微波化学反应的无量纲准数动力学模型研究:以偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)分解反应为例

摘要

微波辅助化学已成为备受关注的研究课题,但微波反应动力学模型缺乏系统的研究严重阻碍了微波在化学工业化上的应用,微波化学反应在化学工程化的放大设计及应用缺乏基础依据.以偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)分解反应为例,通过选择合适的溶剂调整其复配比例,得到一系列具有不同沸点的混合溶剂作为反应介质,使反应在混合溶剂沸点下进行,以保证反应过程中微波的持续作用来研究微波反应动力学.从微波作用下动量传递、热量传递和质量传递的影响因素进行考虑,选择了对微波化学反应必须和充分的因素,包括微波功率密度p、黏度μ、密度ρ、反应物的浓度CA、温度T、热导率λ、损耗角正切δ和微波辐射频率f.采用量纲分析方法,通过模型分析建立了微波分解反应动力学模型.通过大量的实验数据进行拟合,回归出特定反应的模型参数.该模型估算值与实验值的误差较小,相关性较高,具有一定的预测能力可解决微波反应过程放大的基础性问题,有望用于指导微波工业化生产.