涡轮自吸桨强化气液混合及氧化反应速率

摘要：

自吸式搅拌桨具有强化多相及均相体系混合的特性,被广泛应用于化工冶金等领域.本文提出了一种新型涡轮自吸桨,并对其在混合及氧化还原过程中的强化作用进行了研究.以电导率法作为测定方法,以混合均匀时间作为表征参数,对搅拌转速、搅拌输入功率、示踪剂添加位置、吸气和吸液混合等影响因素进行了系统研究.研究结果表明,混合均匀时间随搅拌转速增加而降低,且存在临界转速,即为200r/min,当搅拌转速大于临界转速200r/min后,混合均匀时间基本维持稳定;当搅拌桨以吸气形式运转时,其他条件相同的情况下,自吸桨200r/min转速的混合效果与常规搅拌桨350r/min的混合效果相当;当搅拌桨以吸液形式运转时,自吸桨在0.27kW/m3输入功率下可达到常规搅拌桨1kW/m3以上输入功率的搅拌混合效果.同时,本文以水杨酸为活性氧捕集剂,初步探究了自吸式搅拌桨在强化氧化还原过程的机理,研究结果表明自吸式搅拌桨在吸气运转过程中,混合搅拌体系产生了羟基自由基,对应羟基化产物在120min后积累浓度为73.47μmol/L.此外,以二价铁为氧化剂受体,以二价铁的氧化效率为表征参数,对自吸式搅拌桨实际应用效果进行了系统研究,研究结果表明,在氧化二价铁的过程中,当pH为5.0时,自吸桨氧化优于曝气氧化效果;在pH=4.0、常温条件下,相较于普通搅拌桨,自吸式搅拌桨对应体系的氧化效率达到30％,是常规搅拌桨的10倍;当转速大于300r/min时,转速增加对氧化平衡终点影响较小,对氧化速率影响较大,即转速为400r/min的氧化效率比300r/min的氧化效率高30％.

关键词：涡轮自吸桨;混合时间;羟基自由基;氧化反应

所属期刊栏目：40

分类号：TQ051(一般性问题)

资助基金：国家重点研发计划2018YFC1900505

在线出版日期：2021-12-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：6620-6628