微通道内离子液体[Bmim][PF6]萃取水溶液中丁酮肟的研究

摘要

酮胺法生产丁酮肟的过程中会副产含有丁酮肟的硫酸铵水溶液，需采用合适的方式来萃取回收其中的丁酮肟，而传统萃取方式存在效率低、设备体积大等缺陷，具有过程强化、体积小、易于集成与放大等优点的微化工技术能有效解决此问题。本文对微通道内离子液体萃取水溶液中丁酮肟的相关过程进行了研究，主要内容如下:
　　(1)在常压和293.15K的条件下，分别测量了水-丁酮肟-[Bmim][PF6]以及水-丁酮肟-[Bmim][PF6]-硫酸铵体系的密度和粘度;分别测定了上述两体系中丁酮肟在离子液体相和水相中的分配系数。
　　(2)搭建了操作简便灵活的组装型微通道萃取器，研究了微通道内离子液体萃取水中丁酮肟的过程特性，考察了不同的进口方式（错流、垂直流、逆流）条件下总流速、水相流速、离子液体相流速、水相和离子液体相的流量比、微通道内径、丁酮肟浓度对萃取效率和总体积传质系数的影响，分析了微通道的传质性能。实验发现错流进口方式比垂直流和逆流对传质更有利，并提出了总体积传质系数的经验关系式。
　　(3)研究了错流微通道内离子液体萃取硫酸铵水溶液中丁酮肟的过程特性。考察了总流速、水相流速、离子液体相流速、水相和离子液体相的流量比、微通道内径、丁酮肟浓度、硫酸铵质量分数对萃取效率和总体积传质系数的影响，并对总体积传质系数的实验数据进行了关联。
　　(4)利用Fluent软件对微通道内水-离子液体两相流的流体力学行为进行了模拟，考察了微通道内径、流速、两相流量比对液-液弹状流中液柱尺寸和内循环的影响，模拟结果与实验结果基本相符。

目录

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致谢

摘要

缩写、符号清单和术语表

1．绪论

1．1 前言

1．2 丁酮肟概述

1．2．1 丁酮肟的基本性质

1．2．2 丁酮肟的主要用途

1．2．3 丁酮肟的合成方法

1．3 离子液体

1．3．1 离子液体简介

1．3．2 离子液体在萃取分离中的应用

1．4 微化工系统

1．4．1 微化工系统的定义

1．4．2 微化工系统的特性

1．4．3 微化工系统的应用

1．5 微通道内液液两相流

1．5．1 微通道内液液两相流流型

1．5．2 微通道内液液两相流传质

1．5．3 微通道内液液两相流数值模拟

1．6 本文研究目的及内容

2．两相分配系数以及物性测定

2．1 引言

2．2 试剂与仪器

2．3 实验过程与方法

2．3．1 实验过程

2．3．2 实验分析方法

2．4 结果与讨论

2．4．1 萃取平衡时间的确定

2．4．2 分配系数的测定

2．4．3 两相物性的测定

2．5 本章小结

3．微通道内离子液体萃取水中的丁酮肟

3．1 引言

3．2 实验试剂与仪器

3．3 实验过程与方法

3．3．1 微通道的搭建

3．3．2 实验方法

3．3．3 实验数据处理

3．4 结果与讨论

3．4．1 错流方式

3．4．2 垂直流方式和逆流方式

3．4．3 三种进口方式的比较

3．4．4 总体积传质系数的关联

3．4．5 与其它类型的微通道以及传统接触器的比较

3．5 本章小结

4．微通道内离子液体萃取硫酸铵水溶液中的丁酮肟

4．1 引言

4．2 试剂与仪器

4．3 实验过程

4．4 结果与讨论

4．4．1 萃取平衡时间

4．4．2 不同条件对萃取效率和总体积传质系数的影响

4．4．3 总体积传质系数的关联

4．5 本章小结

5．微通道内水-离子液体两相流的CFD模拟

5．1 引言

5．2 水-离子液体两相流的CFD模拟

5．2．1 创建几何模型

5．2．2 网格划分

5．2．3 边界条件的设定

5．2．4 模型的确定

5．2．5 求解方法

5．2．6 初始化与迭代

5．3 结果与讨论

5．3．1 微通道内弹状流的形成过程

5．3．2 微通道内径的影响

5．3．3 流速的影响

5．3．4 流量比的影响

5．4 本章小结

6．结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及科研成果