不相溶系统内酸碱中和反应驱动动力学的不稳定性

摘要

采用含Mach-Zehnder干涉光路SDHele-Shaw反应器的实验系统，研究了重力场作用下，在Hele-Shaw系统内沿水平界面发生的由酸碱中和反应驱动的动力学不稳定性．反应器内包含上下两层反应物，即下层密度较大的四甲基氢氧化铵水溶液和上层密度较小的溶解于有机相的丙酸溶液．研究了在伴随有界面传质的中和反应过程中，化学组分对于动力学不稳定性的影响．观察发现了由于反应物初始浓度不均引起的多种形式的Marangoni对流结构，包含有胞状结构和各种震动波形式的结构．测量了不稳定性发生过程中碱溶液的浓度．结果表明不稳定性对流的产生可以显著提高系统内的传质效率，并造成传质结构的剧烈变形．