液体水力学功能探索范文

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作者：李传博郑卫芳晏太红张宇左臣张柏青单位：中国原子能科学研究院放射化学研究所

实验方法

1）准确控制水相和有机相流比＝1∶4，两相总流量为4．5、9．0和18．0mL／min。其中，水相为0．5mol／mLHNO3，有机相为30％TBP。

2）离心萃取器在一定转速下运行后，先用注射泵打入水相，待水相出口流出水相时再泵入有机相。待离心萃取器稳定运行至少5min后，分别在水相和有机相出口取样，观察两相是否夹带。

3）待离心萃取器稳定运行至少5min后，同时切断两相进料，将旋转的离心萃取器的转筒缓慢提起，把转筒放入一小烧杯内，关闭电源使转筒内的液体流出并测其体积，此即为转筒内液体体积。将提去转筒的离心萃取器底座内的液体用胶头滴管吸出并测其体积，此即为环隙内（混合区）液体体积。

4）分别改变离心萃取器的重相堰直径为6．4、6．6和6．8mm，重复上述实验。

结果和讨论

1两相夹带情况

当水相和有机相流比＝1∶4，两相总流量为4．5、9．0和18．0mL／min，分别改变重相堰直径为6．4、6．6和6．8mm时，两相夹带随转速变化状况如图2所示。可见，当流比一定、总流量为18．0mL／min时，此流量已超过该型号离心萃取器的最大处理流量（约为10mL／min），此时转筒内顶端的乳化带较宽，即使改变转速或重相堰直径，水相或有机相仍至少有一相夹带，在此实验条件下无可操作区间。当流比一定、重相堰直径一定时，随转速增高，转筒的分离能力增强且转筒内顶端的乳化带变窄。在两者共同作用下，有机相出口料液随转速增高由夹带变为不夹带。当流比一定时，在同一转速下，随重相堰直径增大，转筒内顶端的乳化带半径变大。所以，两相出口料液不夹带的转速范围随重相堰直径的增大而变大。

2混合区和转筒内液体体积变化情况

当总流量分别为4．5、9．0mL／min，转速和重相堰直径变化时，环隙（混合区）和转筒内液体体积的变化如图3所示。由图3a、b可知：当两相总流量分别为4．5、9．0mL／min，重相堰直径分别为6．4、6．6和6．8mm，转速小于4000r／min时，环隙内（混合区）液体体积随转速的增加迅速下降，为操作不稳定区域；当4000r／min≤转速≤5200r／min时，环隙内液体量约为0．7mL，此区间为操作稳定区域。结合总流量L可计算出两相接触时间t。由图3c、d可知：当两相总流量分别为4．5、9．0mL／min，重相堰直径分别为6．4、6．6和6．8mm时，在该类型离心萃取器转速可允许操作范围内转筒内液体量约为2．2mL。

结论

1）在本实验条件下，当总流量大于9．0mL／min时，总流量已超过该离心萃取器的最大处理流量，此时转筒内顶端的乳化带较宽，水相或有机相总是至少有一相夹带。

2）当两相流比、总流量和重相堰直径均一定时，离心萃取器的分离能力随转速增大而增强。

3）在本实验条件下，总流量小于9．0mL／min、转速大于4000r／min为该类型离心萃取器的稳定可操作区间。此时两相出口料液均不夹带，两相混合区内液体体积约为0．7mL，转筒内液体量约为2．2mL。结合总流量L（mL／min）可计算两相接触时间t（min）。