导读:本文包含了分离强化机理论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:超声,机理,白钨矿,芯片,脱气,动力,方解石。
分离强化机理论文文献综述
孙盼[1]（2019）在《阴离子效应强化金属萃取分离的界面机理研究》一文中研究指出在金属离子的溶剂萃取分离过程中,共存盐离子对金属离子的萃取行为有着重要的影响,这种现象称之为盐离子效应。目前,人们对于萃取过程中盐离子效应作用机理的认识还比较缺乏,特别是微观层次。从界面分子层次来研究萃取行为是当前萃取化学研究的前沿,这也为理解萃取过程中盐离子效应的微观机理提供了新方向。本文从离子的界面行为出发,分别针对阴离子(钒、铬)和阳离子(稀土)萃取过程盐离子效应中阴离子的作用机理进行了研究。在理解阴离子微观作用机理的基础上,提出了新方法用于强化碱性介质钒、铬的萃取分离、稀土与过渡金属间的萃取分离以及相邻稀土Pr/Nd的萃取分离。具体研究内容和结果如下:通过搭建全内反射紫外可见吸收光谱装置研究了碱性条件下盐离子在有机溶液/水溶液界面的竞争吸附行为。发现不同盐离子对界面的亲和力存在差异,而且其大小服从SCN->ClO4->I->NO3->Br->Cl->SO42-的顺序,即Hofmeister序列。通过实验验证了离子在隐埋的液/液界面吸附行为中的Hofmeister序列。进一步,通过分子动力学模拟研究了盐离子在有机溶液/水溶液界面的竞争吸附行为,从分子层次揭示了离子在界面竞争吸附行为中的Hofmeister序列。这为理解盐离子与钒、铬离子在界面的竞争吸附行为提供了理论基础。采用衰减全反射红外光谱研究了碱性条件下硫酸根离子与钒、铬离子在界面的竞争吸附行为。发现在硫酸根离子浓度增加过程中,铬离子的表面红外特征峰的强度发生明显的降低,而钒离子的表面红外特征峰则几乎不发生变化。为了进一步阐明钒、铬离子这种界面吸附行为的差异,采用分子动力学模拟研究了硫酸根离子与钒、铬离子在界面的竞争吸附行为。研究结果表明,可以通过硫酸根离子调控钒、铬离子在界面的选择性吸附行为,从而为发展碱性介质分离钒、铬的新方法提供了理论基础。根据离子在界面竞争吸附行为的研究结果,提出了一种新方法用于强化碱性介质中钒、铬的萃取分离。在酸化伯胺-硫酸钠萃取体系中,通过调控水溶液中硫酸钠的浓度,选择性抑制铬的萃取,从而实现钒、铬在碱性介质中的有效分离。研究表明,钒在有机相中的萃取机理为阴离子交换反应,其中钒以HVO42-的形态与有机相中的NO3-发生阴离子交换反应。热力学研究表明,钒的萃取为放热反应。反萃实验表明,采用硝酸钠溶液可以将负载有机相中的钒有效地反萃下来,反萃后得到的有机相具有较好的循环使用性能。研究了中性膦类萃取剂萃取稀土过程中特殊的盐离子效应。与传统的盐析效应理论不同,本文发现盐离子促进稀土萃取的能力还与盐的浓度密切相关。在低盐浓度条件下,不同盐离子促进稀土萃取的能力服从SCN->ClO4->NO3->Br->Cl-的顺序,即Hofmeister序列。而在高盐浓度条件下,不同盐离子促进稀土萃取的能力不再服从Hofmeister序列,而变成NO3->SCN->ClO4->Br->Cl-的顺序。采用分子动力学模拟研究了 TOPO与稀土离子在界面的相互作用机理。结果表明,低盐浓度条件下,盐阴离子的界面亲和力主导稀土萃取过程中的盐离子效应。高盐浓度条件下盐阴离子的界面亲和力和盐析能力将共同主导TOPO萃取稀土过程中的盐离子效应。研究了非功能离子液体萃取稀土过程中的盐离子效应。结果表明,盐离子促进稀土在非功能离子液体中萃取效率的能力服从SCN->N03->Br->Cl->C1O4-的顺序。通过分子动力学模拟结果分析,发现萃取配合物中盐离子作为桥梁连接着稀土离子与离子液体。进一步,通过分析不同盐离子的水化能力及其与稀土离子的配位能力,提出非功能离子液体萃取稀土过程中的盐离子效应可以归因于盐离子的水化行为和盐离子与稀土离子间配位能力的协同作用。这为进一步利用盐离子的配位能力调控不同金属离子的萃取分离行为提供了理论基础。提出了一种新的离子液体基双水相萃取体系,用于从过渡金属中萃取分离稀土。研究发现,利用硝酸根离子与稀土离子和过渡金属离子间配位能力的差异,可以选择性地从溶液中萃取Nd,从而实现Nd与Fe、Co、Ni之间的有效分离。结合核磁共振氢谱和分子动力学模拟发现,硝酸根离子在Nd3+的内配位层,而离子液体则在Nd3+的外配位层,硝酸根离子作为桥梁连接了离子液体与Nd3+。不仅如此,由于该离子液体基双水相体系中液/液界面两侧具有相似的微观环境,导致该体系具有极低的粘度和超低的界面张力。这些特征有利于稀土离子在界面的传质动力学,从而提高其萃取动力学。提出了一种由P507有机相、离子液体富集相和硝酸钠水溶液相组成的叁液相萃取体系,用于强化相邻稀土Pr/Nd间的萃取分离。研究发现,相比于有机-水溶液两相体系和离子液体基双水相体系,Pr、Nd在叁液相体系中的分离效率得到了显着的提高。这可以归因于P507有机上相和离子液体富集中相对Pr、Nd具有相反的萃取选择性,即存在“外推拉效应”。通过分析发现,离子液体富集相对稀土的反序萃取可以归因不同稀土离子与硝酸根离子配位能力的差异。全稀土萃取实验结果表明,有机上相易于萃取重稀土,而离子液体富集中相易于萃取轻稀土。因此,所提出的叁液相萃取体系可以同时实现轻稀土与重稀土的分离富集。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)》期刊2019-06-01）
许萧[2]（2018）在《旋转湍流强化液体中气泡及溶解性气体分离的机理》一文中研究指出在自然界和工业生产中气泡与溶解性气体共存于液体,液体脱气技术在环境保护、冶金与石油化工等领域扮演重要角色。如溶解性气体的无组织挥发排放导致了更严重的大气环境污染,冶金工业中熔融金属脱气避免气孔缺陷,石化生产过程中馏分油与氢气的高效分离等,对液体脱气性能提出了更高的要求。旋转湍流强化脱气技术分离精度高、设备紧凑、无热能损耗,对液体中微细气泡和溶解性气体的分离展现出了低碳、绿色的特点,得到了广泛的研究和应用。但是目前由于气泡的软流体特性和湍流速度波动,溶解性气体在旋转湍流场中的去除规律尚不清晰,旋转湍流中气泡动力学与溶解性气体传质的映射关系也不明确,需开展深入的研究。本研究工作综合采用微通道多相流、高速摄影、多尺度组分模拟等研究手段,构建了旋转湍流强化气泡和溶解性气体分离过程研究的新方法,发现了旋转湍流促进气泡相互聚并和引起溶解性气体解吸的现象,揭示了不同尺度的气体分子簇团在旋转湍流中的运动机制,建立了旋流场中湍流气泡快速气提分离溶解性气体的方法,开发了液体脱除微细气泡和溶解性气体的分离技术及装备,在海上石油平台高粘度稠油的快速脱气过程取得了突破应用。主要创新点包括:(1)采用欧拉-欧拉气液两相湍流模型结合多尺度组分模型(Multi Size Group Model)的数值模拟,研究了旋转湍流中微细气泡的聚并过程,得到了气泡聚并对气泡分离性能的影响关系。研究发现旋流脱气的效率(η)随着气泡聚并尺寸(Ad)的增加从30%升高到99.53%,在所记录的3秒时间内,逐渐形成液体在周围旋转、气体在中心富集的两相流动,较大的气泡聚并尺寸导致了更快的气泡迁移的速度,并且更早地达到稳定状态。(2)采用溶解性二氧化碳旋流解吸方法,研究了旋转湍流场中压力梯度场及离心场耦合作用下对溶解气的脱除效率,并采用雷诺应力湍流模型和两方程湍流模型的数值模拟方法揭示了旋转湍流解吸的作用机理。研究发现旋转湍流打破了静态气液平衡,提高了溶解性气体从水中逃逸的速率。在实验条件下,水出口的二氧化碳浓度比该压力下的饱和溶解度要低,水中溶解性二氧化碳的脱除率达40.2%。(3)降低叁维立体的柱式气液旋流结构的高径比,设计了一种简易的平面旋转湍流流场,测试了旋转湍流压力特征分布和微气泡轨迹的运动轨迹,并结合欧拉-欧拉方法和欧拉-拉格朗日数值模拟方法与测试结果进行相互验证和比较。实验观察得到的气泡轨迹与欧拉-欧拉计算结果具有一致性,呈现出近似渐近线的形状;欧拉-拉格朗日模拟方法对于停留时间和运动路程的预测表现出了一定的可靠性,随着进料流量的增加,气泡停留时间从0.323秒降低到0.075秒,而且液体的湍流强度不断降低,导致气泡的停留时间呈现更加集中的分布。(4)基于旋转湍流下气泡运动和传质机理,提出了多级旋流结构中微细气泡对溶解性气体吹脱气提的技术路线。研究发现多级旋流结构表现出良好的传质和气提效果:对单个平面旋流区域内的气泡进行尺寸分析,所获得的气泡Saueter平均直径用于修正多级旋流实验中的气泡Sauter平均直径,以得到更加准确的气液接触面积。随着注气体积比从0.015增大到0.090,气泡Sauter平均直径范围从0.11mm至0.21mm,气泡体积分数从0.02至0.11,体传质系数从0.16增大至0.55,溶解氧解吸效率从0.08至0.25。(5)开发了紧凑式旋流强化微细气泡分离装备,将该技术应用到海上石油平台高粘度稠油的脱气过程。针对渤海某石油平台非常规外输稠油进行了在线脱气工业实验,在外输原油经3分钟的沉降脱气后,采用该技术进一步脱气,经PVT分析得到该技术脱气效率达80%以上,有效地缓解了输送设备的振动,满足了高粘度稠油的高效快速脱气的要求。在接下来的研究中,旋转湍流场中分子簇团穿透气液界面形成气泡的过程、不同尺度的气体分子簇团在气泡表面的黏附和脱附过程及气泡内流场作用下的分子扩散速率需要进一步讨论,湍流中的气泡运动尾迹对周围气泡运动方向的影响作用需要明确的阐述。(本文来源于《华东理工大学》期刊2018-05-10）
张季[3]（2017）在《基于分子模拟的共沸物形成与强化分离机理研究》一文中研究指出相平衡与化工单元操作过程有着密不可分的联系,作为具有特殊相行为的共沸物体系,不能通过普通的精馏方式将其分离。萃取精馏是一种常用的热分离方法,通过加入高沸点的萃取剂改变共沸组分的相对挥发度,进而实现共沸物的分离。目前,共沸物形成及其与萃取剂作用的微观机理均尚不明确,这极大地限制了热分离方法在共沸物分离领域的应用。近年来随着计算机技术和统计力学的快速发展,应用分子模拟方法研究相平衡现象及分离机理已成为热点。本文以乙酸乙酯-乙醇(甲醇)共沸体系为例,首先基于量子化学方法计算了TaPPE-UA力场中缺少的乙酸乙酯分子二面角扭转项参数,通过计算乙酸乙酯纯组分的汽液共存曲线及蒸发焓、饱和蒸气压等性质,验证补充参数后力场的准确性和适用性。采用吉布斯系综蒙特卡罗(GEMC)方法结合TaPPE-UA力场模拟计算了在70kPa、300kPa以及500kPa不同压力下乙酸乙酯-乙醇(甲醇)的相平衡数据,通过比较模拟数据与实验数据可知该方法能够很好的描述该共沸体系的相平衡数据。在此基础上,采用径向分布函数方法分析了不同压力下共沸点处以及等浓度处乙酸乙酯-乙醇(甲醇)的平衡液相微观结构,结果表明醇分子间的氢键自缔合作用较强,乙酸乙酯分子与醇分子间的氢键交叉缔合作用较弱。当压力增加时,醇分子的聚集密度减小,醇分子间的氢键缔合作用减弱,这正解释了升高压力乙酸乙酯-乙醇(甲醇)共沸体系共沸点处醇的摩尔组成增大的现象。进一步基于密度泛函理论,探究了1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([OMIM][BF_4])离子液体作为萃取剂分离乙酸乙酯-乙醇共沸体系的微观作用机理。通过采用红外光谱、相互作用能以及约化密度梯度(RDG)分析,得到乙酸乙酯与乙醇分子间的相互作用较小,离子液体加入后,乙酸乙酯分子易与阳离子发生作用,乙醇分子易与阴离子发生作用,从整体上看离子对与乙醇分子间的作用较强,离子对将乙醇分子“绑定”,自由的乙醇分子数量减少,使得过量的乙酸乙酯分子从乙醇分子中析出,共沸物的组成发生变化,进而将共沸物分离,通过离子对与共沸组分分子作用机理的研究可以为萃取剂的筛选和设计提供理论指导。(本文来源于《天津大学》期刊2017-05-01）
吴章嘉琛[4]（2017）在《船舶乳化油电场强化分离机理及检测应用》一文中研究指出船舶承担了世界贸易运输量的80%,然而船舶在营运过程中含油机器处所舱底水的排放会破坏海洋环境的平衡,造成巨大的经济损失。检测并监控处理后的船舶舱底水油分浓度是否达到排放标准成了关键问题。针对乳化油油分浓度难以精确检测的问题,本文利用微流控芯片技术,研究了在直流电场下乳化油滴的电动特性,并结合油滴电泳、表面电荷分布、周围流场等现象,实现了乳化油的快速破乳萃取。通过实验验证,直流电场下乳化油的快速破乳萃取技术,大大的提高了红外线法检测乳化油油分浓度的精确度。本文的主要内容包括:1)综述了船舶舱底水油分浓度检测的方法,乳化油滴的电动特性及微流控芯片的基础理论和制作方法。2)利用微流控芯片为载体,研究了在直流电场下乳化油滴的电动特性。第一次发现了直流电场下油滴周围流场垂直于电场方向存在两个对称的漩涡,并提出电荷移动说对其现象进行理论解释,及进行了实验验证及模拟验证。3)根据电荷移动理论,提出了基于电泳法的乳化油电场强化分离技术,并探究了乳化油破乳分离的最佳实验参数。4)应用基于电泳法的乳化油电场强化分离技术,实现了红外线法对船舶舱底水油分浓度检测试样的快速破乳萃取,通过实验验证,将红外线法检测精度提高了10%。本文利用微流控芯片为载体,提出的基于电泳法的乳化油电场强化分离技术,大大提高了红外线法检测船舶舱底水乳化油油分浓度的精确度,对红外线法应用于船舶舱底水油分浓度检测具有一定的推动作用。(本文来源于《大连海事大学》期刊2017-01-01）
徐进良[5]（2016）在《新型相分离冷凝器相变传热强化机理研究》一文中研究指出该研究针对有机工质朗肯循环系统中的关键部件冷凝器,创新性地提出了流型调控的新概念,通过采用相分离概念,在冷凝管内插入柱状金属丝网,在毛细力的作用下,液体被自动吸入到金属网内,而气相在管内壁和金属网之间的环形间隙内流动,达到了流型调控的目的。该研究通过无相变空气-水两相流型调控实验和数值研究发现:(1)水平光滑管内的分层流,经过新型结构管后,液体被全部吸入金属丝网而导出,气体则全部保留在了环形间隙内;(2)水平光滑管内的间隙流,经过新型结构管后,部分液体被吸入金属丝网而导出,气泡则在环形间隙内转变为马鞍形,从而大大增大了气相与管内壁的接触面积,形成大面积薄液膜传热,同时气相被加速,强化了对流传热;(3)垂直光滑管内的间歇流,经过新型结构管后,由于丝网表面张力作用,气弹进入环隙区域,形成拉长的环形气弹,气弹与管内壁的接触面积变大,液膜厚度大幅减薄,同时气弹上升速度大幅提高,引起环隙区域和核心区域内的流体通过网孔面进行强烈的质量与动量的交换并在核心区域产生自维持脉动流,以上因素均有利用提高设备换热性能。该研究通过光管与内插丝网管的R123水平管内冷凝对比实验以及光管与内插铜粉烧结管的R245fa倾斜内冷凝对比实验研究,得出:不锈钢丝网管和铜粉烧结管均通过流型调控强化了管内冷凝,实验工况范围内,最大传热强化比达两倍以上,综合评价因子达到1.7。(本文来源于《科技资讯》期刊2016年14期）
王纪镇[6]（2015）在《复杂难处理白钨矿浮选分离的强化及其机理研究》一文中研究指出白钨矿与方解石和萤石的浮选分离以及微细粒白钨矿的有效回收一直是选矿工作者研究的热点,其难点在于白钨矿与含钙脉石矿物的可浮性相近,浮选过程中不同粒度的同类矿物之间、不同种类的矿物之间存在相互干扰,这些严重影响浮选精矿的回收率和抑制剂的选择性,基于此,本文通过浮选化学计算、浮选试验和多种检测手段研究了疏水性聚团、固液界面性质以及矿物溶解对白钨矿浮选的影响,在此基础上,通过强化白钨矿疏水性团聚、消除(减弱)含钙脉石矿物对抑制剂选择性的影响、设计和合成高选择性的捕收剂等方法强化了白钨矿的浮选分离。首先,本文提出和验证了基团电负性新公式和诱导共轭指数研究浮选药剂结构性能关系的可行性,并在此基础上提出了“基团电负性-诱导共轭指数法”,研究表明,使用该方法计算浮选药剂结构性能关系所得出的结论与量子化学计算结果一致,且两种计算方法具有互补性。其次,研究了含钙矿物表面性质以及矿物浮选特性,结果表明,叁种含钙矿物的动电位、表面钙离子的相对含量以及晶格阴离子的基团电负性均存在明显差异,这些是能够实现矿物分离的主要原因；捕收剂的组合使用是强化白钨矿浮选的有效方法,且白钨矿粒度影响组合药剂的最佳配比,但不影响最佳添加顺序;药剂添加顺序明显影响组合药剂的性能,并与药剂结构、pH值、药剂用量及组分配比有关；浮选试验还表明,碳酸根离子对白钨矿有活化作用,但钙离子可降低白钨矿的回收率,方解石在碳酸钠消除钙离子影响中具有重要作用,此外,方解石及其溶解的钙离子可显着降低白钨矿回收率和抑制剂的选择性。在上述研究的基础上,针对微细粒白钨矿含量容易过高的特点,通过浮选化学计算新方法、浮选试验和多种检测手段,研究了细粒白钨矿对粗粒白钨矿浮选的影响以及疏水性团聚在白钨矿浮选中的重要作用,揭示了碳酸钠对白钨矿浮选回收的强化作用。研究表明,油酸钠为捕收剂时白钨矿的可浮性与粒度呈正相关关系；疏水性作用是白钨矿颗粒发生团聚的主要原因,且颗粒粒度影响颗粒间的相互作用能、流体剪切力以及两种作用力的相对大小关系,使得细粒(-10μm)与中间粒级(10-38.5μm)白钨矿易于发生疏水性团聚,与粗粒级(38.5-125μm)白钨矿难于发生疏水性团聚,从而导致了细粒对粗粒级白钨矿回收率有不同程度的降低作用,而对中间粒级白钨矿回收率的影响较小；碳酸根离子置换白钨矿表面的钨酸根离子后,有利于促进作用能力比碳酸根/碳酸氢根强的捕收剂的吸附,而捕收剂吸附量增加后有利于促进白钨矿颗粒间的疏水性团聚,因此,碳酸钠可强化微细粒白钨矿的回收和消除(减弱)微细粒白钨矿对粗粒白钨矿浮选的影响,从而提高了白钨矿的回收率和浮选速度。针对白钨矿与方解石和萤石可浮性相近、矿物之间存在相互干扰的特点,研究了消除(减弱)含钙脉石矿物对抑制剂选择性的影响的方法,以及设计和合成了高选择性捕收剂,使白钨矿和含钙脉石矿物的分离得到了强化。研究表明,硅酸钠可有效分离白钨矿与萤石,且好于白钨矿与方解石的分离效果,若通过比较简单的浮选工艺实现白钨矿与方解石的分离还需寻找其它抑制剂；浮选试验和理论计算表明,矿物溶解是方解石降低抑制剂选择性的主要原因,但碳酸钠可抑制方解石的溶解,从而可消除(减弱)方解石对抑制剂选择性的影响；白钨矿与方解石的混合矿分离时碳酸钠可强化CMC的选择性,但碳酸钠用量过高不利于提高精矿品位,基于此,在适量碳酸钠的作用下,以CMC为抑制剂实现了白钨矿与方解石的分离,且分离效果好于硅酸钠,从而使白钨矿与方解石的分离得到了强化；通过“基团电负性-诱导共轭指数法”和量子化学计算设计并合成了十二烷基丙二酸(DCA),试验表明,以CMC为抑制剂,组合使用DCA和油酸钠可成功分离白钨矿与方解石,且效果明显好于单独使用油酸钠；DCA为捕收剂分离白钨矿与方解石时不需添加碳酸钠,因为碳酸钠会降低精矿品位,但是加入钙离子可以减弱碳酸钠对品位的影响,而且进一步强化了白钨矿与方解石的分选效果。云南麻栗坡某白钨矿矿石含W03仅为0.15-0.18%,且微细粒白钨矿含量多,根据前期的基础研究,本文使用碳酸钠调节pH值、消除含钙脉石对白钨矿浮选的影响、活化白钨矿和提高自载体浮选回收率,以及使用水玻璃抑制硅酸盐矿物,利用组合捕收剂的协同效应提高了粗精矿的品位和回收率；湖南某白钨矿矿石中含大量的含钙脉石矿物,以DCA和油酸钠的组合药剂代替731后,可明显降低钨粗精矿中的含钙脉石矿物的含量以及提高粗精矿的品位。本论文研究成果丰富了白钨矿浮选的理论体系,对微细粒白钨矿富集和白钨矿与含钙脉石矿物的分离具有参考价值。(本文来源于《东北大学》期刊2015-05-01）
穆利霞,赵谋明,颜小平,廖森泰[7]（2013）在《超声强化大豆分离蛋白-糖接枝反应作用机理的初步探讨》一文中研究指出以大豆分离蛋白(SPI)为研究对象,初步研究了超声促进大豆分离蛋白-糖接枝反应的机理。结果表明:与普通加热相比,当超声处理60min时,SPI的自由氨基含量由0.86mol/L增加到0.98mol/L;表面疏水性和表观巯基含量也有一定程度的增加,蛋白的肽链更加伸展,埋藏于分子内部的自由氨基不同程度的暴露,与糖分子接触的几率增加;同时,SPI分子中的α-螺旋和β-折迭明显减少,而无规则卷曲则明显增多,SPI分子由有序结构变得无序,蛋白的空间位阻降低,使蛋白与糖分子在激烈的振动中更加充分的接触,增加接枝反应的速率。(本文来源于《食品工业科技》期刊2013年07期）
吴信宇[8]（2012）在《磁动力微流控芯片内磁珠动力学行为及其强化混合与分离机理研究》一文中研究指出微流控技术（Microfluidics）是多学科交叉的前沿科技领域之一。该技术将化学、生物及医学等领域中所涉及的采样、混合、反应、分离、检测以及细胞的培养、分选、裂解等基本操作集成到数厘米见方的芯片上，从而取代传统的生化实验室的功能，具有试剂耗量极微，检测速度极快，获取信息极多等优点。因此，微流控分析系统在生物、医学、节能、环境监测与保护等众多领域都具有十分广阔的应用前景。微流控技术的发展不仅依赖于生物、化学、材料及电子等多个学科领域的前沿技术，也依赖于对物质在微纳尺度下的热质传递等基本规律的掌握。在微流控芯片中，电磁场是控制物质输运的主要方式，与电场相比，磁场具有独特的优势：磁场力不受样品浓度及pH值等参数的影响；磁场作用下的磁性微球（磁珠）具有良好的可操控性，且其表面生化修饰具有多样性等，磁场（磁珠）与微流控技术的结合为近年来的一个重要研究热点。然而，目前国内外的相关研究集中于磁泳芯片传质过程的定性演示，缺乏对磁场作用下微系统内传质机理的定量研究，特别是对于高流速下分离小粒径磁珠的困难仍然没有有效的解决办法；关于集成电磁线圈磁泳芯片方面，对于如何解决提高磁泳分离效率和降低焦耳热效应之间的矛盾还缺乏简单的行之有效的技术手段；此外，功能磁珠与生化样品的混合效率也有待进一步提高。鉴于此，本课题采用理论分析、数值模拟和实验研究等综合手段，对磁场作用下微通道内的热质传递机理进行了深入的探索和研究，取得了以下一系列重要成果和结论：1．建立了微通道内磁珠在磁场和流场共同作用下的动力学模型，采用有限元法和龙格库塔法相结合的方法，研究了磁珠的动力学行为及特征，分析了单向耦合模型和双向耦合模型的适用条件，得到了微通道内的磁场力分布、磁珠的运动轨迹、运动速度、捕获时间及捕获效率等。讨论了叁种集成软磁体布置方式：微通道单侧磁极布置，双侧磁极对称布置和双侧磁极交错布置对磁珠动力学行为的影响。结果发现：在集成微磁体阵列的作用下，通道内磁珠的运动轨迹呈现波动特征，与单侧磁极布置相比，双侧磁极对称布置可削弱这种波动，而双侧磁极交错布置则强化了这种波动；双侧磁极对称布置和交错布置尽管对磁珠运动轨迹特征有明显影响，但对捕获效率影响不大；双侧磁极布置比单侧磁极布置的捕获效率高，但其捕获时间也更长；双侧磁极布置由于两侧磁场力相互削弱的原因，其捕获效率明显低于单侧磁极布置的两倍。2.开展了微通道内高速流动下的磁泳分离实验研究，利用显微可视化技术观测了微通道内超顺磁磁珠的运动和捕获情况，利用图像分析技术获得了磁珠的捕获数量随时间、流速和磁场强度的变化规律。结果发现：在流速较高或磁场较弱时，磁珠的捕获数量随时间呈现线性增加的趋势，而在低流速或较高磁场强度时，其增加速度随时间增长呈现先快后慢的非线性趋势；存在一个临界流体速度，当流体速度小于此临界速度，相同时间内磁珠的捕获数量较多，高于此临界速度，捕获数量则迅速下降，并在流速较高时下降速度变缓；相同流速下，磁珠的捕获数量随磁场强度的增加而明显增加，且增加的速度越来越快。3.首次提出并证明了利用磁力场与流场的协同作用提高微通道内磁泳分离效率的方法。从微通道内磁珠运动基本方程出发，分析并证明了磁珠在微通道内的运动始终处于准平衡状态，据此进一步导出了影响磁泳分离效率的重要参数，即磁场力矢量和流体速度矢量间的夹角（该夹角越小，表明磁力场和流场的协同性越好），从而为提高磁泳分离效率找到了新的优化途径，即通过减小磁力场和流场矢量间的夹角，可明显提高微通道磁泳分离效率。4.基于上述磁力场与流场协同作用原理，设计并加工了集成有微型软磁体的新型L/T型微通道结构的磁泳分离芯片。通过数值研究，分析了流速、磁场强度、磁珠粒径及流体温度等参数对其分离效率的影响。结果发现：新型的L/T型结构磁泳分离芯片较常规的直通道磁泳芯片的分离效率有显着提高，如在流速为0.01m/s时，直通道芯片对直径为0.5μm的磁珠的分离效率仅为43.7%，而相同条件下，L型和T型通道的分离效率分别高达63.4%和100%。在此基础上，利用荧光超顺磁磁珠开展了直通道以及L/T型通道内的磁泳分离实验，验证了磁力场和流场协同作用提高磁泳分离效率的原理的正确性。5.基于提高磁泳分离效率、降低焦耳热效应，以及确保可视化的原则，提出并设计加工了集成电磁线圈的具有Glass/Si/Glass叁明治结构的磁泳分离芯片，利用超顺磁荧光磁珠进行了磁泳分离实验，发现：集成微电磁线圈捕获磁珠的荧光强度分布与线圈的磁场分布存在关联；以红外热像仪测量了芯片磁泳过程中因焦耳热导致的温升，通过有限元法模拟了叁明治结构芯片的热性能，并与文献中常用的PDMS/PDMS和PDMS/Glass结构芯片进行了比较，发现磁泳捕获效率为87.4%时，Glass/Si/Glass叁明治结构微通道内的温升不超过10℃，明显低于相同条件下的PDMS/PDMS和PDMS/Glass结构内的温升（分别为62.4℃和30.7℃），为解决传统芯片结构在提高捕获效率和降低焦耳热效应之间的矛盾提供了一种新的并满足可视化检测要求的芯片结构选择。6.建立了磁场、流场和浓度场的多物理场耦合模型，数值研究了微通道内利用低频间歇性磁场强化功能磁珠的微混合过程，考察了施加磁场前后微通道内的磁珠浓度、流体速度和压力以及混合效率的变化情况，分析了雷诺数、斯特劳哈尔数（与磁场频率有关）、磁场力大小、微通道尺寸以及流体温度等参数对混合效率的影响。发现：低频间歇性磁场能够显着提高微通道内的混合效率；在一定条件下，存在一个最小扰动磁场力使得强化混合得以启动，并存在一个最佳磁场频率使得混合效率达到最高。上述研究，系统深入地揭示了微通道内磁珠的动力学行为及规律，同时在磁泳芯片分离效率的提高、磁泳芯片散热能力的增强以及强化微通道内混合效果等方面提出了一些新的理论和方法，相关研究成果可用于改善磁动力微流控芯片中的热质传递效率，指导磁动力微流控芯片的结构设计和优化，同时本文提出的磁力场与流场协同作用原理为涉及其它多物理场耦合过程的微系统的传递性能的提高提供了理论借鉴。(本文来源于《上海交通大学》期刊2012-11-01）
曲云欢[9]（2009）在《泡沫分离法处理胶团强化超滤渗透液的机理与应用研究》一文中研究指出本论文针对泡沫分离法处理胶团强化超滤渗透液的机理及应用基础进行研究。采用十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,系统地研究了泡沫分离过程主要参数的影响规律,优化了分离过程条件,考察了混合金属离子泡沫分离的选择性,研究了组合工艺对分离效果的影响,并通过考察SDS表面化学性质及泡沫性能,气泡尺寸分布,泡沫分离动力学过程,分析了泡沫分离过程的作用机制。首先综述重金属污染现状及危害,介绍胶团强化超滤和泡沫分离技术在环境保护中的应用前景及存在问题,提出研究目的和内容;其次进行了SDS表面化学性质、胶团特性及泡沫性能的研究。25℃时纯水中SDS临界胶团浓度为7.8×10-3mol/L。SDS表面吸附分子横截面积为0.46nm2,表面活性剂分子呈单分子层垂直排列。用Langmuir经验吸附方程回归分析得到饱和吸附量Γm为3.6×10-10mol/cm2。温度、重金属离子浓度、pH值、电解质、乙醇对SDS的CMC有明显影响。SDS胶团化过程为自发进行的熵驱动过程。SDS浓度,pH值,温度,电解质,乙醇,重金属离子浓度对泡沫性能影响显着,振荡和通气两种方法评价SDS泡沫性能的变化规律基本一致;接着考察了在不同空气流量、SDS浓度,离子强度条件下泡沫分离设备的气泡特性,通过图像识别软件IPP6.0研究气泡大小及分布,气泡大小最直接的影响因素是分离装置孔径的大小,泡沫分离过程中操作参数对气泡直径也有影响。在实验条件下产生的气泡平均直径均在2mm以下;采用泡沫分离技术处理胶团强化超滤渗透液,取得良好的效果,处理后金属Cd2+离子浓度小于0.1mg/L,出水水质达到国家污水综合排放标准。泡沫分离Cd2+动力学研究符合一级动力学方程,空气流量、温度、pH值、表面活性剂SDS浓度对分离速率常数k有明显的影响;对混合金属离子废水进行泡沫分离,研究发现表面活性剂SDS对叁种金属离子有一定的选择性;最后对胶团强化超滤与泡沫分离组合工艺进行研究,组合工艺明显降低表面活性剂SDS用量,相比于单一MEUF,工艺联用后,大大降低了出水中SDS浓度,提高重金属离子分离效率。本论文采用图像分析法考察了气泡尺寸分布,研究了泡沫分离过程的动力学及混合金属离子的选择性,初步探讨了泡沫分离过程的机理。同时对泡沫分离过程参数控制、工艺优化等问题进行研究。结果表明,运用泡沫分离技术处理胶团强化超滤渗透液,处理后金属Cd2+可以达标排放;将MEUF-FF联用能明显降低SDS用量,降低SDS出水浓度,提高重金属离子分离效率。组合工艺能使各种处理技术综合应用,扬长避短,为重金属废水净化提供广阔的发展前景和应用价值。(本文来源于《湖南大学》期刊2009-03-26）
欧阳娜娜[10]（2008）在《银杏黄酮提取的外场强化机理及分离方法对抗氧化活性影响的研究》一文中研究指出本研究以含有重要生理活性物质的银杏叶为研究对象,采用微波辅助提取法和超声波辅助提取法,通过正交实验研究银杏活性成分的外场强化提取优化工艺;利用光学显微镜、扫描电镜微观表征技术,分别从微观角度、动力学角度考察了银杏叶在外场强化提取过程中的微观结构变化及动力学行为特征,深入分析外场强化传质机理；利用溶剂萃取、大孔树脂吸附分离方法,比较研究不同分离方法对不同外场作用下银杏提取物抗氧化活性的影响。具体内容及结果如下：1.分别利用溶剂回流提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法提取银杏黄酮,设计正交实验优化了叁种方法提取银杏黄酮的最佳工艺条件,其提取时间分别为180 min、15 min、40 min,料液比分别为1：40、1：25、1：20(g：mL),提取温度分别为80℃、70℃、50℃,乙醇体积分数均为80%；在各自的优化提取工艺条件下,叁种方法所得银杏黄酮得率分别为3.10%、4.09%和3.68%。2.运用光学显微镜、扫描电镜表征技术,从微观角度研究溶剂回流、微波、超声波在银杏叶有效成分提取过程中的破壁和强化传质机理。通过对银杏叶细胞的微观结构变化比较分析可知,不同提取方法、不同提取时间对植物细胞组织的影响程度明显不同；微波和超声波两种外场使细胞壁更易出现裂缝,细胞更易破碎,并且随着外场处理时间的延长,细胞受损更加明显；两种外场作用均有利于细胞内容物的溶出,提高产物得率。3.选取提取温度、乙醇体积分数、料液比叁个影响因素,考察了在不同外场条件下银杏黄酮提取过程的动力学特性。采用微波提取时,得率-时间关系和ln[C∞/(C∞-C)]-t关系均表明：在提取的初始阶段,银杏黄酮得率能在较短时间内迅速提高,提取过程符合一级动力学方程反应特征。对于银杏黄酮的微波提取,在初期适当提高温度、增加溶剂浓度将利于目标产物的溶出。采用超声波提取时,得率-时间关系和ln[C∞/(C∞-C)]-t关系均表明：在提取初期银杏黄酮得率上升较缓慢,提取过程符合一级动力学方程反应特征。对于银杏黄酮的超声波提取,可以在较低温度、较低料液比的条件下通过适当提高乙醇浓度而达到较好的提取效果。4.利用溶剂萃取、大孔树脂吸附分离方法比较研究不同分离方法对银杏提取物抗氧化活性的影响。大孔树脂吸附分离产物比溶剂萃取分离产物抗氧化性更强；超声波辅助提取法银杏提取物的抗氧化能力略高于微波辅助提取法提取物；采用溶剂萃取分离法时,清除DPPH自由基能力最强的是乙酸乙酯萃余物,其IC50值为1.44μg/mL(微波法)、1.23μg/mL(超声波法)；清除羟基自由基能力最强的是乙酸乙酯萃余物,其IC50值为5.42μg/mL(微波法)、5.47μg/mL(超声波法)；清除超氧阴离子自由基能力最强的是石油醚萃余物,其IC50值为1.08μg/mL(微波法)、1.10μg/mL(超声波法)。采用大孔树脂吸附分离法时,清除DPPH自由基能力最强的是30%洗脱液清除,其IC50值为1.65μg/mL(微波法)、1.47μg/mL(超声波法)；清除羟基自由基能力最强的是80%洗脱液,其IC50值为1.05μg/mL(微波法)、1.25μg/mL(超声波法)；清除超氧阴离子自由基能力较强的是10%、30%、50%洗脱液。(本文来源于《中南林业科技大学》期刊2008-06-01）
分离强化机理论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在自然界和工业生产中气泡与溶解性气体共存于液体,液体脱气技术在环境保护、冶金与石油化工等领域扮演重要角色。如溶解性气体的无组织挥发排放导致了更严重的大气环境污染,冶金工业中熔融金属脱气避免气孔缺陷,石化生产过程中馏分油与氢气的高效分离等,对液体脱气性能提出了更高的要求。旋转湍流强化脱气技术分离精度高、设备紧凑、无热能损耗,对液体中微细气泡和溶解性气体的分离展现出了低碳、绿色的特点,得到了广泛的研究和应用。但是目前由于气泡的软流体特性和湍流速度波动,溶解性气体在旋转湍流场中的去除规律尚不清晰,旋转湍流中气泡动力学与溶解性气体传质的映射关系也不明确,需开展深入的研究。本研究工作综合采用微通道多相流、高速摄影、多尺度组分模拟等研究手段,构建了旋转湍流强化气泡和溶解性气体分离过程研究的新方法,发现了旋转湍流促进气泡相互聚并和引起溶解性气体解吸的现象,揭示了不同尺度的气体分子簇团在旋转湍流中的运动机制,建立了旋流场中湍流气泡快速气提分离溶解性气体的方法,开发了液体脱除微细气泡和溶解性气体的分离技术及装备,在海上石油平台高粘度稠油的快速脱气过程取得了突破应用。主要创新点包括:(1)采用欧拉-欧拉气液两相湍流模型结合多尺度组分模型(Multi Size Group Model)的数值模拟,研究了旋转湍流中微细气泡的聚并过程,得到了气泡聚并对气泡分离性能的影响关系。研究发现旋流脱气的效率(η)随着气泡聚并尺寸(Ad)的增加从30%升高到99.53%,在所记录的3秒时间内,逐渐形成液体在周围旋转、气体在中心富集的两相流动,较大的气泡聚并尺寸导致了更快的气泡迁移的速度,并且更早地达到稳定状态。(2)采用溶解性二氧化碳旋流解吸方法,研究了旋转湍流场中压力梯度场及离心场耦合作用下对溶解气的脱除效率,并采用雷诺应力湍流模型和两方程湍流模型的数值模拟方法揭示了旋转湍流解吸的作用机理。研究发现旋转湍流打破了静态气液平衡,提高了溶解性气体从水中逃逸的速率。在实验条件下,水出口的二氧化碳浓度比该压力下的饱和溶解度要低,水中溶解性二氧化碳的脱除率达40.2%。(3)降低叁维立体的柱式气液旋流结构的高径比,设计了一种简易的平面旋转湍流流场,测试了旋转湍流压力特征分布和微气泡轨迹的运动轨迹,并结合欧拉-欧拉方法和欧拉-拉格朗日数值模拟方法与测试结果进行相互验证和比较。实验观察得到的气泡轨迹与欧拉-欧拉计算结果具有一致性,呈现出近似渐近线的形状;欧拉-拉格朗日模拟方法对于停留时间和运动路程的预测表现出了一定的可靠性,随着进料流量的增加,气泡停留时间从0.323秒降低到0.075秒,而且液体的湍流强度不断降低,导致气泡的停留时间呈现更加集中的分布。(4)基于旋转湍流下气泡运动和传质机理,提出了多级旋流结构中微细气泡对溶解性气体吹脱气提的技术路线。研究发现多级旋流结构表现出良好的传质和气提效果:对单个平面旋流区域内的气泡进行尺寸分析,所获得的气泡Saueter平均直径用于修正多级旋流实验中的气泡Sauter平均直径,以得到更加准确的气液接触面积。随着注气体积比从0.015增大到0.090,气泡Sauter平均直径范围从0.11mm至0.21mm,气泡体积分数从0.02至0.11,体传质系数从0.16增大至0.55,溶解氧解吸效率从0.08至0.25。(5)开发了紧凑式旋流强化微细气泡分离装备,将该技术应用到海上石油平台高粘度稠油的脱气过程。针对渤海某石油平台非常规外输稠油进行了在线脱气工业实验,在外输原油经3分钟的沉降脱气后,采用该技术进一步脱气,经PVT分析得到该技术脱气效率达80%以上,有效地缓解了输送设备的振动,满足了高粘度稠油的高效快速脱气的要求。在接下来的研究中,旋转湍流场中分子簇团穿透气液界面形成气泡的过程、不同尺度的气体分子簇团在气泡表面的黏附和脱附过程及气泡内流场作用下的分子扩散速率需要进一步讨论,湍流中的气泡运动尾迹对周围气泡运动方向的影响作用需要明确的阐述。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
分离强化机理论文参考文献
[1].孙盼.阴离子效应强化金属萃取分离的界面机理研究[D].中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所).2019
[2].许萧.旋转湍流强化液体中气泡及溶解性气体分离的机理[D].华东理工大学.2018
[3].张季.基于分子模拟的共沸物形成与强化分离机理研究[D].天津大学.2017
[4].吴章嘉琛.船舶乳化油电场强化分离机理及检测应用[D].大连海事大学.2017
[5].徐进良.新型相分离冷凝器相变传热强化机理研究[J].科技资讯.2016
[6].王纪镇.复杂难处理白钨矿浮选分离的强化及其机理研究[D].东北大学.2015
[7].穆利霞,赵谋明,颜小平,廖森泰.超声强化大豆分离蛋白-糖接枝反应作用机理的初步探讨[J].食品工业科技.2013
[8].吴信宇.磁动力微流控芯片内磁珠动力学行为及其强化混合与分离机理研究[D].上海交通大学.2012
[9].曲云欢.泡沫分离法处理胶团强化超滤渗透液的机理与应用研究[D].湖南大学.2009
[10].欧阳娜娜.银杏黄酮提取的外场强化机理及分离方法对抗氧化活性影响的研究[D].中南林业科技大学.2008
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