[發明專利]基于化學體系便捷測量微反應器氣液總傳質系數的方法

在審

• 申請號: 202111405000.6
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN114354843A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 張莉;張榮昊;汪浩洋;任衍倫;朱維平
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于化學體系便捷測量微反應器氣液總傳質系數的方法，其特征在于，采用二氧化碳和碳酸鈉溶液作為測量微反應器總傳質系數的氣液兩相體系，二氧化碳和碳酸鈉溶液兩相流經微反應器混合后，使用pH計測量通過微反應器前后碳酸鈉溶液的pH值，通過pH值可計算得到氫氧根濃度的變化量，再由氫氧根濃度變化量計算得到通過微反應器后二氧化碳的濃度變化和二氧化碳氣體傳質通量，最后根據傳質公式計算得出微反應器的總傳質系數；該體系下微反應器氣液總傳質系數計算公式為：

針對二氧化碳和碳酸鈉溶液體系，根據氣液傳質原理，氣液總傳質系數k_La按下式計算：

其中，C*表示氣液界面的CO₂摩爾濃度C^*＝H·P_CO2，單位mol/L；室溫時，H＝0.000000336mol/(L·Pa)；C₀表示混合區域入口處溶液內二氧化碳摩爾濃度，單位mol/L；表示二氧化碳傳質通量，單位mol/(L·s)；Ha表示反應速率與擴散速率之比，無量綱數；混合區域溶液內二氧化碳的濃度通過PH計進行測量；

二氧化碳傳質通量其中表示混合后溶液中二氧化碳的濃度變化，單位mol/L；Q_L表示液體流量，單位ml/min；V表示微反應器體積，單位m³；

反應速率與擴散速率的比值其中，k′表示為偽一階反應速率常數，單位s^-1；D_CO2表示二氧化碳擴散速率，單位m²/s；k_L為液相傳質系數，單位m/s；在微反應器中對于碳酸鈉、二氧化碳體系微反應器中一般kl范圍為40-3000*10^-5s^-1；對于碳酸鈉溶液-二氧化碳體系，溶液PH小于12，其k′小于1.8s^-1,Ha0.15，則取

2.如權利要求1所述的一種基于化學體系便捷測量微反應器氣液總傳質系數的方法，其特征在于，化學吸收使用碳酸鈉溶液或碳酸鈉-碳酸氫鈉溶液；

使用碳酸鈉溶液，碳酸鈉溶液PH值不高于12；

使用碳酸鈉-碳酸氫鈉溶液，碳酸鈉-碳酸氫鈉配比比值不高于0.98；

化學吸收使用的氣體還為CO₂同N₂、O₂、稀有氣體中一種或幾種混合物。

3.如權利要求1所述的一種基于化學體系便捷測量微反應器氣液總傳質系數的方法，其特征在于，所使用的PH計測量精度等級為0.01～0.1級，或者使用達到精度等級的精密PH試紙和酸堿指示劑。

4.如權利要求1所述的一種基于化學體系便捷測量微反應器氣液總傳質系數的方法，其特征在于，也可通過PH值計算得出氫離子濃度的變化量，再由氫離子濃度變化量計算得出通過微反應器后液體所吸收的氣體濃度和氣體傳質通量，最后根據傳質公式計算得出微反應器的總傳質系數。