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

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 800µm و 700µm 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 به‌ صورت 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 0.5 به 2، ضریب کلی حجمی انتقال جرم در حدود 50% کاهش پیدا می‌کند. همچنین با افزایش دبی کلی مایعات از 0.005ml/s به 0.020ml/s ، 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 0.1ml/s ، ضریب انتقال جرم کاهش و سپس با افزایش دبی گاز تا 0.2ml/s ، ضریب انتقال جرم افزایش می‌یابد.

experimental investigation of liquidliquid extraction and gasliquidliquid flow in a microchannel

in this study, solvent extraction during gasliquidliquid flow in a microchannel was investigated. sodium hydroxide aqueous solution, acetic acid dissolved in nhexane and nitrogen were employed as the aqueous, organic and gaseous phases, respectively. the microchannel was made of glass with a cross sectional dimension of 800×700 µm2. in the twophase mode (without the gas phase), the flow regime was slug flow, while in the threephase flow mode, the flow pattern was a double emulsion (gas in organic in water) flow. by increasing the total fluid flow from 0.005 to 0.020 ml/s, the overall volumetric mass transfer coefficient enhanced on average by 140%. using the gas phase did not always improve the mass transfer coefficient in the microchannel. for example, at a constant liquids flow rate of 0.005 ml/s, increasing the gas flow rate from 0 to 0.1 ml/s, deteriorated the mass transfer coefficient, however, increasing the gas flow rate up to 0.2 ml/s led to augmentation of the mass transfer coefficient.