液-液多相流微萃取的数值模拟和实验分析

摘要

运用Comsol软件对带有十字形和圆柱形辅助结构的微通道内两相层流进行了有限元分析.同时,以硫酸铜溶液为水相,被260#溶剂油稀释30％的DZ988N萃取剂为有机相,并以光滑微通道为参照,开展了相关的液-液萃取实验.当给定流速在(0.5×10-3)～(5×10-3)m/s范围内,圆柱形辅助结构能够促进水相中Cu2+的扩散,萃取效率最高,均能达到90％以上;而十字形辅助结构时而促进时而抑制水相中Cu2+的扩散,萃取效率不稳定,最高89.8％,最低74.6％.实验中,微通道内的两相为层流,如不考虑化学反应,Cu2+的扩散则仅依靠其浓度梯度差,扩散效率可表征萃取效率.有限元计算得到的扩散效率与实验获取的萃取效率值吻合良好,进一步得出了两相流场分布等流动特征,以解释不同辅助结构下的扩散效率差异.