液體水力學功能探索范文

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作者：李傳博鄭衛芳晏太紅張宇左臣張柏青單位：中國原子能科學研究院放射化學研究所

實驗方法

1）準確控制水相和有機相流比＝1∶4，兩相總流量為4．5、9．0和18．0mL／min。其中，水相為0．5mol／mLHNO3，有機相為30％TBP。

2）離心萃取器在一定轉速下運行后，先用注射泵打入水相，待水相出口流出水相時再泵入有機相。待離心萃取器穩定運行至少5min后，分別在水相和有機相出口取樣，觀察兩相是否夾帶。

3）待離心萃取器穩定運行至少5min后，同時切斷兩相進料，將旋轉的離心萃取器的轉筒緩慢提起，把轉筒放入一小燒杯內，關閉電源使轉筒內的液體流出并測其體積，此即為轉筒內液體體積。將提去轉筒的離心萃取器底座內的液體用膠頭滴管吸出并測其體積，此即為環隙內（混合區）液體體積。

4）分別改變離心萃取器的重相堰直徑為6．4、6．6和6．8mm，重復上述實驗。

結果和討論

1兩相夾帶情況

當水相和有機相流比＝1∶4，兩相總流量為4．5、9．0和18．0mL／min，分別改變重相堰直徑為6．4、6．6和6．8mm時，兩相夾帶隨轉速變化狀況如圖2所示?？梢?，當流比一定、總流量為18．0mL／min時，此流量已超過該型號離心萃取器的最大處理流量（約為10mL／min），此時轉筒內頂端的乳化帶較寬，即使改變轉速或重相堰直徑，水相或有機相仍至少有一相夾帶，在此實驗條件下無可操作區間。當流比一定、重相堰直徑一定時，隨轉速增高，轉筒的分離能力增強且轉筒內頂端的乳化帶變窄。在兩者共同作用下，有機相出口料液隨轉速增高由夾帶變為不夾帶。當流比一定時，在同一轉速下，隨重相堰直徑增大，轉筒內頂端的乳化帶半徑變大。所以，兩相出口料液不夾帶的轉速范圍隨重相堰直徑的增大而變大。

2混合區和轉筒內液體體積變化情況

當總流量分別為4．5、9．0mL／min，轉速和重相堰直徑變化時，環隙（混合區）和轉筒內液體體積的變化如圖3所示。由圖3a、b可知：當兩相總流量分別為4．5、9．0mL／min，重相堰直徑分別為6．4、6．6和6．8mm，轉速小于4000r／min時，環隙內（混合區）液體體積隨轉速的增加迅速下降，為操作不穩定區域；當4000r／min≤轉速≤5200r／min時，環隙內液體量約為0．7mL，此區間為操作穩定區域。結合總流量L可計算出兩相接觸時間t。由圖3c、d可知：當兩相總流量分別為4．5、9．0mL／min，重相堰直徑分別為6．4、6．6和6．8mm時，在該類型離心萃取器轉速可允許操作范圍內轉筒內液體量約為2．2mL。

結論

1）在本實驗條件下，當總流量大于9．0mL／min時，總流量已超過該離心萃取器的最大處理流量，此時轉筒內頂端的乳化帶較寬，水相或有機相總是至少有一相夾帶。

2）當兩相流比、總流量和重相堰直徑均一定時，離心萃取器的分離能力隨轉速增大而增強。

3）在本實驗條件下，總流量小于9．0mL／min、轉速大于4000r／min為該類型離心萃取器的穩定可操作區間。此時兩相出口料液均不夾帶，兩相混合區內液體體積約為0．7mL，轉筒內液體量約為2．2mL。結合總流量L（mL／min）可計算兩相接觸時間t（min）。