بررسی تجربی استخراج مایع-مایع و تحلیل جریان سه فازی گاز-مایع- مایع در یک میکروکانال

Abstract

در این پژوهش، جریان سه فازی گاز-مایع-مایع در یک میکروکانال بررسی و نقش فاز گاز در فرآیند استخراج مایع-مایع مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفت. مواد مورد استفاده شامل محلول آبی سدیم هیدروکسید به‌عنوان فاز آبی، استیک اسید در نرمال هگزان به‌عنوان فاز آلی و نیتروژن به‌عنوان فاز گازی بودند. میکروکانال‌ مورد استفاده از جنس شیشه به عرض و عمق به‌ترتیب µm 800 و µm 700 بوده و فرآیند استخراج در حالت دو فازی مایع-مایع و سه فازی گاز-مایع-مایع مورد ارزیابی قرار گرفت. در حالت دو فازی (بدون حضور گاز)، الگوی جریان تشکیل شده لخته‌ای و الگوی جریان در حالت سه فازی به‌صورت امولسیون دوگانه یا لخته سه فازی گاز در آلی در آبی بود. طبق نتایج حاصل مشخص شد که با افزایش نسبت دبی فاز آبی به آلی از 5/0 به 2، ضریب کلی-حجمی انتقال جرم در حدود 50% کاهش پیدا می‌کند. همچنین با افزایش دبی کلی مایعات از mL/s 005/0 به mL/s 020/0، ضریب کلی-حجمی انتقال جرم حدود 140% افزایش پیدا می‌کند. نتایج نشان داد که افزودن گاز همواره باعث بهبود انتقال جرم در میکروکانال نمی‌شود. به‌عنوان مثال در دبی ثابت دو مایع برابر با mL/s 005/0، با افزایش دبی گاز از 0 تا mL/s 1/0، ضریب انتقال جرم کاهش و سپس با افزایش دبی گاز تا mL/s 2/0، ضریب انتقال جرم افزایش می‌یابد.

Keywords

• جریان سه فازی
• استخراج مایع-مایع
• میکروکانال
• فاز گاز
• انتقال جرم