一种用于测定液液传质系数的实验装置的制作方法

本发明属于教学、科研实验技术装备领域，特别涉及一种适用于传质理论研究与教学实验用的测定液液传质系数的实验装置。

背景技术：

实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高它的效率，是人们十分关心的问题。为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。近几十年来，人们虽已对两相接触面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行研究，但由于液液传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验来处理。这些都说明对基本理论还有待于进一步的研究。

目前，研究液液传质机理的装置大多采用恒界面萃取池，也叫Lewis池。恒界面萃取池用一块带有环形空隙的水平挡板将两相分开，两相的界面处于挡环的环形空隙中，每一相通过独自转动的搅拌桨分别进行搅拌。乐善堂等人在发表的文章《稀土溶剂萃取动力学及研究方法》中对恒界面池做了详细的描述，但这些设计中结构比较复杂，且这些装置中的两相独立搅拌大多采用套轴结构，下层重相的搅拌轴要通过两相界面，不利于界面的稳定。

技术实现要素：

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处，根据液液传质理论研究的需要提供一种结构简单，操作方便的液液传质系数测定实验装置。该装置可以研究搅拌速度、界面面积、反应温度等参数对传质过程的影响，是理想的动力学反应装置。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的用于测定液液传质系数的实验装置包括夹套形结构的玻璃釜，固接在玻璃釜上下端的上下法兰，安装在玻璃釜内腔高度二分之一位置出的界面环，在由界面环分割而成的玻璃釜上下腔内以与玻璃釜共轴线方式分别设置有由电机驱动的上、下搅拌桨；环绕所述界面环的中心孔设置有若干个通孔，所述通孔数量根据实验需要进行设置，可以通过改变界面环上开设通孔个数控制两相传质面积；在玻璃釜内腔上下端与界面环中心孔的之间分别设置有中央辐射挡板；所述反应釜的夹套层通过恒温水进、出口连接恒温水槽，在反应釜外壁上设有分别与玻璃釜上下腔相连通的取样口，可分别检测两相液体的浓度变化，取样精确，操作简单，不会影响传质过程；所述上搅拌桨的搅拌轴安装在反应釜的上法兰上，在所述上法兰设有进样口和温度计插口，温度计用于测量反应釜内溶液的温度；所述下搅拌桨的搅拌轴安装在反应釜的下法兰上，在所述下法兰上设有放液口。

本发明中位于玻璃釜上下腔内的中央辐射型挡板结构相同，均是由大小相同、间隔均布的四块挡板构成；位于玻璃釜上腔的四块挡板的下端与放置在界面环中心孔内的上环板相固接，上端与位于玻璃釜内腔上端壁面相接触配合，呈倒锥台形结构放置在玻璃釜上腔中；位于玻璃釜下腔的中央辐射挡板的上端与放置在界面环中心孔内的下环板相固接，下端与位于玻璃釜内腔下端壁面相接触配合，呈锥台形结构放置在玻璃釜上腔中；上述结构的中央辐射型挡板和界面环均采用嵌入式连接，方便拆装也可随时取出清洗与更换。

本发明的有益效果如下：

目前大多数萃取工艺采用有机溶剂为萃取剂，有机玻璃材质容易被腐蚀，本发明反应釜采用玻璃材质，避免装置的腐蚀。

本发明的两相搅拌采用夹套形结构的独立搅拌，上下两相溶液各有一套独立的搅拌系统，避免下层溶液搅拌轴穿过两相界面而破坏界面的稳定。

本发明反应釜侧边有两个取样口，取样器深入反应釜内部分别从两相取样，操作方便且可以避免操作死区。

本发明中央挡板和六叶搅拌桨的设计可以最大程度减小轴向流动，促进流体的径向流动，减小界面扰动。

附图说明

图1本发明实验装置的结构示意图。

图2本发明界面环俯视图。

图3本发明中央辐射挡板俯视图。

图4本发明中央辐射挡板主视图。

图中序号：1、夹套形结构的玻璃釜，2、搅拌桨，3、中央辐射挡板，4、界面环，5、取样口，6、恒温水进出口，7、法兰，8、进样口，9、放液口，10、搅拌电机，11、下环板，12、上环板。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明的用于测定液液传质系数的实验装置包括夹套形结构的玻璃釜1，固接在玻璃釜上下端的上下法兰7，安装在玻璃釜内腔高度二分之一位置出的界面环4（参见图2），在由界面环4分割而成的玻璃釜上下腔内以与玻璃釜共轴线方式分别设置有由电机10驱动的上、下搅拌桨2；环绕所述界面环4的中心孔设置有若干个通孔，所述通孔数量根据实验需要进行设置，可以通过改变界面环上开设通孔个数控制两相传质面积；在玻璃釜内腔上下端与界面环4中心孔的之间分别设置有中央辐射挡板3；所述反应釜的夹套层通过恒温水进出口6连接恒温水槽，在反应釜外壁上设有分别与玻璃釜上下腔相连通的取样口5，可分别检测两相液体的浓度变化，取样精确，操作简单，不会影响传质过程；所述上搅拌桨的搅拌轴安装在反应釜的上法兰上，在所述上法兰设有进样口和温度计插口，温度计用于测量反应釜内溶液的温度；所述下搅拌桨的搅拌轴安装在反应釜的下法兰上，在所述下法兰上设有放液口。

如图3、4所示，本发明中位于玻璃釜上下腔内的中央辐射型挡板结构相同，均是由大小相同、间隔均布的四块挡板构成；位于玻璃釜上腔的四块挡板的下端与放置在界面环4中心孔内的上环板12相固接，上端与位于玻璃釜内腔上端壁面相接触配合，呈倒锥台形结构放置在玻璃釜上腔中；位于玻璃釜下腔的中央辐射挡板的上端与放置在界面环4中心孔内的下环板11相固接，下端与位于玻璃釜内腔下端壁面相接触配合，呈锥台形结构放置在玻璃釜上腔中；上述结构的中央辐射型挡板和界面环均采用嵌入式连接，方便拆装也可随时取出清洗与更换。

更具体说：所述反应釜的上下法兰通过螺栓固定，上法兰固定上搅拌电机，并留有进样口和温度计插口，温度计深入反应釜内部，可以时刻监测反应釜内部的溶液温度。反应釜右边的两个取样口可分别取两相溶液进行浓度分析。反应釜左边连接恒温水槽的进出口，保证反应釜内部相对稳定的反应环境。

本发明的操作方式如下：

1、本装置配备取样器和超级恒温水槽。

2、实验前选好实验参数如反应温度，搅拌速度及界面面积。若需更换界面面积，拧开上法兰的固定螺栓，将界面环取出，换好界面环后重新将挡板和界面环放入反应釜内，然后拧紧固定螺栓。

3、打开恒温水槽，将温度调节至实验温度。将实验所需的两相溶液分别放置恒温水槽中水浴至所需温度。

4、将已恒温过的重相用玻璃棒引流的方式从进样口8加入玻璃反应釜界面环的中心线位置，然后用同样方法将已恒温过的轻相加入反应釜上挡板位置，分别记下加入玻璃反应釜两相的质量。

5、打开搅拌开关，调节转速使两相搅拌速度一致，等两相互相饱和后，每隔一定时间，用取样器分别从上下两个取样口5取样分析。每次取样体积大约1ml左右。

6、实验结束后，将溶液从放液口9排出并用蒸馏水清洗设备2-3遍（若设备内壁有挂壁现象应用乙醇溶液清洗），然后关闭设备电源。若长时间不用，应将设备内部擦干，使设备保持干燥状态。