在气升式内环流反应器(ILAR)的实验装置中,分别添加不同的表面活性物质于牛顿流体(去离子水)和非牛顿流体(羧甲基纤维素钠水溶液,CMC)中,研究了气-液体系的流体力学特性和传质性能,并在理论上对实验结果进行了分析。 向空气-水体系中添加微量醇类物质(乙醇、叔丁醇、季戊四醇)可以显著强化ILAR中的气-液传质性能,其原因是添加微量醇类物质会改变气-液两相的界面状态,从而抑制了气泡间的聚并行为。但是,这种抑制气泡聚并的作用只存在于一定的醇浓度范围内,超过某一极限浓度时,氧的液相体积传质系数会有所降低。关于气含率的研究结果表明,当表观气速提高时,含醇体系和去离子水体系的气含率都增加;在相同的表观气速下,添加醇体系的气含率明显高于去离子水体系。此外,添加电解质氯化钙也会提高氧的液相体积传质系数,本文从离子强度的角度对其抑制气泡聚并,强化气-液传质的机理进行了分析。 非牛顿流体CMC水溶液的实验结果表明:与牛顿流体相比,非牛顿流体中气-液传质性能降低,并且随着黏度的增加而明显降低,这是由于黏度的增加会使Taylor泡的尾流更趋于稳定,降低了液相扰动,从而有利于气泡间发生聚并现象。向非牛顿流体中添加醇类物质也会影响气-液传质性能,其影响作用和聚合物的含量有关:对于聚合物含量低的非牛顿流体,添加微量醇可以强化气-液传质;聚合物含量高的非牛顿流体,微量醇的加入反而不利于气-液间传质过程。无论聚合物含量高低的非牛顿流体,添加电解质均会使液相体积传质系数k_Lα值有显著的提高。另外,随着黏度的增加,非牛顿流体在ILAR上升管中的气含率变化不大,而在下降管中气含率有所提高。