基于双液芯柱透镜的等高度法测量液相扩散系数及液体吸水性研究

发布时间：2020-06-11 16:46

【摘要】：液相扩散系数是一个广泛应用于物理、化工、生物、医学及环保等领域,对传质过程的研究,传质速率的计算及化工设计与开发具有重要意义的基础数据。液相扩散系数主要通过实验测量溶液的浓度随空间和时间的变化,基于Fick定律计算得到。本论文采用可在特定折射率位置消除球差或在一个较宽折射率范围内减小球差的双液芯柱透镜作为扩散池和成像元件,提出一种新的计算液相扩散系数的方法——等观察高度测量法,利用该方法测量了0.33 mol/L KCl溶液和不同浓度NaCl溶液的扩散系数。基于双液芯柱透镜的折射率空间分辨测量能力,论文对乙二醇的吸水性也做了初步的分析研究。论文的主要内容和研究结果如下:1、介绍一种计算液相扩散系数的方法——等观察高度测量法,观察记录扩散图像某一固定位置处宽度的变化,解出浓度变化。求解实验浓度分布与基于Fick第二定律高斯误差函数解,理论计算得到的浓度分布之间的最小偏差平方和,其对应的扩散系数D值即为实验测得的扩散系数。采用该方法测量了室温下(25℃),0.33 mol/L KCl水溶液和不同浓度NaCl水溶液的扩散系数。测量结果表明:该方法测量扩散系数具有系统稳定、测量结果准确(相对误差小于3%)、测量时间短(约70 min)、扩散过程可视化等特点。2、基于液芯柱透镜特有的折射率空间分辨能力,提出一种测量液体吸水性的新方法。以乙二醇为吸水液体,测量了不同浓度的乙二醇在20 h-30 h时间段内的吸水量,并设置对照组(用天平直接测量),两种方法测量结果间相对误差小于5%。该方法测量吸水量最大的特点是可实时观察吸水过程,实现吸水过程可视化。3、将乙二醇吸水过程中的扩散简化为半无限长扩散,利用等折射率薄层法测量了不同浓度的乙二醇与空气中水的扩散系数。实验发现:扩散系数越大,水向乙二醇体相的输运越快,在相同时间内吸水量越多。
【图文】：

气体扩散现象

固体扩散现象
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O435;TQ021.4

【参考文献】

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本文编号：2708178