超临界CO2萃取植物挥发油的传质模型

运用数学模型对超临界CO₂萃取天然产物的传质过程进行模拟,对于预测工业化规模的萃取条件具有重要的指导意义。阐述了超临界CO₂萃取植物精油过程中传质模型的机理、分类及特点,着重比较了几种重要的微分质量平衡传质模型：两相模型、紧缩核浸取模型、完整和破碎细胞模型以及多组分逻辑模型,并对不同模型的应用范围进行了讨论。     

从聚合物中萃取杂质过程模拟

建立了在萃取 从粒状聚合物中脱除低聚合物过程的数学模型。模型考虑了低聚物在聚合物颗粒中的扩散效应，颗粒和液相的轴向扩散以及界面的平衡关系，模型参数采用Ｍａｒｑｕａｒｄｔ非线性回归方法拟合文献数据求得。数值模拟了液－固萃取传质特性。模型可用于间歇或连续萃取过程的分析和设计。     

超临界流体萃取天然产物传质模型

为开发超临界流体萃取天然产物过程简单可靠的传质理论模型,对其传质机理进行了分析,由微分质量衡算方程经合理简化得到了动力学模型的解析解.定义了新准数B_z(可以确切地表征萃取过程的动态传质状况)和特征时间t_k,当t=t_k时,-dr_c/dt取得极小值,其原因可能是由内扩散传质阻力与内扩散传质推动力（浓度差）相竞争的结果.采用此数学模型计算了完全萃取时间t_ex、萃取收率Y随时间t的变化以及流体流率Q对萃取收率Y的影响,计算结果与文献中的实验数据吻合良好.本模型简单可靠,可用于超临界流体萃取天然产物过程的预测、分析、设计、模拟和优化.     

液固萃取塔中尼龙6中己内酰胺的外部传质系数

采用固定床半间歇萃取装置在工业生产温度与流速下研究了尼龙6颗粒中己内酰胺(CL)的液固传质过程,基于萃取过程中CL浓度在颗粒中呈现抛物线分布的假设,建立了液固传质过程的外部传质系数模型. 结果表明,温度65~95℃和液相流速0.27~2.71 mm/s时,提高温度与流速均能显著加快CL的液固萃取. 外部传质系数模型适用于描述无因次时间大于0.15的实验数据. 将CL外部传质系数进行无因次量纲化,建立了舍伍德数(Sh)、施密特数(Sc)和雷诺数(Re)间的相互关系,可用于预测尼龙6工业萃取塔中的CL外部传质系数.     

离子液体[Bmim]PF6萃取红霉素动力学机理

研究探讨离子液体[Bmim]PF6萃取红霉素过程的动力学行为和特征,考察了温度以及传质界面积对萃取速率的影响。结果表明,离子液体[Bmim]PF6萃取红霉素的过程为化学反应控制过程,并确定萃取平衡方程式。一级反应动力学模型能很好的描述实验条件下离子液体对红霉素的萃取分离过程。     

超临界流体萃取塔的应用设计及理论研究

设计了超临界流体萃取塔系统，并对其流体力学特性和传质性能进行了研究，为工业设计提供了理论依据。在连续逆流操作的超临界填料萃取塔、筛板萃取塔和喷淋萃取塔中，应用超临界二氧化碳-异丙醇-水、超临界二氧化碳-乙醇-水两种实验体系对流体力学模型和传质模型进行了实验验证，计算结果与实验数据符合较好。     

螺旋管式膜强化传质过程的研究与进展

膜传质过程越来越为众多研究者关注,本文全面综述了近年来螺旋管式膜强化传质过程的机理以及研究进展,并结合膜萃取传质过程的特性,提出螺旋管式中空纤维膜强化膜萃取传质过程的机理,给出了螺旋管式中空纤维膜强化膜萃取的实验结果。结果表明,螺旋管式中空纤维膜比直管式中空纤维膜的传质系数可以大２～４倍。     

2-乙基-1，3-己二醇萃取硼酸的传质系数

单液滴法因其测量结果精确与实验设备简单等优点广泛应用于萃取过程中的传质研究。应用此方法研究了硼酸在2-乙基-1,3-己二醇-甲苯/卤水体系中的传质系数。结果表明：传质系数随着有机相2-乙基-1,3-己二醇浓度、卤水相硼酸浓度及温度的增加而增大。通过双膜传质理论分析,并引入修正的传质系数关联式,将双膜传质模型应用到此萃取体系中,建立了新的针对此体系的传质系数模型。新模型的计算值与实验值的平均相对误差为7.59 %,两者吻合良好,因此,该模型可用于2-乙基-1,3-己二醇-甲苯体系萃取硼酸过程的设计与放大。     

中空纤维更新液膜在己内酰胺精制中的应用

研究了中空纤维更新液膜技术用于己内酰胺精制时的传质性能,考察了两相流速、萃取剂用量对传质的影响,并与大块液膜技术以及萃取塔技术进行了对比。在实验范围内,中空纤维更新液膜过程总传质系数随两相流速的增大而增大,且壳程流速对传质的影响较大。中空纤维更新液膜过程传质通量可达大块液膜的1．5倍,总体积传质系数可达工业萃取塔的2．3倍,萃取剂用量相比于大块液膜、工业萃取塔大幅度降低,具有很大的应用潜力。     

超声强化超临界流体萃取的数学模型

在传质理论和质量守恒原理的基础上,建立了超声强化超临界流体萃取(USFE)植物药有效成分的数学模型;确立了用于估算超声强化超临界流体萃取的产物得率的方法;获得了USFE及超临界流体萃取(SFE)过程的体积传质系数和固相内扩散系数。模型与实验结果模拟最大误差小于10%。该模型既证实了超声对SFE有强化效应,又对USFE和SFE过程有很好的预测功能,为工业化提供了理论依据。     

水萃取氯丙醇的传质性能

为满足水萃取氯丙醇萃取塔设计开发需要,采用单液滴法测定了水萃取氯丙醇的总传质系数,结果表明:总传质系数随着比表面积、温度的升高而增大。依据双膜理论,联合滴内、外分传质系数经验式,并引入修正的参数对传质系数方程进行了回归,建立了新的传质系数模型,将该模型应用到此萃取体系中,对比滴内、外分传质系数得出:影响传质的阻力主要集中在液滴内,可以通过提高通量来强化液滴内传质。最后,将该模型的计算值与实验值进行了比较,平均相对误差为9.626%,两者基本吻合,因此,该模型可用于水萃取氯丙醇工业设备的设计与放大。     

磷酸三丁酯萃取硝酸的动力学

在改进的恒界面池内研究了磷酸三丁酯（ＴＢＰ）－正庚烷（ｎＣ７Ｈ１６）萃取硝酸的宏观动力学。采用热力学方法处理实验数据，计算了两相内组份的传质系数及传质阻力。研究结果表明，萃取过程的传质阻力主要在有机相内。根据动力学研究实验结果，进而分析了磷酸三丁酯萃取硝酸过程的机理，并以被萃组份的活度差为传质推动力作为计算基准建立了萃取速率的数学模型：模型计算结果与实验结果的平均相对偏差为２．５％。实验结果和理论分析表明，此萃取过程为有机相内的扩散控制机制，扩散阻力主要来自有机相内ＴＢＰ和萃合物ＨＮＯ３·ＴＢＰ分子的扩散。     

液-液微尺度混合体系的传质模型

针对微尺度液-液混合体系,考察了流量对膜分散萃取过程的影响,并根据传质过程方程,计算了各种条件下的传质系数和传质速率;采用现有的传质模型分别计算分散相和连续相的分传质系数,然后根据传质阻力的加合性得到总传质系数;应用理论传质系数计算传质效率,与实验值进行了比较.研究结果表明,在微尺度混合条件下,直接影响传质系数的因素是停留时间和液滴直径,传质系数随着停留时间的减小而增大.膜分散萃取的传质系数可以达到1.2×10^-4m•s^-1,比传统的萃取方式大10～100倍;不能像塔式萃取设备一样,用简单地忽略某一相的传质阻力或用总体平均的简化计算公式来计算微尺度混合的传质性能;考虑滴内滴外传质系数,并考虑时间的影响,利用现有公式分别计算滴内滴外传质系数,并采用阻力加合,可以较为准确地计算微混合条件下的总传质系数,计算值与实验值符合很好.     

膜萃取过程的传质特性研究

膜萃取是一种新型的分离技术。本文在中空纤维膜器中研究了膜萃取过程的传质特性。通过四种不同体系的实验,求取了基于水相的总传质系数,提出了求算膜萃取过程中各分传质系数k_(?)、k_(?)、k_(?)的半经验关联式。研究表明,减小膜阻可以强化膜萃取过程,提高过程的总传质系数.比较和分析膜萃取过程中各部分传质阻力,可以看出,对于萃取相平衡常数m1的体系应选用疏水膜器,对于m1体系则应选用亲水膜器。     

G/O/W微分散体系实现甲酸/三辛胺-正辛醇体系萃取分离

以络合萃取法实现了稀溶液中甲酸的富集。确定了高分配系数的萃取体系。根据传质基本方程建立了传质模型,计算并分析了油/水体系中的传质过程,确定传质控制步骤为甲酸自水相至水/油界面的传质。计算了分散尺寸对体系传质性能的影响,结果表明,由于水/油相比高,体系的传质系数低,界面积小,以油/水微分散乳液实现萃取过程,传质效率仍不高。引入惰性气体,并构建气/油/水体系,计算并分析了气/油/水体系中的传质过程并优化了气相加入量,结果表明,气相的加入可以有效促进传质过程。设计了双重膜分散设备,制备了微米尺度的气/油/水双重乳液,并以此实现了稀溶液中甲酸的高效富集。     

往复振动筛板萃取塔放的大设计模型

对往复振动筛板萃取塔（RPEC）塔内的传质过程进行了理论分析，并在此基础上，从单液滴传质模型出发，应用数学统计方法建立了RPEC放大设计模型，即进行放大设计时应遵循通量、塔板间距、振幅和频率不变的原则计算表观传质单元高度H_OXP.采用林可霉素-正丁醇-酸水物系对塔径100 mm的RPEC实验塔研究表明：真实传质单元高度H_OX与体系物性、表观速度、输入能量（振幅A×频率f）有关，而与塔径无关，且不受轴向混合的影响，模型较好地预测了H_OX随输入能量的增加而减小，而通量的变化则对其影响较小;分散传质单元高度H_OXD是塔径D、输入能量、通量U_s和体系物性的函数，实验结果表明模型较好地描述了输入能量和通量增加强化传质起主导作用，有效降低分散传质单元高度H_OXD的传质过程部分，而不能描述轴向混合起主导作用部分.应用放大设计模型对直径325 mm的RPEC放大设计结果验证模型的预测误差在20％以内.     

轻重相交替进料筛板萃取塔中的传质性能研究

针对间歇操作萃取工艺生产能力低,而逆流连续操作萃取工艺返混严重等问题,研究提出了轻重相交替进料操作的萃取工艺,并对轻重相交替进料筛板萃取塔中的传质性能进行了研究。以煤油-苯甲酸-水为萃取体系,采用单个液滴的传质模型来计算萃取塔的分散相总传质系数,并研究了分散相流速、连续相流速、液滴上升速度以及塔板间距对分散相总传质系数的影响。实验得到分散相总传质系数Kod的数值在3.49?10?5~5.47?10?5 m?s?1,总分散相存留分数在1.63%~4.37%。结果表明轻重相交替进料筛板萃取塔的分散相总传质数高于Kühni搅拌萃取塔、脉冲萃取塔和振动挡板塔,并且流量变化对Kod的影响小,返混效应弱,总分散相存留分数小,不易液泛。     

ZrO2陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂动力学研究

用传统扩散方程建立了描述ZrO2陶瓷注射成型超临界流体脱脂过程的传质模型,研究分析了陶瓷注射成型超临界流体脱脂行为和脱脂的动力学过程。研究结果表明：有机粘合剂的溶解和扩散是陶瓷注射成型超临界脱脂过程关键因素,其中扩散为控制步骤。当脱脂时间足够长,模型计算曲线与实验结果吻合。通过实验数据,利用简单的理论模型可以得到相应的扩散系数。利用传质模型可以预测陶瓷注射成型超临界脱脂过程传质速率和萃取动力学。     

天然产物超临界流体萃取过程动力学分析

对已有超临界流体萃取过程模拟动力学模型提出新的改进。以破碎-完整细胞结构理论为基础,结合植物细胞组织特点建立了基于微分质量守恒方程的动力学模型。通过对萃取过程的分析和必要简化、假设,给出求解模型的初始条件和边界条件。模拟了9种物料的超临界萃取过程。首次得出萃取率和平均粒径的线性关系,利用该关系准确预测了不同平均粒径和流量下的萃取曲线。明确给出萃取过程如何划分为两阶段的方法。重点论述了植物细胞破碎率φf（或平均粒径dP）及内部传质系数ki对萃取过程的影响。     

气-液-液萃取传质效率的研究

在液-液萃取过程中,提高分散相的表面更新速率可有效提高萃取的传质效率.研究发现,在萃取过程中使用气体搅拌可以增加液液之间的接触面积,促进液相内的湍动和循环.据此,本文在气-液-液萃取条件下对不同填料的传质性能进行了测定.实验表明,通入气相后分散相液滴呈现稳定的“油包气”空心状态,这种结构大大降低了分散相液滴的传质层厚度,减小了传质距离,极大地强化传质效率.在适宜气速下,气-液-液萃取效率较传统萃取效率提高20％～40％.通过与散装填料对比,发现规整填料更利于强化萃取效果,传质效率提高约50％.