微界面?zhèn)髻|(zhì)強化技術(shù)

第一章　緒論/1
第一節(jié)　引言 1
第二節(jié)　界面?zhèn)髻|(zhì)與反應(yīng) 2
一、經(jīng)典氣-液傳質(zhì)理論簡介 3
二、修正的經(jīng)典模型 6
三、湍流旋渦理論 7
第三節(jié)　基于微通道和外場的傳質(zhì)強化 9
一、概述 9
二、基于微通道的傳質(zhì)強化 9
三、基于超重力場的傳質(zhì)強化 10
四、基于超聲波的傳質(zhì)強化 11
五、基于電磁波的傳質(zhì)強化 12
第四節(jié)　基于機械能的傳質(zhì)強化 14
一、撞擊流傳質(zhì)強化 14
二、噴霧傳質(zhì)強化 18
三、氣-液混流泵傳質(zhì)強化 22
參考文獻 24

第二章 微界面?zhèn)髻|(zhì)強化的基本理論問題/31
第一節(jié)　概述 31
第二節(jié)　微界面的涵義 32
一、微顆粒與微顆粒體系 32
二、宏顆粒與宏顆粒體系 33
三、微界面與微界面體系 33
四、宏界面與宏界面體系 34
第三節(jié)　微界面?zhèn)髻|(zhì)強化和反應(yīng)強化概念 35
一、氣液相界面積的強化 37
二、氣泡平均停留時間的強化 39
第四節(jié)　微界面反應(yīng)強化原理 44
一、氣膜傳質(zhì)系數(shù)kG 45
二、液膜傳質(zhì)系數(shù)kL 47
第五節(jié)　τs和δL的確定 53
一、τs的確定 53
二、δL的確定 53
三、靜止水中空氣微氣泡的τs和δK計算 54
四、空氣微氣泡在水中的上升速度實驗值 56
五、液膜（傳質(zhì)邊界層）δL的計算 57
第六節(jié)　催化劑的表面液膜傳質(zhì)系數(shù)ks 59
第七節(jié)　微氣泡的內(nèi)壓 59
第八節(jié)　微氣泡的碰撞與聚并 62
一、微氣泡的碰撞頻率 62
二、微氣泡的聚并效率 64
參考文獻 74

第三章 Marangoni效應(yīng)及其界面微結(jié)構(gòu)/79
第一節(jié)　Marangoni界面湍動 79
第二節(jié)　Marangoni界面微結(jié)構(gòu)的形成與尺度 80
一、Marangoni界面湍動的形成 80
二、界面湍動現(xiàn)象的表現(xiàn)形式 82
第三節(jié)　液-液傳質(zhì)過程中的Marangoni界面微結(jié)構(gòu) 84
一、液-液傳質(zhì)過程中的Marangoni界面微結(jié)構(gòu) 84
二、Marangoni界面湍動微結(jié)構(gòu)對液-液傳質(zhì)的影響 91
第四節(jié)　氣-液Marangoni效應(yīng)與界面微結(jié)構(gòu) 92
一、氣-液傳質(zhì)過程中的Marangoni界面微結(jié)構(gòu) 93
二、氣-液Marangoni界面微結(jié)構(gòu)對傳質(zhì)的影響 97
第五節(jié)　Marangoni界面湍動與界面微結(jié)構(gòu)的表征 99
一、示蹤劑法 99
二、粒子成像測速法 100
三、光學(xué)觀測法 100
第六節(jié)　Marangoni效應(yīng)對傳質(zhì)設(shè)備效率的影響 102
參考文獻 104

第四章 氣-液微顆粒制備技術(shù)/111
第一節(jié)　概述 111
第二節(jié)　微氣泡的主要理化特征 112
第三節(jié)　氣泡的產(chǎn)生、發(fā)展與潰滅機理 113
一、微氣泡的形成與振蕩 113
二、孔口鼓泡和微氣泡平動 114
三、微流道中的兩相流型 115
四、微氣泡的溶解潰滅 116
第四節(jié) 微氣泡的制備技術(shù) 116
一、溶氣-釋氣法 117
二、微孔曝氣法 118
三、引氣-散氣法 120
四、微流控方法 123
五、超聲/聲壓法 128
六、電解法 130
第五節(jié) 微液滴制備技術(shù) 132
一、概述 132
二、填充床法 133
三、超重力法 135
四、多相流法 137
五、氣動法 151
六、電動法 152
七、微液滴制備的其他方法 156
第六節(jié) 微型乳液制備技術(shù) 158
一、概述 158
二、乳液的分類 159
三、機械法 159
四、雙T型微通道法 160
五、多重流動聚焦 162
六、膜乳化技術(shù) 165
七、填充床法 168
八、溫變轉(zhuǎn)相法 169
第七節(jié) 乳液的穩(wěn)定性與破乳 170
一、奧氏熟化現(xiàn)象 171
二、過處理問題 172
三、破乳 172
第八節(jié) 反氣泡制備技術(shù) 173
一、概述 173
二、制備方法 176
三、反氣泡穩(wěn)定性 178
四、反氣泡運動控制 179
參考文獻 180

第五章　Q-CT法測試技術(shù) / 195
第一節(jié)　概述 195
第二節(jié) 毫米-厘米級氣泡顆粒測試技術(shù) 196
一、毫米-厘米級群顆粒測試技術(shù)現(xiàn)狀 196
二、基于分水嶺算法的氣-液顆粒群圖像分析技術(shù) 197
三、氣-液顆粒群實驗裝置及圖像拍攝 201
四、粘連氣泡與重疊氣泡 202
五、粘連氣泡的分水嶺分割 202
六、結(jié)果與討論 210
七、小結(jié) 214
第三節(jié) 微氣泡測試技術(shù) 214
一、實驗裝置 214
二、樣品分析 217
三、結(jié)果與討論 223
四、小結(jié) 226
第四節(jié) 液相微顆粒體系測試技術(shù)研究 226
一、背景及原理 226
二、試劑與測試儀器 229
三、實驗步驟 231
四、測試與表征 231
第五節(jié) 誤差校正 234
參考文獻 234

第六章 微界面體系在線成像測量技術(shù) / 239
第一節(jié)　概述 239
第二節(jié)　OMIS 系統(tǒng)簡介 241
一、OMIS 系統(tǒng)組成 241
二、OMIS 成像原理及放大倍率 241
第三節(jié)　OMIS 數(shù)據(jù)采集與測定方法 242
一、視頻采集 242
二、視頻及圖片的標(biāo)尺確定 243
三、微顆粒群粒徑分布統(tǒng)計 244
第四節(jié)　微界面固定床反應(yīng)器內(nèi)微顆粒的測試 248
一、測試裝置簡介 248
二、微界面固定床顆粒特性測試實例 250
三、視頻采集及處理 250
四、結(jié)果與討論 250
第五節(jié)　微界面漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)微顆粒測試 255
一、試驗裝置 255
二、視頻采集 256
三、結(jié)果與討論 256
參考文獻 265

第七章 微界面體系構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 / 267
第一節(jié)　概述 267
第二節(jié)　微界面體系氣泡尺度構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 268
一、微界面體系氣泡的聚并與破裂 268
二、d32 計算模型和半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式 271
三、微界面體系氣泡Sauter 平均直徑通用數(shù)學(xué)模型 273
四、dmax 和dmin 理論研究 279
五、微界面機組能量耗散率數(shù)學(xué)模型 283
第三節(jié)　氣-液微界面體系氣含率構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 287
一、氣含率研究進展 287
二、微界面體系氣含率通用數(shù)學(xué)表達式 288
三、微界面體系氣泡平均上升速度數(shù)學(xué)表達式 288
四、微界面體系氣含率構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 292
第四節(jié)　微界面體系氣液相界面積構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 292
一、氣液相界面積研究進展 292
二、微界面體系氣液相界面積一般數(shù)學(xué)表達 294
三、微界面體系氣液相界面積構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 294
第五節(jié)　微界面體系傳質(zhì)系數(shù)構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 295
一、微界面體系傳質(zhì)概述 295
二、微界面體系氣側(cè)傳質(zhì)系數(shù)構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 295
三、微界面體系液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 297
四、微界面體系液-固傳質(zhì)系數(shù)構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 298
第六節(jié)　微界面氣-液-固反應(yīng)體系宏觀反應(yīng)速率構(gòu)效調(diào)控數(shù)學(xué)模型 299
一、宏觀反應(yīng)速率通用表達式 299
二、不考慮催化劑內(nèi)擴散的宏觀反應(yīng)速率模型 300
三、考慮催化劑內(nèi)擴散的宏觀反應(yīng)速率模型 301
參考文獻 302

第八章　微界面反應(yīng)體系參數(shù)的影響/311
第一節(jié)　概述 311
第二節(jié)　體系理化參數(shù)估算 312
一、氣相擴散系數(shù) 312
二、液相擴散系數(shù) 313
第三節(jié)　理化參數(shù)對微界面體系界面?zhèn)髻|(zhì)的影響 313
一、液相密度的影響 314
二、液相動力黏度的影響 318
三、表面張力的影響 321
四、空氣-乙醇-水體系 325
第四節(jié)　氣液比的影響 329
一、氣泡Sauter平均直徑 330
二、氣泡平均上升速度和氣含率 330
三、氣液相界面積 331
四、液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)和液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù) 332
五、氣側(cè)傳質(zhì)系數(shù)和氣側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù) 332
第五節(jié)　操作壓力的影響 333
一、氣泡Sauter平均直徑 333
二、氣泡平均上升速度 335
三、氣含率 335
四、氣液相界面積 335
五、液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)和液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù) 337
六、氣側(cè)傳質(zhì)系數(shù)和氣側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù) 338
七、甲醇羰基化反應(yīng)體系宏觀反應(yīng)速率 340
第六節(jié)　操作溫度的影響 341
一、液相動力黏度 341
二、表面張力 342
三、氣泡Sauter平均直徑 342
四、氣泡平均上升速度 342
五、氣含率 343
六、氣液相界面積 344
七、液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)和液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù) 345
八、氣側(cè)傳質(zhì)系數(shù)和氣側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù) 346
九、甲醇羰基化反應(yīng)體系宏觀反應(yīng)速率 347
參考文獻 348

第九章　微界面氣-液體系的理化特性/349
第一節(jié)　概述 349
第二節(jié)　微界面氣-液體系的結(jié)構(gòu)與特征 350
第三節(jié)　微界面氣-液體系的物理特性 351
一、壓力特性 351
二、傳質(zhì)特性 351
三、溶解性能 352
四、遷移特性 352
五、電學(xué)特性 353
六、表面特性 355
七、流變行為 355
八、力學(xué)特性 355
九、收縮特性 356
十、其他物理特性 356
第四節(jié)　微界面氣-液體系的化學(xué)特性 357
一、氣-液體系的微界面自由基的形成 357
二、微氣泡引起的特異性化學(xué)反應(yīng) 358
三、水處理相關(guān)反應(yīng)特性 359
四、生化反應(yīng)特性 368
第五節(jié)　微氣泡與生命起源 369
參考文獻 373

第十章　微界面?zhèn)髻|(zhì)強化技術(shù)的應(yīng)用/379
第一節(jié)　概述 379
第二節(jié)　在石化生產(chǎn)方面的應(yīng)用 379
一、漿態(tài)床反應(yīng)器渣油加氫 379
二、間二甲苯空氣氧化合成間甲基苯甲酸 395
第三節(jié) 在精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)方面的應(yīng)用 402
一、蒎烷氫過氧化物生產(chǎn) 402
二、二氫月桂烯醇水合反應(yīng)過程 409
第四節(jié)　在藥物原料合成方面的應(yīng)用 415
一、對乙酰氨基酚生產(chǎn) 415
二、農(nóng)藥原料乙烯利生產(chǎn)過程 420
第五節(jié)　在“三廢”處理方面的應(yīng)用 426
一、NOx廢氣的資源化治理 426
二、高鹽廢水濕式氧化 431
參考文獻 439

后記/443

索引/447