呈現(xiàn)中心峰分布。

Freitas等［8］研究表明表面張力對(duì)氣泡的聚并和破碎速度都有重要影響，氣含率隨表面張力的增大而降低。

Kaustubha等［9，10］研究表明在多級(jí)系統(tǒng)中當(dāng)循環(huán)液速不變，氣含率隨表觀氣速的增大而增大。在低氣速下，氣含率隨著氣速的增大而急劇增大。這是由于在低氣速區(qū)域，隨著氣速的增大，產(chǎn)生了大量半徑無(wú)明顯變化的氣泡。因此在任何界面，被氣體占據(jù)的區(qū)域越大則氣含率越高。在高氣速下，由于大氣泡的產(chǎn)生和氣泡的合并，當(dāng)氣速增大時(shí)氣含率增大變緩。而每一級(jí)的氣含率達(dá)到最大值的順序是逐漸變大。氣含率也隨著循環(huán)液速的增大而增大。且在同樣的表觀氣速和循環(huán)液速下，多級(jí)系統(tǒng)的氣含率比單級(jí)系統(tǒng)的氣含率高出45%。

1.2 循環(huán)液速

循環(huán)液速是外環(huán)流反應(yīng)器的重要流體力學(xué)性質(zhì)。在氣升式外環(huán)流反應(yīng)器中，循環(huán)液速與混合時(shí)間有著必然的聯(lián)系，混合時(shí)間是氣升式外環(huán)流反應(yīng)器放大的重要因素［11］。

Renzo等［12］研究了兩相和三相的氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的循環(huán)液速，很好的預(yù)測(cè)了在兩相系統(tǒng)中循環(huán)液速是氣體流速的函數(shù)，循環(huán)液速隨著表觀氣速的增加而增加，并且證明在氣－液系統(tǒng)中，分散和集中的壓力損失是預(yù)測(cè)循環(huán)液速是否準(zhǔn)確的重要因素，而在多相系統(tǒng)中壓力損失與循環(huán)液速是獨(dú)立的；當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)固相時(shí)，固相成為影響壓力損失的主要因素，循環(huán)液速隨著固相的增加而顯著減小。

Dhaouadi等［13］研究表明，固相的出現(xiàn)導(dǎo)致全局和局部的氣泡尺寸，速度分布，循環(huán)液速和氣含率的變化。隨著固相增加，系統(tǒng)湍流增大，因此氣泡尺寸和上升氣速減小，從而升氣管的循環(huán)液速顯著降低。當(dāng)循環(huán)液速較大時(shí)，外環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)流體湍動(dòng)加劇，加快了氣泡的表面更新率，對(duì)相間傳質(zhì)的進(jìn)行有利，傳質(zhì)與傳熱得到了強(qiáng)化［14］。

沐方平等［15］研究表明氣體分布器的種類對(duì)外環(huán)流反應(yīng)器的循環(huán)種類有一定影響。對(duì)于空氣－1% 乙醇體系（非聚并體系），氣體分布器的形式對(duì)外環(huán)流反應(yīng)器的氣含率及環(huán)流液速有顯著的影響；在相同的操作條件下，空氣－1% 乙醇體系（非聚并體系）的氣含率及循環(huán)液速明顯高于空氣－水體系（聚并體系）。

1.3 傳質(zhì)系數(shù)

KLa是液相體積傳質(zhì)系數(shù)，它是表征氣升式外環(huán)流反應(yīng)器傳質(zhì)性能的重要參數(shù)，也是氣升式外環(huán)流反應(yīng)器放大的主要依據(jù)。KL是液體本征傳質(zhì)系數(shù)，a是單位有效反應(yīng)器體積的氣液比表面積。

Guo等［16］通過(guò)研究，得出在升氣管高氣含率的情況下，KLa是表觀氣速的函數(shù)；當(dāng)系統(tǒng)中的顆粒是同類型的時(shí)候，由于固體顆粒對(duì)液體流動(dòng)增加的抵抗，使循環(huán)液速降低導(dǎo)致升氣管氣含率增大，從而造成氣液的傳質(zhì)增加，以至于固體的含量越大KLa值越大；在氣含率一定的情況下，傳質(zhì)系數(shù)隨循環(huán)液速的增大而降低。由于氣－液兩相流動(dòng)系統(tǒng)的氣含率較低，使氣－液兩相流動(dòng)系統(tǒng)的傳質(zhì)系數(shù)比含有固體顆粒的反應(yīng)器的傳質(zhì)系數(shù)小。

Kazuhiro等［17］通過(guò)模擬，驗(yàn)證了當(dāng)表觀氣速增大時(shí)，氣含率降低使比表面積a減小，從而使KLa減小。在多級(jí)的氣升式外環(huán)流反應(yīng)器中，表觀氣速做為循環(huán)液速的函數(shù)對(duì)KLa產(chǎn)生影響。在特定的液速下，KLa隨表觀氣速的增大而增大。這是因?yàn)楫?dāng)氣速增大，使氣含率增大和系統(tǒng)的湍流加劇，從而使KLa的值增大［18］。

Hossein等［19］將含有99%孔隙的不銹鋼鐵絲網(wǎng)填入氣升式外環(huán)流生物反應(yīng)器的升氣管，研究氣－液兩相流下的流體力學(xué)參數(shù)與傳質(zhì)系數(shù)，并與無(wú)填充層的反應(yīng)器做了對(duì)比。得出了在表觀氣速為0.008m/s時(shí)，有填充層的KLa值是無(wú)填充層的2.5倍。推導(dǎo)了氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的KLa與表觀氣速的關(guān)聯(lián)式，有填充層和無(wú)填充層的關(guān)聯(lián)式是不同的，且在低表觀氣速（＜0.006m/s）下存在一階簡(jiǎn)化方程。

2 氣升式環(huán)流反應(yīng)器的應(yīng)用研究

由于氣升式環(huán)流反應(yīng)器的耗能遠(yuǎn)低于其它類型的生物反應(yīng)器，已經(jīng)在生物化工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，主要是植物細(xì)胞培養(yǎng)、生物發(fā)酵和工業(yè)廢水處理等幾個(gè)方面。

2.1 在發(fā)酵方面的應(yīng)用

氣升式外環(huán)流反應(yīng)器在發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用較廣，與普通的機(jī)械攪拌的發(fā)酵罐相比，氣升式外環(huán)流反應(yīng)器對(duì)發(fā)酵周期的減少和產(chǎn)率的提高比較明顯。

李穩(wěn)宏等［20］在冷模試驗(yàn)中，分別對(duì)該反應(yīng)器的氣含率和體積傳質(zhì)系數(shù)與表觀氣速、高徑比、氣體噴嘴的位置、氣體分布器型式等之間的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，選出優(yōu)化結(jié)構(gòu)氣升式外環(huán)流反應(yīng)器，用于蘇云金桿菌的發(fā)酵。結(jié)果表明，該工藝技術(shù)不僅操作方便、控制溫度精度高、能耗低，且比普通的機(jī)械攪拌反應(yīng)器發(fā)酵周期縮短9h，發(fā)酵水平提高35%。

黃建新等［21］研究了Z5－G菌在3L外環(huán)流氣升式反應(yīng)器中的發(fā)酵。該菌株的最佳發(fā)酵工藝條件為在C源N源配比4∶1，發(fā)酵前期通氣量1L/（L·min），后期0.7L/（L·min），發(fā)酵時(shí)間為36h，在該條件下得出Z5－G菌株在外環(huán)流反應(yīng)器中發(fā)酵聚β－羥基丁酸酯比機(jī)械攪拌反應(yīng)器產(chǎn)率高10.7%，發(fā)酵周期短6h，從而降低了能耗，對(duì)工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)聚β－羥基丁酸酯具有實(shí)用意義。

沈雪亮等［22］在外循環(huán)氣升式生物反應(yīng)器（工作體積10L，高徑比2.9）中發(fā)酵生產(chǎn)酯酶，研究表明在低裝液量條件下，反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)循環(huán)不好，對(duì)發(fā)酵不利；增加裝液量（相當(dāng)于增加靜液高度）可以提高氣體在水中的溶解度，加大傳質(zhì)動(dòng)力，改善氣、液兩相的流動(dòng)性，提高發(fā)酵液的氣含率、溶氧量和循環(huán)液速。在最適通氣量0.70m3/h，最適裝液量8.75L，發(fā)酵48h時(shí)酯酶活力達(dá)41.6U/g細(xì)胞，發(fā)酵效果良好。

萬(wàn)紅貴等［23］針對(duì)L－苯丙氨酸的酶法制備體系，研究了內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)氣升式反應(yīng)器在L－苯丙氨酸產(chǎn)酶發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械攪拌罐相比，采用氣升式反應(yīng)器發(fā)酵產(chǎn)酶，轉(zhuǎn)氨酶酶活分別提高了20%和10%，產(chǎn)酶周期也相應(yīng)縮短。

鄭裕國(guó)等［24，25］做了氣升式外環(huán)流反應(yīng)器用于檸檬酸和井岡霉素的研究，得出氣升式外環(huán)流反應(yīng)器用于檸檬酸和井岡霉素發(fā)酵的可能性。

張慶文等［26］設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型外環(huán)流氣升式反應(yīng)器，將其應(yīng)用于從酒精到醋酸一步發(fā)酵。通過(guò)與普通的氣升式環(huán)流反應(yīng)器酒精發(fā)酵結(jié)果相比較，證明了該改進(jìn)型氣升式外環(huán)流反應(yīng)器在厭氧發(fā)酵領(lǐng)域推廣應(yīng)用的可能性。并在此基礎(chǔ)上提出進(jìn)一步改進(jìn)展望，使其可應(yīng)用于酒精發(fā)酵分離耦合的研究以及作為光生物反應(yīng)器進(jìn)行藻類的培養(yǎng)。

2.2 在細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用

由于氣升式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備造價(jià)低，氧傳遞效率高，剪切力小，因此它比傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌反應(yīng)器更適合于某些品種的植物細(xì)胞培養(yǎng)。與一般機(jī)械攪拌式反應(yīng)器相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）液體流動(dòng)時(shí)的剪切應(yīng)力比機(jī)械攪拌反應(yīng)器低。

（2）反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，無(wú)軸封裝置，滅菌方便。

（3）能耗及操作費(fèi)用低。

陳士云等［27］在5L外循環(huán)氣升式反應(yīng)器擴(kuò)大培養(yǎng)新班紫草細(xì)胞，第一步生長(zhǎng)速率為1.4g/（L·d），第二步生長(zhǎng)速率為0.8g/（L·d），說(shuō)明外循環(huán)氣升式反應(yīng)器適合于新疆紫草細(xì)胞的大量培養(yǎng)。氣升式環(huán)流反應(yīng)器中液相剪切力均一，而且在植物細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝合成時(shí)，為其提供適宜的環(huán)境，因此它在對(duì)剪切力敏感的諸如動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3 在廢水處理方面的應(yīng)用

程樹(shù)培等［28］研究了在氣升式外環(huán)流反應(yīng)器中使用球形紅假單胞菌處理味精廢水，在連續(xù)供氣、KLa242H－1，活性炭載體濃度10g/L，HRT12h，進(jìn)水BOD52 750mg/L的條件下，廢水BOD5的去除率達(dá)到92%。Fan等［29］研究了氣升式外環(huán)流膜生物反應(yīng)器處理廁所污水，結(jié)果表明，當(dāng)平均的污水質(zhì)量，COD、BOD5、NH4－N、色度、渾濁度為24mg/L，2.4mg/L，5mg/L，30°和0.2NTU 時(shí)，色度、COD、BOD5、渾濁度、NH4－N的去除率分別為80%，90%，99%，99.7%，95%。

Essadki等［30，31］在20L氣升式外環(huán)流反應(yīng)器中采用高效處理廢水的電浮選法從合成及天然的有色紡織品的廢水中脫色，并且除去廢水和飲用水中的可溶和膠狀的污染物。試驗(yàn)中得出，氣升式外環(huán)流反應(yīng)器可以很好的實(shí)現(xiàn)全體的液體循環(huán)并且達(dá)到較好的混合條件，是電浮選法處理水并產(chǎn)生氫氣的絕佳反器。使用氣升式外環(huán)流反應(yīng)器處理廢水，無(wú)需機(jī)械攪拌，不用泵送水，不使用壓縮空氣，就可以實(shí)現(xiàn)氣液循環(huán)；而在其他的傳統(tǒng)的氣－液接觸設(shè)備中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)橥猸h(huán)流的設(shè)置，可以允許升氣管和降液管的距離較大，這樣就使內(nèi)部顆粒的再循環(huán)最小化，有效的改善了浮選能力，因此氣升式外環(huán)流反應(yīng)器特別適用于電浮選法處理廢水。

Kaustubha等［32］在最新的多級(jí)氣升式外環(huán)流反應(yīng)器中加入活性炭處理苯酚廢水，可以有效的去除廢水中的苯酚。與簡(jiǎn)單的分批吸附系統(tǒng)相比，使用多級(jí)氣升式外環(huán)流反應(yīng)器在較短的時(shí)間內(nèi)，去除了廢水中95%的苯酚。

3 氣升式外環(huán)流反應(yīng)器研究前景

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氣升式外環(huán)流反應(yīng)器開(kāi)展了大量的研究工作，開(kāi)發(fā)了一些新型的氣升式外環(huán)流反應(yīng)器，取得了一定的進(jìn)展，如氣升式外環(huán)流光生物反應(yīng)器［33］，氣升式外環(huán)流化學(xué)反應(yīng)器和氣升式外環(huán)流生物膜反應(yīng)器等。氣升式外環(huán)流反應(yīng)器在諸多領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，如在生物工程領(lǐng)域用于動(dòng)植物細(xì)胞及微生物細(xì)胞的培養(yǎng)，在環(huán)境工程領(lǐng)域用于生活污水和工業(yè)廢水的處理等。

氣升式外環(huán)流反應(yīng)器的傳質(zhì)性能是十分復(fù)雜的，現(xiàn)有的研究水平還不足以解決設(shè)計(jì)和放大問(wèn)題，真正放大設(shè)計(jì)應(yīng)用的例子不多。要使氣升式外環(huán)流反應(yīng)器發(fā)揮更好的性能，必須在結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，探索開(kāi)發(fā)新型內(nèi)構(gòu)件，設(shè)計(jì)操作彈性較大且能適應(yīng)不同反應(yīng)體系應(yīng)用的氣升式外環(huán)流反應(yīng)器；聯(lián)系其它領(lǐng)域的研究成果，開(kāi)發(fā)新型高效節(jié)能的氣升式外環(huán)流反應(yīng)器；探索表觀液速，氣含率，循環(huán)液速以及混合時(shí)間按等對(duì)氣升式外環(huán)流反應(yīng)器特性的影響規(guī)律，優(yōu)化各操作參數(shù)，做到反應(yīng)器既高效又節(jié)能。

1 Juan C，Garcia，Antonio G，et al.High liquid holdup airlift tower loop reactor：I.Riser hydrodynamic characteristics［J］.Journal of Chemical Technology and Biotechnology，2000，75：369～377.

2 雷劍芬，劉小川，陳文艷，等.氣升式反應(yīng)器在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.化工時(shí)刊，2009，23（6）：66～69.

3 何廣湘，楊索和，靳海波.氣升式環(huán)流反應(yīng)器的研究進(jìn)展［J］.化學(xué)工業(yè)與工程，2008，25（1）：65～71.

4 楊文選，許曉增，李寶璋，等.外環(huán)流反應(yīng)器中氣含率和循環(huán)液速的研究［J］.化工學(xué)報(bào)，1990，5（5）：555～560.

5 劉永民，陳世醒，杜洪.外流反應(yīng)器中氣含率與循環(huán)液速的研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，1996，9（2）：5～9.

6 金家琪，王莉，張鍇.強(qiáng)制液體外循環(huán)氣升式環(huán)流反應(yīng)器中內(nèi)環(huán)氣含率分布［J］.燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2007，35（6）：748～753.

7 伍倩，王學(xué)魁，韓梅，等.氣升式外環(huán)流反應(yīng)器流體力學(xué)參數(shù)的軸徑向分布［J］.化工學(xué)報(bào)，2009，35（6）：1 427～1 434.

8 Freitas C，F(xiàn)ialova M，Zahradnik J，et al.Hydrodynamics of a three－phase external－loop airlift bioreactor［J］.Chemical Engineering Science，2000，55（21）：4 961～4 972.

9 Kaustubha Mohanty，Das D，Biswas M N.Hydrodynamics of a novel multi－stage external loop airlift reactor［J］.Chemical Engineering Science，2006，61（6）：4 617～4 624.

10 Sarkar S，Kaustubha Mohanty，Meikap B C.Hydrodynamic modeling of a novel multi－stage gas－liquid external loop airlift reactor［J］.Chemical Engineering Journal，2008，145（1）：69～77.

11 Maria Gavrilescu，Radu Z Tudose.Mixing studies in externalloop airlift reactors［J］.Chemical Engineering Journal，1997，66（2）：97～104.

12 Renzo Di Felice.Liquid circulation rates in two－and three－phase external airlift reactors［J］.Chemical Engineering Journal，2005（109）：49～55.

13 Dhaouadi H，Poncin S，Hornut J M，et al.Solid effects on hydrodynamics and heat transfer in an external loop airlift reactor［J］.Chemical Engineering Science，2006，61（4）：1 300～1 311.

14 Blazej M，Cartland Glover G M，Generalis S C.Gas－liquid simulation of an airlift bubble column reactor［J］.Chemical Engineering and Processing，2004，43（2）：137～144.

15 沐方平，范軼，何清華，等.外環(huán)流反應(yīng)器的氣含率及循環(huán)液速［J］.高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，1998，12（4）：245～249.

16 Guo Y X，Rathor M N，Ti H C.Hydrodynamics and mass transfer studies in a novel external－loop airlift reactor［J］.Chemical Engineering Journal，1997（67）：205～214.

17 Kazuhiro Shimizu，Satoshi Takada，Takanori Takahashi.Phenomenological simulation model for gas hold－ups and volumetric mass transfer coefficients in external－loop airlift reactors［J］.Chemical Engineering Science，2001，84（3）：599～603.

18 Kaustubha Mohanty，Debabrata Das，Manindra Nath Biswas.Mass transfer characteristics of a novel multi－stage external loop airlift reactor［J］.Chemical Engineering Journal，2007，133（1～3）：257～264.

19 Hossein Nikakhtari，Gordon A Hill.Hydrodynamic and oxygen mass transfer in an external loop airlift bioreactor with a packed bed［J］.Biochemical Engineering Journal，2005（27）：138～145.

20 李穩(wěn)宏，劉永強(qiáng)，孫曉紅，等.蘇云金桿菌在外環(huán)流氣升式反應(yīng)器中發(fā)酵工藝的研究［J］.化學(xué)工程，2000，28（3）：42.

21 黃建新，秦華明，楊金水，等.外環(huán)流氣升式反應(yīng)器發(fā)酵生產(chǎn)聚β－羥基丁酸酯［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，34（2）：199～202.

22 沈雪亮，范永仙，汪釗.外循環(huán)氣升式生物反應(yīng)器中酯酶生產(chǎn)及應(yīng)用［J］.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，44（2）：320～325.

23 萬(wàn)紅貴，周華，何若平.氣升式反應(yīng)器在L－苯丙氨酸發(fā)酵產(chǎn)酶過(guò)程中的應(yīng)用［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，30（2）：104～106.

24 鄭裕國(guó)，汪釗，陳小龍.外循環(huán)氣升式生物反應(yīng)器氣含率及其用于井岡霉素發(fā)酵的研究［J］.中國(guó)抗生素雜志，2000，25（2）：105.

25 Zheng Yuguo，Wang Zhao，Chen Xiaolong.Citric acid production from the mash of dried sweet potato with its dregs by Aspergillus niger in an external－loop airlift bioreactor［J］.Process Biochemistry，1999，35：237～242.

26 張慶文，楊志.一種改進(jìn)型外環(huán)流氣升式反應(yīng)器及其應(yīng)用的初步研究［J］.化工時(shí)刊，2006，20（7）：28～30.

27 陳士云，侯嵩生，葉和春，等.外循環(huán)氣升式反應(yīng)器培養(yǎng)新疆紫草細(xì)胞［J］.生物工程學(xué)報(bào)，1994，10（1）：81～86.

28 程樹(shù)培，崔益斌，申為民，等.外循環(huán)氣升式反應(yīng)器中光合細(xì)菌處理味精廢水的研究［J］.環(huán)境科學(xué)，1994，15（2）：6～10.

29 Fan Yaobo，Li Gang，Wu Linlin，et al.Treatment and reuse of toilet wastewater by an airliftexternal circulation membrane bioreactor［J］.Process Biochemistry，2006（41）：1 364～1 370.

30 Essadki A H，Bennajah M，Gourich B，et al.Electrocoagulation/electroflotation in an external－loop airlift reactor－Application to the decolorization of textile dye wastewater：A case study［J］.Chemical Engineering and Processing，2008，47（8）：1 211～1 223.

31 Wafaa Balla，Essadki A H，Gouricha A Dassaa B，et al.Electrocoagulation/electroflotation of reactive，disperse and mixture dyes in an external－loop airlift reactor［J］.Journal of Hazardous Materials，2010，184（1～3）：710～716.

32 Kaustubha Mohanty，Debabrata Das，Manindra Nath Biswas.Treatment of phenolic wastewater in a novel multi－stage external loop airlift reactor using activated carbon［J］.Separation and Purification Technology，2008，58（3）：311～319.

33 Karine Loubiere，Jérémy Pruvost，F(xiàn)ethi Aloui，et al.Investigations in an external－loop airlift photobioreactor with annular light chambers and swirling flow［J］.Chemical Engineering Research and Design，2011，89（2）：164～171.

Research progress of external－loop airlift reactors

SHI Dong－sheng WEN Jia－wen SONG Xiao－li ZHANG Qing－wenHONG Hou－sheng

（College of Biological and Pharmaceutical Engineering，NanJing University of Technology，NanJing，Jiangsu210009，China）

The characteristics parameter and major factors of influence on external－loop airlift reactors were reviewed，and the applications of external－loop airlift reactors in the biological and environmental fields were introduced，the development of future research was also presented.

external－loop；airlift reactor；characteristic parameter；application

10.3969/j.issn.1003－5788.2012.02.071

石東升（1990－），男，南京工業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：shidongsheng319＠126.com

2011－12－10