碱式氯化镁纳米棒的干燥动力学方程

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1、碱式氯化镁纳米棒的干燥动力学方程王娅玲，王宝和（大连理工大学化工学院，辽宁大连116024）摘要:以六水氯化镁和轻质氧化镁为原料，采用液相法制备出碱式氯化镁纳米棒。在不同干燥介质温度和不同物料层厚度下，对碱式氯化镁纳米棒进行干燥动力学实验，得到其干燥曲线和干燥速率曲线。利用Origin软件对实验数据进行拟合，得到碱式氯化镁纳米棒的干燥方程为MR=exp[−(kt)n]，干燥速率常数k=Aexp(−ERT)=Aexp[−EV(1+CLL)RT]，n=1.808，A=6.3min，CL=37.4m，EV=14.1kJ/mol；以分段函数形式表示的干-1-1燥方程分别为：

2、MR=exp[−(kt)n1]（升速干燥阶段），n=1.361；MR=a−mkt（恒速干燥阶段）,a=1.074，m=0.633；1MR=exp[−(kt)n2]（降速干燥阶段），n2=2.109。关键词：碱式氯化镁；纳米棒；干燥动力学；干燥方程中图分类号：TQ026.8文献标识码：A文章编号：1727-3080（2011）-246-091引言由于碱式氯化镁纳米棒具有良好的机械、声学和弹性等性能，使其在填充剂、阻燃剂和其他一维纳米材料制备等方面具有广阔的应用前景[1,2]。目前，碱式氯化镁纳米棒的制备主要是采用碱法和氧化镁法在液相环境下的合成工艺[3]。干燥成为液相

3、法制备碱式氯化镁纳米棒的必要步骤。干燥动力学的研究对认知干燥机理及强化干燥过程极为重要。穆小玲等[4]对碱式氯化镁纳米棒的干燥动力学进行了研究，得到了其干燥方程、干燥速率方程及干燥动力学参数。本文在此基础上，对干燥曲线和干燥速率曲线进行分段处理，拟得到升速干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段的干燥方程和干燥速率方程。2干燥曲线和干燥速率曲线以六水氯化镁和轻质氧化镁为原料，采用液相法制备出碱式氯化镁纳米棒滤饼，再进行干燥动力学实验，具体实验步骤参见文献[4]。2.1不同干燥介质温度下的干燥曲线和干燥速率曲线将物料层厚度为3mm的碱式氯化镁纳米棒滤饼，在干燥介质温度分别

4、为353、363、373、383、393、403K下进行干燥动力学实验，得到的干燥曲线和干燥速率曲线如图1和图2所示。2.2不同物料层厚度下的干燥曲线和干燥速率曲线将物料层厚度分别为2、3、4、5、6和7mm的碱式氯化镁纳米棒滤饼，在干燥介质温度为收稿日期：2011-9-15。作者简介：王娅玲（1985-），女，在读硕士研究生，现在主要从事碱式氯化镁纳米棒的制备及干燥动力学研究。联系方式：15909863292，E-mail：mary20068211@126.com。第5期王娅玲等，碱式氯化镁纳米棒的干燥动力学方程247383K下进行干燥动力学实验，得到的干燥曲线和

5、干燥速率曲线如图3和图4所示。1.00.80.60.40.20.0020406080100t/min图1不同干燥介质温度下碱式氯化镁纳米棒的干燥曲线0.0403K363K373K383K3K403K0.0350.0300.0250.0200.0150.0100.0050.000-0.005-10010203040t/min506070图2不同干燥介质温度下碱式氯化镁纳米棒的干燥速率曲线-1(-dMR/dt)/minM/-R3539353K363K373K383K393K403K干燥技术与设备DryingTechnology&Equipment2482011年第9卷1

6、.00.80.60.40.20.002040t/min6080100图3不同物料层厚度下碱式氯化镁纳米棒的干燥曲线0.0400.0350.0300.0250.0200.0150.0100.0050.000-0.00502040t/min6080100图4不同物料层厚度下碱式氯化镁纳米棒的干燥速率曲线3碱式氯化镁纳米棒的干燥动力学方程研究结果表明，修正Page方程式（1）能较好地描述碱式氯化镁纳米棒的干燥过程（即干燥方程）[4,5]；据此，可以得到其干燥速率方程（2）。采用Origin软件对干燥动力学实验进行数据处理，可求得干燥速率出k和干燥时间指数n。拟合精度用决定

7、系数R2和开放系数X2表示。R2值越接近1，X2值越接近0，拟合效果越好。表1和表2分别为不同物料层厚度和不同干燥介质温度下的拟合结果。由表1和表2可见，干燥时间指数n与物料层厚度及干燥介质温度关系不大，基本为常数，其平均值为1.808；干燥速率M=exp[−(kt)n]（1）Rn−1−dMRdt=nkMR(−lnMR)n（2）-1(-dMR/dt)/minM/-R7mm6mm5mm4mm3mm2mm7mm6mm5mm4mm3mm2mm第5期王娅玲等，碱式氯化镁纳米棒的干燥动力学方程249常数k不仅与干燥介质温度有关，还与物料层厚度有关，他们之间的关系如式（3）