市政污泥脱水过程中的界面传质机制分析

本研究旨在降低污泥含水率、提高干度和稳定性,以实现资源化利用和无害化处理。为了达到上述目的,提出了市政污泥脱水存在的技术缺陷,针对此类问题给出了科学合理的解决方案,最终得出结论,市政污泥脱水过程中的界面传质机制是多样的,合理选择脱水剂和适当调控工艺条件对于提高脱水效果至关重要。进一步深入研究界面传质机制有助于优化市政污泥脱水工艺,提高处理效率与资源利用率。

气液反应体系相界面传质强化研究

气液反应界面传质的强化是当今高效和节能反应器研究的重要课题,弄清反应器内的气液传质机理是对气液反应器进行数学描述的关键。反应过程的能效和物效与体系中的传质系数k_G,k_L,k_S以及相界面面积a等参数直接相关,这些参数受气泡尺寸、分布、表观气速和气含率等因素的制约。就确定的体系和反应条件而言,这些因素会因反应器的结构尤其是搅拌和混合方式的变化而异。文章从理论上分析了影响气液界面传质的各因素,建立了较为详细的理论模型。理论计算结果表明:气泡大小是影响气液界面传质和最终反应速率的重要流体力学参数,微米级气泡对反应过程的强化作用明显。能量耗散率是决定体系气泡大小的深层原因,强化气液反应器设计时应重点考虑。

吸收过程的界面传质机理

以分子热力学为基础 ,对气体吸收过程进行了理论分析 ,导出了传质通量的数学表达式。根据该文分析 ,气液界面传质的源动力来自界面处气液两相的不平衡 ,即只要有传质发生 ,液相界面处的浓度就不会达到与气相呈平衡的浓度。对于气相阻力可以忽略的吸收过程 ,两相传质速率的大小主要取决于液相的溶质界面浓度和液膜厚度 ,影响溶质界面浓度和液膜厚度的主要因素是近界面液相侧的流场分布。利用近界面浓度与液膜厚度的激光测定结果 ,计算了甲醇、乙醇及正丙醇吸收CO2 气泡的传质通量 。

气液界面传质过程Rayleigh对流模拟的格子Boltzmann方法

浓度梯度导致的Rayleigh对流是一种通常在传质过程中观察到的界面现象.为了模拟乙醇吸收CO2气液传质过程中界面传质引发的Rayleigh对流现象,提出了描述界面扰动的随机扰动模型,并建立了带有双分布模型的二维格子Boltzmann方法(LBM).模拟二维液相Rayleigh对流过程中,假设界面上CO2浓度为常数.通过模拟研究,确定了随机扰动模型的2个参数:局部扰动概率P和浓度扰动大小ρD.模拟结果表明,当0<ρD≤10-9,kg/m3、10-6≤P≤10-1时,平均液相传质系数存在一个稳定值:(1.09±0.02)×10-5,m/s.通过考察浓度分布结构,分析了Rayleigh对流的时空演化过程.根据模拟结果定义并计算了传质增强因子,其证明了Rayleigh对流能够有效地强化界面传质.

Rayleigh对流及其对界面传质影响模拟的格子Boltzmann方法

针对乙醇吸收CO2过程中,由CO2通过界面向液体乙醇传递所导致的Rayleigh对流现象的模拟,建立了二维格子Boltzmann方法 (LBM)。采用浓度分布函数和流体质点密度函数的双分布模型格子Boltzmann方法,同时引入由浓度差导致的重度差作为外加力,实现了流体中浓度场与速度场的模拟。应用所建立的LBM方法,对界面具有多个离散CO2扩散源的二维区域液相Rayleigh对流现象进行了模拟,结果显示,模拟得到的浓度分布结构与文献中实验结果相一致。通过考察Rayleigh对流和浓度分布结构,分析了Rayleigh对流存在条件下的传递规律。通过采用LBM方法对浓度场模拟可以定量给出液相界面瞬时传质通量。计算结果表明,瞬时传质通量随时间的增长先增加后减小,这种变化与Rayleigh对流结构及其变化过程有关。

气驱油油气混相过程的界面传质特性及其分子机制

油气混相过程的界面传质特性对气驱提高原油采收率技术非常重要。本文针对吉林某油田的实际油组分,采用分子动力学模拟研究了气驱油过程,分析了不同气体和驱替压力下油气两相的状态变化以及界面特性,获得不同驱替气体的最小混相压力(MMP)。结果表明,随着驱替气体压力的升高,气相的密度逐渐增大,油相膨胀密度降低,气相与油相的混合程度增强,油气两相界面厚度增加,界面张力随之减小。同时发现,驱替相中二氧化碳浓度越高,在同等气体压力下,油气界面更厚,油气混合程度更高。纯CO_(2)驱油得到的MMP远远小于纯N;驱油,当这两种气体摩尔比为1:1混合时MMP介于两种纯气体之间,说明要达到同样的驱油效果二氧化碳需要的压力更小。最后,本文从分子微观作用力角度解释了驱替气体不同时影响油气混相程度的机制,通过分子平均作用势曲线发现油相分子对CO_(2)的吸引力要大于N;分子,因此CO_(2)分子更容易与油相混合,驱替效果更明显。

规则波强迫掺气条件下气泡界面传质系数的试验研究

气泡界面传质系数是表达掺气流动水体传质效率的重要指标。本文建立了规则波掺气条件下气泡界面氧传质的室内试验模型,对12组工况进行观测,通过计算得到室内试验的气泡界面传质系数。利用试验数据对Fumio Takemura公式,李新海公式和Fayolle公式的实用性进行对比分析,结果发现Fumio Takemura公式与试验数据比较吻合,而李新海公式和Fayolle公式计算结果偏小。Fumio Takemura公式可以用来近似计算规则波强迫掺气条件下的气泡界面传质系数。

浆态相FT合成反应过程中的气液相界面传质特性研究

探讨了目前应用于浆态相ＦＴ过程气液界面传质研究的关联式和实验途径，以及气、液速、固载量等工艺条件对传质系数ｋＬ及相对阻力β的影响规律，认为Ｈ２和ＣＯ在一般反应条件下都可以不成为限速组份，二者对β的贡献也受反应器、气、液速、液体介质的影响；同时在优化催化剂ＲａｎｅｙＦｅ的三相反应基础上估算了ｋＬ和β值，结果表明，在此内表面利用率很高的骨架催化剂上，β值是可以忽略的，即气液界面传质阻力相对很小，在催化剂载量５％～１２％范围是动力学控制区域。

曲率与界面传质

简要总结了曲率与扩散驱动力的关系:化学势差与曲率成正比线性关系,这一关系中存在临界曲率,目前尚没有计算该临界曲率的方法和理论。分别讨论界面曲率在固相界面和固液界面上对界面扩散传质的影响,以及曲率在固态扩散连接和合金凝固等过程当中各与界面相关的理论中的应用。列举实际应用中的一些实例,分析这些实例中的实用性结论和存在的问题。

苯胺在液膜体系中油／水界面传质动力学的研究

本文建立了一套液—液界面传质速度测定的简易装置，用于苯胺—煤油—盐酸液膜体系中苯胺在油／水界面传质动力学的研究．测定了苯胺在煤油／水、十一烷／水界面的总平均传质系数，并考察了不同添加剂对传质的影响．发现苯胺在十一烷／水界面的传质系数比在煤油／水界面上的大多在油相中加入ｓｐａｎ８０和磷酸三丁酯（ＴＢＰ）会使传质阻力分别增加和减少，而液体石蜡的加入几乎不影响传质速度．测定结果与实际液膜法处理结果吻合很好。

非离子表面活性剂在甲苯/水两相传质过程中的界面不稳定性

利用液闪技术测定了非离子表面活性剂在甲苯与水两相间的扩散系数和在临近界面处的两相分配系数。结合其他参数计算得出传质界面的界面稳定系数Marangoni数。在表面活性剂分子结构相似时 。

保护气氛下电渣重熔过程中界面脱硫传质动力学

电渣重熔过程中渣金反应温度高,接触面积大,具有良好的脱硫传质条件.然而,渣金界面处存在着传质边界层,边界层的厚度会影响界面脱硫传质速率,这对研究界面脱硫传质具有重要的意义.本文基于菲克第二定律、渗透理论和薄膜理论,建立保护气氛条件下电渣重熔过程渣-金界面脱硫传质方程,研究温度对渣-金间脱硫传质速率的影响规律.研究结果表明:随着温度的升高,渣-金界面处硫的浓度减小,界面脱硫传质速率增大;渣-金界面硫扩散的传质边界层厚度不随温度发生变化.

膦类萃取剂P_(5709)萃取Eu(Ⅲ)的传质动力学

本文研究了膦类萃取剂异烷基膦酸(1-甲基-庚基)酯(俗称P5709)萃取Eu(Ⅲ)的传质动力学。根据搅拌强度、界面面积和操作温度对传质的影响.初步判定P5709萃取Eu(Ⅲ)为扩散控制过程。研究了聚胺类表面活性剂(上-205)对传质过程的影响,实验表明,表面活性剂的引入使界面传质阻力明显升高.

水体大气复氧能力研究综述

大气复氧是水体中溶解氧的一个重要来源,复氧能力的研究是正确确定水中溶解氧浓度的一个重要课题。通过对大气复氧理论简要分析,指出水体中存在大量气泡情况下,如大坝泄洪下游水体或波浪破碎水体中,不仅需考虑自由液面质量传输,更需考虑气泡界面传质。概括了水体自由界面传质和气泡界面传质计算公式,指出目前还没有一个公式对所有河流水体有较好适用性,而误差较小的公式,也可能漏掉了一个或多个主要的影响因素。引入水体中溶解氧的"有效"饱和浓度和气泡穿透水体的"有效"水深两个参数,指出水中溶解氧的饱和浓度与水深相关,水深越大,溶解氧的"有效"饱和浓度越大,水体中溶解氧浓度愈有可能超饱和。

三峡工程坝身泄流下游水体溶解氧浓度数值模拟

三峡工程坝身泄流与下游水体强烈碰撞,产生大量气泡,当气泡渗透进入水体一定深处时,气泡界面与水体之间的质量交换极易导致水体溶解气体浓度超饱和,可导致鱼类气泡病。该文应用气泡界面传质理论建立了掺气水流的溶解氧浓度对流扩散方程,与气液两相流混合模型相耦合,模拟计算了三峡大坝在库水位为139m情况下溶解氧浓度变化情况,成功地与现场观测数据进行了验证,完善了气泡界面传质系数公式。对关键因子进行敏感分析,表明气含率、紊动强度、下游水深是决定溶解氧浓度的关键因素。

反萃沉淀法制备草酸铜超细粉体

采用反萃沉淀法,以H2C2O4-乙醇水溶液反萃CCl4-TOA-CuCl2组成的有机相中的铜离子,利用相界面传质反应过程获取CuC2O4超细粉体。采用X射线衍射分析、电子显微分析(SEM和TEM)、激光粒度分析等手段,考察了有机相铜浓度、反萃液中乙醇的浓度、反萃温度以及反萃时间等操作条件对草酸铜超细粉体的粒径和形貌的影响。结果表明,在反萃沉淀过程中,有机相中铜浓度、反萃液中乙醇浓度、反萃温度对草酸铜沉淀颗粒的粒径和粒径分布影响较大,反萃时间的影响小;在适宜条件(有机相中TOA40%(体积比)和Cu2+浓度0.1mol/L,反萃液中草酸浓度0.1mol/L和乙醇浓度80%(体积比),反萃温度15℃以及反萃时间2h)下,可制备粒径约100nm的草酸铜超细粉体,粉体为蓝青色单斜晶系结构的球形颗粒。

液相物性对规整填料内气液二相流的影响

运用商用流体计算软件FLUENT6.3,建立基于Navier-Stokes方程和VOF方法相结合的CFD分析模型,湍流结构模拟采用RNG k-ε模型,研究了液相物性参数对规整填料内气液二相流体动力学特性的影响。采用文献实验测试结果对该模型进行了验证。重点研究了在一定逆向气流速度条件下液相密度和黏度等物性参数对液膜流动的影响。结果表明:在分析的液相物性参数变化范围内,填料表面均能形成一层稳定的液膜流,气相流场分布也基本一致。液相密度增加,界面液相速度均值增大,沿界面速度值波动幅度降低,填料持液量减小。液相黏度增大,界面液相速度均值减小,持液量增加。2个物性参数改变时,有效界面传质面积均保持在一定值范围内波动。

水体大气复氧的研究

水体中的溶解氧是其生态功能的重要控制性因素,主要来源于大气复氧,因此水体大气复氧机理和影响因素是水体生态环境研究的重要课题,目前主要集中于水体大气复氧模型和复氧系数计算方面。通过概括总结水体大气复氧的理论模型及其复氧系数计算方程基本形式,以期为今后其他学者的研究提供依据。

球磨预处理强化铜冶炼烟灰中砷与有价金属高效分离

探究了球磨预处理铜冶炼烟灰中As与有价金属的高效分离,并对比研究球磨及碱性介质中球磨预处理对烟灰中As分离浸出效果影响。结果表明:单独采用球磨预处理会抑制烟灰中As的浸出,与未球磨烟灰相比,浸出率由56.01%降至32.85%;而碱性介质的加入可显著提高As浸出率,浸出率则由56.01%升至78.52%,最优工艺参数为:NaOH与烟灰质量比(mNaOH:mAsh)=0.5:1、球磨活化60 min(碱性介质下球磨预处理(50±5) min后,投加入一定量的乙醇研磨(10±5) min)、转速600 r/min。另外,采用该方法处理后,烟灰中Cu、Zn、Pb、Cd基本未被浸出,且浸出残余固体物中As含量由5.74%降低至0.13%。SEM和粒径分析表明:球磨可使颗粒表面产生缺陷,减小烟灰粒度,增大反应比表面积,促进界面传质,提高As浸出率。XRD和XPS结果表明:球磨过程中局域产生高温高压,诱导固-固反应,As2O3等与Na OH反应转化为可溶性的砷酸盐,部分PbSO4在局部高温下最终分解为PbO,进一步强化浸出过程中As与有价金属的高效分离,该方法为烟灰无害化及资源化的利用提供了理论依据。

超声波强化菱锰矿中锰的浸出

以电解锰生产过程中的菱锰矿为研究对象,开展了常规和超声波浸出Mn的对比研究,探讨了超声波功率、液固比、酸矿质量比、温度、时间对Mn浸出率的影响。结果表明,在超声波功率60 W、液固比5 L/g、酸矿质量比0.58、浸出温度50℃、浸出时间2.5 h的条件下,Mn的浸出率为94.09%,比相同条件下常规浸出提高约7个百分点。超声波在浸出过程中细化了CaSO_(4)·2H_(2)O钝化层,降低固液传质阻力,打开了矿物包裹体,促进新生反应界面的形成,提升了Mn的浸出效率,为菱锰矿强化浸出提供了新途径。