表面活剂影响下单液滴萃取过程的数值模拟及实验验证
文献类型：学位论文
| 作者 | 李晓锦 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2001 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 导师 | 毛在砂 |
| 关键词 | 单液滴 表面活性剂 萃取 数值模拟 正交贴体坐标 |
| 中文摘要 | 液－液萃取是在20世纪得到迅速发展的一种重要的分离技术。它具有选择性高、分离效果好和适应性强等优点。但是，萃取过程和设备的设计放大难度较大，因此液液萃取存在着进一步研究的需要和潜力。根据多尺度理论，单颗粒、气泡和液滴是非均相体系的一个重要的基本尺度，在此尺度下，分子扩散、物质对流对体系的化学工程性质起着决定性的影响。因而只有通过对单液滴的传质规律进行深入的研究，才能全面理解和把握萃取过程的宏观传质过程。本文从理论和实验两个方面对萃取过程中的单液滴传质规律进行了研究，重点研究了表面活性剂对单液滴运动和总体传质系数的影响，为液一液萃取的’研究从经验关联式水平向数值模拟水平的发展作了探索性工作。本文在正交贴体坐标系下采用有限差分方法，对不可压缩流体的Navier-Stokes方程和表面活性剂的对流一扩散方程藕合求解，从而首先模拟了表面活性剂对单液滴运动的影响。同时也建立了单液滴两相传质的数学模型，对传质过程中液滴内外浓度场进行了模拟，从而得到了不同污染程度下单液滴的萃取分率和传质系数随时间的变化。本文研究了SD S、Triton X-100及Tween 80等表面活性剂对MIBK-乙酸-水体系萃取速率的影响。实验在侧开孔的单液滴传质萃取柱中进行。该萃取柱采用了全封闭式分散相集液装置，消除了凝并效应对传质过程的影响。运用如上计算程序对实验条件下单液滴的运动和传质过程进行了模拟，并将模拟结果与实验进行对照，发现两者吻合较好，验证了表面活性剂影响下单液滴运动和传质过程计算程序的可靠性。另外，在传质过程模拟中引入了界面传质阻力，用数值模拟和最小二乘法，通过实验数据估计了界面传质阻力的大小，证明了大分子量的表面活性剂（Pluronic P104, Tween80）对乙酸的传递有明显的界面阻力，而分子量较小的表面活性剂（SDS, Triton X-100)的界面阻碍作用不显著。另外，本文也建立了对时间依赖的液滴运动控制方程，并在正交贴体坐标系下进行了离散。从而对单液滴在另一无限不互溶介质中的非稳态运动过程进行了模拟，并考察了表面活性剂对其加速过程的影响。运用CCD技术拍摄了MEBK液滴在纯净水和微量SDS水溶液中的自由上升过程，与数值模拟结果比较，发现两者吻合较好，验证了本文对单液滴非稳态运动过程模拟的可靠性。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-16 |
| 页码 | 157 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1316]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李晓锦. 表面活剂影响下单液滴萃取过程的数值模拟及实验验证[D]. 中国科学院过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2001. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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