本發(fā)明屬于教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)技術(shù)裝備領(lǐng)域，特別涉及一種適用于傳質(zhì)理論研究與教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的測(cè)定液液傳質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

實(shí)際萃取設(shè)備效率的高低，以及怎樣才能提高它的效率，是人們十分關(guān)心的問題。為了解決這些問題，必須研究影響傳質(zhì)速率的因素和規(guī)律，以及探討傳質(zhì)過程的機(jī)理。近幾十年來，人們雖已對(duì)兩相接觸面的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，物質(zhì)通過界面的傳遞機(jī)理和相界面對(duì)傳遞過程的阻力等問題進(jìn)行研究，但由于液液傳質(zhì)過程的復(fù)雜性，許多問題還沒有得到滿意的解答，有些工程問題不得不借助于實(shí)驗(yàn)的方法或憑經(jīng)驗(yàn)來處理。這些都說明對(duì)基本理論還有待于進(jìn)一步的研究。

目前，研究液液傳質(zhì)機(jī)理的裝置大多采用恒界面萃取池，也叫Lewis池。恒界面萃取池用一塊帶有環(huán)形空隙的水平擋板將兩相分開，兩相的界面處于擋環(huán)的環(huán)形空隙中，每一相通過獨(dú)自轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌槳分別進(jìn)行攪拌。樂善堂等人在發(fā)表的文章《稀土溶劑萃取動(dòng)力學(xué)及研究方法》中對(duì)恒界面池做了詳細(xì)的描述，但這些設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且這些裝置中的兩相獨(dú)立攪拌大多采用套軸結(jié)構(gòu)，下層重相的攪拌軸要通過兩相界面，不利于界面的穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處，根據(jù)液液傳質(zhì)理論研究的需要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的液液傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置可以研究攪拌速度、界面面積、反應(yīng)溫度等參數(shù)對(duì)傳質(zhì)過程的影響，是理想的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)裝置。

本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的用于測(cè)定液液傳質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置包括夾套形結(jié)構(gòu)的玻璃釜，固接在玻璃釜上下端的上下法蘭，安裝在玻璃釜內(nèi)腔高度二分之一位置出的界面環(huán)，在由界面環(huán)分割而成的玻璃釜上下腔內(nèi)以與玻璃釜共軸線方式分別設(shè)置有由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的上、下攪拌槳；環(huán)繞所述界面環(huán)的中心孔設(shè)置有若干個(gè)通孔，所述通孔數(shù)量根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行設(shè)置，可以通過改變界面環(huán)上開設(shè)通孔個(gè)數(shù)控制兩相傳質(zhì)面積；在玻璃釜內(nèi)腔上下端與界面環(huán)中心孔的之間分別設(shè)置有中央輻射擋板；所述反應(yīng)釜的夾套層通過恒溫水進(jìn)、出口連接恒溫水槽，在反應(yīng)釜外壁上設(shè)有分別與玻璃釜上下腔相連通的取樣口，可分別檢測(cè)兩相液體的濃度變化，取樣精確，操作簡(jiǎn)單，不會(huì)影響傳質(zhì)過程；所述上攪拌槳的攪拌軸安裝在反應(yīng)釜的上法蘭上，在所述上法蘭設(shè)有進(jìn)樣口和溫度計(jì)插口，溫度計(jì)用于測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)溶液的溫度；所述下攪拌槳的攪拌軸安裝在反應(yīng)釜的下法蘭上，在所述下法蘭上設(shè)有放液口。

本發(fā)明中位于玻璃釜上下腔內(nèi)的中央輻射型擋板結(jié)構(gòu)相同，均是由大小相同、間隔均布的四塊擋板構(gòu)成；位于玻璃釜上腔的四塊擋板的下端與放置在界面環(huán)中心孔內(nèi)的上環(huán)板相固接，上端與位于玻璃釜內(nèi)腔上端壁面相接觸配合，呈倒錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)放置在玻璃釜上腔中；位于玻璃釜下腔的中央輻射擋板的上端與放置在界面環(huán)中心孔內(nèi)的下環(huán)板相固接，下端與位于玻璃釜內(nèi)腔下端壁面相接觸配合，呈錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)放置在玻璃釜上腔中；上述結(jié)構(gòu)的中央輻射型擋板和界面環(huán)均采用嵌入式連接，方便拆裝也可隨時(shí)取出清洗與更換。

本發(fā)明的有益效果如下：

目前大多數(shù)萃取工藝采用有機(jī)溶劑為萃取劑，有機(jī)玻璃材質(zhì)容易被腐蝕，本發(fā)明反應(yīng)釜采用玻璃材質(zhì)，避免裝置的腐蝕。

本發(fā)明的兩相攪拌采用夾套形結(jié)構(gòu)的獨(dú)立攪拌，上下兩相溶液各有一套獨(dú)立的攪拌系統(tǒng)，避免下層溶液攪拌軸穿過兩相界面而破壞界面的穩(wěn)定。

本發(fā)明反應(yīng)釜側(cè)邊有兩個(gè)取樣口，取樣器深入反應(yīng)釜內(nèi)部分別從兩相取樣，操作方便且可以避免操作死區(qū)。

本發(fā)明中央擋板和六葉攪拌槳的設(shè)計(jì)可以最大程度減小軸向流動(dòng)，促進(jìn)流體的徑向流動(dòng)，減小界面擾動(dòng)。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2本發(fā)明界面環(huán)俯視圖。

圖3本發(fā)明中央輻射擋板俯視圖。

圖4本發(fā)明中央輻射擋板主視圖。

圖中序號(hào)：1、夾套形結(jié)構(gòu)的玻璃釜，2、攪拌槳，3、中央輻射擋板，4、界面環(huán)，5、取樣口，6、恒溫水進(jìn)出口，7、法蘭，8、進(jìn)樣口，9、放液口，10、攪拌電機(jī)，11、下環(huán)板，12、上環(huán)板。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的用于測(cè)定液液傳質(zhì)系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置包括夾套形結(jié)構(gòu)的玻璃釜1，固接在玻璃釜上下端的上下法蘭7，安裝在玻璃釜內(nèi)腔高度二分之一位置出的界面環(huán)4（參見圖2），在由界面環(huán)4分割而成的玻璃釜上下腔內(nèi)以與玻璃釜共軸線方式分別設(shè)置有由電機(jī)10驅(qū)動(dòng)的上、下攪拌槳2；環(huán)繞所述界面環(huán)4的中心孔設(shè)置有若干個(gè)通孔，所述通孔數(shù)量根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行設(shè)置，可以通過改變界面環(huán)上開設(shè)通孔個(gè)數(shù)控制兩相傳質(zhì)面積；在玻璃釜內(nèi)腔上下端與界面環(huán)4中心孔的之間分別設(shè)置有中央輻射擋板3；所述反應(yīng)釜的夾套層通過恒溫水進(jìn)出口6連接恒溫水槽，在反應(yīng)釜外壁上設(shè)有分別與玻璃釜上下腔相連通的取樣口5，可分別檢測(cè)兩相液體的濃度變化，取樣精確，操作簡(jiǎn)單，不會(huì)影響傳質(zhì)過程；所述上攪拌槳的攪拌軸安裝在反應(yīng)釜的上法蘭上，在所述上法蘭設(shè)有進(jìn)樣口和溫度計(jì)插口，溫度計(jì)用于測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)溶液的溫度；所述下攪拌槳的攪拌軸安裝在反應(yīng)釜的下法蘭上，在所述下法蘭上設(shè)有放液口。

如圖3、4所示，本發(fā)明中位于玻璃釜上下腔內(nèi)的中央輻射型擋板結(jié)構(gòu)相同，均是由大小相同、間隔均布的四塊擋板構(gòu)成；位于玻璃釜上腔的四塊擋板的下端與放置在界面環(huán)4中心孔內(nèi)的上環(huán)板12相固接，上端與位于玻璃釜內(nèi)腔上端壁面相接觸配合，呈倒錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)放置在玻璃釜上腔中；位于玻璃釜下腔的中央輻射擋板的上端與放置在界面環(huán)4中心孔內(nèi)的下環(huán)板11相固接，下端與位于玻璃釜內(nèi)腔下端壁面相接觸配合，呈錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)放置在玻璃釜上腔中；上述結(jié)構(gòu)的中央輻射型擋板和界面環(huán)均采用嵌入式連接，方便拆裝也可隨時(shí)取出清洗與更換。

更具體說：所述反應(yīng)釜的上下法蘭通過螺栓固定，上法蘭固定上攪拌電機(jī)，并留有進(jìn)樣口和溫度計(jì)插口，溫度計(jì)深入反應(yīng)釜內(nèi)部，可以時(shí)刻監(jiān)測(cè)反應(yīng)釜內(nèi)部的溶液溫度。反應(yīng)釜右邊的兩個(gè)取樣口可分別取兩相溶液進(jìn)行濃度分析。反應(yīng)釜左邊連接恒溫水槽的進(jìn)出口，保證反應(yīng)釜內(nèi)部相對(duì)穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境。

本發(fā)明的操作方式如下：

1、本裝置配備取樣器和超級(jí)恒溫水槽。

2、實(shí)驗(yàn)前選好實(shí)驗(yàn)參數(shù)如反應(yīng)溫度，攪拌速度及界面面積。若需更換界面面積，擰開上法蘭的固定螺栓，將界面環(huán)取出，換好界面環(huán)后重新將擋板和界面環(huán)放入反應(yīng)釜內(nèi)，然后擰緊固定螺栓。

3、打開恒溫水槽，將溫度調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)溫度。將實(shí)驗(yàn)所需的兩相溶液分別放置恒溫水槽中水浴至所需溫度。

4、將已恒溫過的重相用玻璃棒引流的方式從進(jìn)樣口8加入玻璃反應(yīng)釜界面環(huán)的中心線位置，然后用同樣方法將已恒溫過的輕相加入反應(yīng)釜上擋板位置，分別記下加入玻璃反應(yīng)釜兩相的質(zhì)量。

5、打開攪拌開關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使兩相攪拌速度一致，等兩相互相飽和后，每隔一定時(shí)間，用取樣器分別從上下兩個(gè)取樣口5取樣分析。每次取樣體積大約1ml左右。

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將溶液從放液口9排出并用蒸餾水清洗設(shè)備2-3遍（若設(shè)備內(nèi)壁有掛壁現(xiàn)象應(yīng)用乙醇溶液清洗），然后關(guān)閉設(shè)備電源。若長(zhǎng)時(shí)間不用，應(yīng)將設(shè)備內(nèi)部擦干，使設(shè)備保持干燥狀態(tài)。