亚硫酸铵微界面强化氧化特性研究

发布时间：2021-06-05 20:26

　　以亚硫酸铵水溶液的空气氧化为研究对象,考察了微界面强化对该体系传质与氧化过程的影响。在同一实验平台和操作工况下,对微界面强化与传统鼓泡塔氧化过程的传质和反应性能进行了实验研究。利用高速摄像与压差测量技术,分别对反应过程的空气气泡分布与气含率变化进行了测定。结果表明,相较于传统鼓泡塔空气氧化反应器,微界面强化氧化反应器以微界面体系取代了传统毫-厘米级宏界面,在不同盐离子浓度与氧化气量工况下均表现出了良好的强化效能。在微界面体系强化下,亚硫酸铵氧化过程气含率大幅提升,相界面积增加十余倍,反应速率平均提升56.8%,实验结论为微界面强化反应器的多相反应体系工业应用提供了一定的数据支撑。 

【文章来源】：化工学报. 2020,71(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

实验装置示意图

MIR与BCR的反应实拍对比（0.13 mol/L,100 L/h)

不同亚硫酸铵浓度实验条件下，微界面中气泡粒径要远小于普通鼓泡塔，MIR气泡d32最低为BCR体系的17.01%，最高仅有32.94%。MIR与BCR中都显示出气泡d32随着亚硫酸铵初始浓度的升高而降低的趋势，亚硫酸铵初始反应浓度从0.06 mol/L增加到0.13 mol/L时，MIR气泡d32降幅达到59.27%,BCR气泡d32粒径降幅则是21.13%。可能的原因是，盐浓度增加带来的气泡减小现象可归结于电解质存在带来的气泡聚并抑制效应[18-20]。多相流体系内，单一溶液中加入电解质可导致气泡分布与流体流型的显著变化，学者对电解质种类、电位效应、离子吸附、离子强度等潜在原因进行了众多研究调查，但受限于多相流的复杂体系与操作因素，其变化机理仍需进一步探究[20-23]。以起始浓度0.13 mol/L的亚硫酸铵溶液作为反应液，通气量均为200 L/h时，MIR与BCR的气泡粒径分布如图4所示。MIR粒径分布主要集中于1000μm以下，峰值出现在500μm左右，分布规则接近文献观察的对数正态分布趋势[24-27]。BCR气泡尺寸主要集中在3000～5000μm区间，粒径无规则分布程度较高。

【参考文献】：
期刊论文
[1]多相反应体系的微界面强化简述[J]. 张志炳,田洪舟,张锋,周政.  化工学报. 2018(01)
[2]气液反应体系相界面传质强化研究[J]. 张志炳,田洪舟,王丹亮,刘义榕,何健,齐敏,张锋,罗华勋,丁维平,周政.  化学工程. 2016(03)
[3]电解质对溶液中气泡大小的影响[J]. 胡华,朱德权,刘永民,杜建新,丁富新,袁乃驹.  清华大学学报(自然科学版). 1995(03)



本文编号：3212850