二氧化硅气凝胶常压干燥工艺的研究进展

二氧化硅气凝胶因具有低密度、高比表面积、稳定的物理化学性质等特性在吸附分离、隔热保温等领域表现出巨大的应用潜力。但长耗时、高成本的制备工艺限制了它的发展,尤其是湿凝胶向气凝胶转变的干燥工艺。本文介绍了二氧化硅气凝胶在常压干燥的过程中面临的主要难点及解决方法,虽然常压干燥方法工艺简单、过程安全、对设备要求低且可连续制备,成为近年来的研究热点,但也存在制备周期长、体积收缩大、需要消耗大量有机溶剂和改性剂等不足。文中从凝胶基体增强与优化、降低毛细管力与减少不可逆收缩两种角度,介绍了二氧化硅气凝胶常压干燥的改进方法及其发展现状,分析归纳了不同改进方法的优缺点,总结了二氧化硅气凝胶常压干燥目前面临的技术挑战。并且,立足于目前二氧化硅气凝胶基体增强和表面改性技术发展的趋势,对今后二氧化硅气凝胶常压干燥过程中结构可控、成本降低以及产品多功能化的发展路线进行了展望。     

咪唑类疏水性离子液体用于萃取苯酚的研究

研究了疏水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([hmim][PF6])和1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([omim][PF6])在不同条件下萃取苯酚的性能.实验结果表明,萃取过程很快就达到平衡.分配系数随温度升高而降低.离子液体萃取苯酚的过程具有很强的pH摆动效应,萃取过程宜在中性或弱酸性条件下进行.运用萃取过程中的pH摆动效应对苯酚进行反萃取,可以实现离子液体的回收利用,回收后的离子液体萃取性能并未下降.苯酚溶液与三种离子液体的体积比分别为10:1,12:1,14:1时离子液体达到萃取饱和.不同的离子液体对苯酚萃取性能的顺序为[omim][PF6]＞[hmim][PF6]＞[bmim][PF6].     

乙醇-水-离子液体伪二元体系常压汽液平衡数据的测定与关联

采用新的双循环沸点仪,在101.3kPa下测定了三种不同的离子液体[CH2CH2OHMIM][BF4],[CH2COOHMIM][BF4]和[CH2COOCH3MIM][BF4]对乙醇一水共沸体系汽液平衡的影响,并用NRTL方程对实验数据进行了关联,计算值与实验值吻合良好,平均偏差分别为1.02％,0.77％和1．73％．研究表明：三种离子液体均能消除乙醇一水体系的共沸点,使乙醇对水的相对挥发度有了明显的提高,且NRTL方程适合本体系的关联与预测。     

高通量塔板悬挂式降液管击穿漏气的气液相研究

采用空气-水物系,在直径为500mm的有机玻璃塔中对底部分别开有8个和12个液流孔的悬挂式降液管的漏气进行了研究,并在假设漏入降液管的气体产生的压降与板压降相等的基础上建立了击穿漏气模型.结果表明,当塔内的气体流量逐渐增大,漏入的气体以气柱的形式连续进入降液管时,降液管液层被击穿,降液管无法正常操作.根据实验数据得到了击穿漏气模型的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好.开有12个液流孔的降液管在液流孔的真实漏气气速为1.40 m/s时,漏入的气体会击穿降液管液层.     

喷射式旋转床转子对传质性能的影响

采用乙醇-水体系,在常压全回流条件下,对三种转子的喷射式旋转床进行精馏试验.结果表明:喷射式旋转床的每米理论塔板数均随气相动能因子、转速的增大出现峰值,转子Ⅰ的传质效率高于转子Ⅱ和转子Ⅲ.转子Ⅰ的每米理论塔板数在30～42块之间.每块理论板压降随气相动能因子、转速增大而增大,在相同条件下转子Ⅰ的每块理论板压降低于转子Ⅱ和转子Ⅲ,转子Ⅰ的比压降在90～180 Pa/块之间.装有液体分布器的转子Ⅰ的每米理论塔板数比无液体分布器时的高40％～60％.     

喷射式超重力旋转床的压降研究

喷射式超重力旋转床是一种新型高效的气液传质设备,旋转床的气相压降是旋转床应用和设计的一项重要指标.以空气-水体系在常压条件下,对喷射式旋转床的气相压降进行了实验研究.实验表明:喷射式旋转床的气相压降随F因子和转速的增大而增大,喷淋密度的增加对气相压降影响不明显.当转速为800r/min,F因子为1.24kg0.5/(m0.5·s),喷淋密度为11.76m3/(m2·h),压降为800Pa时,回归的气相压降模型表明:气相压降与转速的平方、F因子的平方和液量的负四次方有关.     

液体混合物粘度的新关联方程

本文从纯液体粘度与温度的关系出发,提出了一个能普遍关联和推算液体混合物粘度的经验关系式:V=[hN/(X_1M_1+x_2M_2)]exp[(x_1x_(11)a_1+x_2x_(22)a_2+2x_2x_(12)a_(12))/T++(x_1b_1+x_2b_2)] 通过该式,能进一步预测一些非理想性不强体系的汽液平衡数据。     

喷射式超重力旋转床的流体力学与传质性能的研究

采用空气-水物系和乙醇-水物系在喷射式超重力旋转床(简称喷射式旋转床)(转子直径为260mm,高45mm)中进行流体力学与传质性能实验,考察了F因子、喷淋密度和转子转速对喷射式旋转床压降和传质性能的影响。实验结果表明,喷射式旋转床压降随F因子、喷淋密度和转子转速的增加而增加;由实验数据回归得到压降关联式,干床压降的平均误差为8.7%,湿床压降的平均误差为10.5%;等板高度随转子转速和F因子的增加而减小,装有液体分布器时的等板高度比无液体分布器时的等板高度降低20%～50%。喷射式旋转床具有压降低和传质效率高的特点,尤其适用于高真空和热敏性物料的分离。     

喷射式超重力旋转床的压降研究

以空气-水体系在常压条件下,对喷射式超重力旋转床进行了压降研究。结果表明:喷射式旋转床的气相压降随F因子和转速的增大而增大。当转速为800 r/min,F因子为1.24 kg0.5m-0.5s-1,液体流量0.8 m3/h时,压降为800 Pa。回归了气相压降模型,结果表明:气相压降与转速的平方、F因子的平方和液量的负四次方成线性关系,模拟结果较好地反映了压降随转速等因素的变化趋势。     

以MTES为硅源制备透明可压缩的甲基倍半硅氧烷气凝胶及其表征

目前利用甲基三乙氧基硅烷制备的气凝胶主要是以甲醇或乙醇为溶剂，存在制备成本高、气凝胶隔热性能和透明度差的问题。为了对该气凝胶制备工艺和性能进行实质性改进，本文以水溶剂代替醇类溶剂，利用表面活性剂的增容作用，结合溶胶-凝胶酸碱两步法以及CO₂超临界干燥法制备得到了具有高透明度的超疏水可压缩的甲基倍半硅氧烷气凝胶，并且对三官能团硅源含量变化影响表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵分子行为的内容进行了对比分析。结果表明：在水溶剂体系中，三官能团硅源含量的增加会影响表面活性剂胶束的形态，从而促使气凝胶的骨架结构逐渐由均匀分布的纤维状转变为密集堆积的颗粒状。在对置换工艺的研究中，发现用强碱性水溶液替代传统水溶液作为置换液时会有更加高效的置换效率，使得孔隙中杂质残留较少，以致0～300℃热重分析过程中几乎没有质量损失。该气凝胶可以广泛应用于建筑物的隔热墙和窗户的保温层。