大块液膜膜相溶质积累及传质特性研究
液膜过程将萃取和反萃两个独立的单元操作，通过膜渗透耦合到一个步骤中同时进行，与溶剂萃取相比，膜相中载体不会被物料所饱和，但膜相溶质浓度究竟低于同等条件下的化学平衡浓度至何种程度，尚未见报道。而且，膜相溶质在传质过程初始阶段的积累，与传质速率和稳态通量密切相关，进而对整个传质过程产生较大影响。因此，研究液膜过程膜相溶质浓度的变化规律及其对传质的影响，对深入理解液膜传质机理、完善液膜传质理论具有一定指导性意义。
本文选取苯酚(PhOH)-磷酸三丁酯(TBP)/正庚烷-NaOH体系进行大块液膜(BLM)传质研究。通过溶剂萃取平衡实验，回归计算得到TBP萃取苯酚、NaOH反萃苯酚-TBP络合物的化学反应平衡常数，由此计算得到不同实验条件下的分配系数。通过扩散传质模型计算了液膜传质中各项分传质系数，由此分析了传质过程中阻力分配情况。并通过类萃取动力学实验，研究了有机相负载苯酚浓度对萃取速率的影响。
BLM实验中反萃相循环，料液侧单程和循环操作，由有机相中溶质积累、浓度变化的角度，研究了化学反应、水力学条件、膜相用量、传质面积等因素的影响。结合扩散模型与无量纲传质关联式，考察了膜相水力学条件对边界层分传质系数的影响，由此定量化了膜相搅拌强度对膜相溶质积累与BLM传质的影响。
建立了反应动力学模型及扩散传质模型，结合不同膜相用量的实验结果，说明膜相平衡溶质浓度Cm，eq与液膜相用量Vm无关，与萃取侧传质速率const成正比，与反萃侧表观速率常数Ks成反比;液膜过程到达稳态的时间teq随Vm的减少与传质面积的增加而不断减小，过程更趋近于平衡。当载体浓度较大时，稳态时间与料液浓度及水力学条件均无关。此结论可外推到其他不同构型的液膜过程中，具有一定的普适性意义。
大块液膜;相溶质积累;非平衡传质特性;平衡时间;传质模型
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
张卫东
2012
中文
TQ028.8;TQ021.4
89
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）