关键词:
萃取塔
表面改性
浸润性调控
筛板
水力学性能
摘要:
溶剂萃取是一种重要的化工分离技术,具有分离效率高、生产能力大等优点,在化学工业中有着广泛的应用。搅拌筛板萃取塔具有交替排布的搅拌段和澄清段,搅拌段与澄清段之间由筛板隔开,筛板的浸润性会影响分散相液滴的运动行为,从而对萃取塔的性能产生影响。常见的筛板材料覆盖的浸润性范围有限,难以系统地研究筛板浸润性与萃取塔性能之间的关系。本文提出了 一种铝表面浸润性调控的方法,并制备了五种浸润性不同的筛板,研究了筛板浸润性与萃取塔水力学性能之间的关系。
论文以5052铝合金为基底,先进行抛光处理,再经水热处理和“酸蚀处理+水热处理”的方法分别制备出了水热铝基底和粗糙铝基底。采用十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)对粗糙铝基底改性,获得了超疏水/水下超亲油表面;采用(甲氧基三乙二醇醚基丙基)三甲氧基硅烷(MOTEOTMS)对粗糙铝基底改性,获得了超亲水/水下超(强)疏油表面;将MOTEOTMS和DTMS按不同比例复配对水热铝基底改性,实现了铝表面浸润性的调控,其空气中水接触角与MOTEOTMS的比例成负相关,水下油滴接触角与MOTEOTMS的比例成正相关。通过X射线光电子能谱对改性表面进行表征,发现硅烷分子与铝基底表面发生化学键合,因此改性表面具有一定的化学稳定性,在水中和正丁醇中保存一个月,其接触角未发生明显改变。
论文采用上述改性方法制备了五种浸润性不同的筛板,研究了筛板浸润性对搅拌筛板萃取塔水力学性能的影响。实验结果表明,随着筛板对分散相浸润性的增加,筛板促进分散相液滴聚并的作用增强,对液沫夹带和返混的抑制作用也增强,分散相液滴的停留时间增加,滞存率升高,萃取塔通量和允许的最大搅拌转速也增加;体系界面张力越大,筛板浸润性对分散相液滴聚并效果的影响越显著。为获取足够的相界传质面积,促进萃取过程“分散-聚并-再分散”的循环,需要针对体系的特点选择合适浸润性的筛板,对于低界面张力体系,需要较强的筛板浸润性,对于中等或中低界面张力体系,需要中等程度的筛板浸润性,对于高界面张力体系,则以选用浸润性稍差的筛板为宜。