试析液液扩散和气液界面传质的研究

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1、天津大学硕士学位论文液液扩散和气液界面传质的研究姓名：李雪梅申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马友光20070601中文摘要扩散以及相间的质量传递广泛存在于化工、冶金、生物工程、石油化工、医药、环境等许多工业过程中。为了了解体系的扩散和气液界面传质特性，本文采用显微实时激光全息干涉仪，分别对维生素B6在298．15IC水溶液和生理盐水中的扩散系数以及C02气泡在单乙醇胺(MEA)的水溶液和质量分数为0．10％的聚丙烯酰胺(PAA)水溶液中的近界面浓度场分布情况进行了研究。首先验证了包括激光全息干涉系统和

2、液液扩散模拟系统在内的整套装置的可靠性。然后在298．15K条件下对一系列不同浓度的维生素B6在水溶液和生理盐水中的扩散系数进行了测量。结果表明，维生素B6在水溶液中的扩散系数随着溶质浓度的增大一直下降，而在生理盐水中则呈现先上升后下降的趋势，其主要是由VB6自身的结构特性以及不同溶液中存在不同作用综合影响的结果。本文从氢键作用、粒子间相互作用、离子强度以及溶质与溶剂间摩擦阻力作用等几个方面进行了解释和讨论。近界面浓度场的测定对界面传质研究具有重要意义。本文利用激光全息干涉技术和建立的气液传质模拟盒，以及CCD

3、图像采集技术，对静止C02气泡在不同条件下的吸收过程进行了实时记录，根据测得的浓度．折射率标准曲线，计算得到了不同条件下的近界面浓度分布。实验发现，气液传质过程中广泛存在着界面湍动，本文简单分析了这种现象的成因；并分析和讨论了主体流速、MEA浓度和流体性质对浓度分布的影响；同时从求解对流扩散方程入手，建立了气泡在液相中进行传质时的近界面浓度分布模型，并利用实验中C02在单乙醇胺水溶液中的浓度分布进行了验证，结果吻合良好。关键词：扩散系数，气液界面传质，激光全息干涉仪，浓度分布，传质模型ABSTRACTTheph

4、enomenaofdiffusionandmasstransferbetweenphasesarewidelyexistedinindustrialprocessessuchasthefieldsofchemical，metallurgy,biologyengineering，petroleumchemistry,medicineandenvironment．Inordertogetabetterunderstandingofthediffusionprocessinliquid—liquidsystemand

5、interfacialmasstransferbehaviorsingas--liquidsystem,experimentswereconductedbyreal·-timeholographicinterferometrytOdeterminethediffusioncoefficientofvitaminB6inaqueoussolutionandinbiologicbrineat298．15kandtoinvestigatetheconcentrationdistributioninthevicinit

6、yoftheinterfaceofC02inaqueoussolutionandPAA(O．1O％bymass)aqueoussolutionwithMEA．Firstly,thereliabilityofthewholesystemincludingholographicinterferometerandaliquid-liquidsimulatorofmasstransferbydiffusionwasconfirmedwithliteraturedata．Thenthediffusioncoefficie

7、ntsofdifferentconcentrationsvitaminB6inaqueoussolutionandinbiologicbrineweremeasuredat298．15krespectively．Theresultsshowt11aLthediffusioncoefficientofvitaminB6inaqueoussolutiondecreasesunilaterallywiththeconcentrationofvitaminB6，butinbiologicbrinethediffusio

8、ncoefficientgrowstoamaximumandthendecreasesremarkablywiththeconcentrationofvitaminB6．Itismainlyduetothespecialself-strueun'eofvitaminB6andtheeffectofdifferentinteractionsexistingindifferentsolut