【摘 要】
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微流控技术具有优异的界面控制能力,能够可控制备高度单分散的微米级液滴,同时,微设备内流体流动高度有序,停留时间分布窄、传质与传热距离短且过程均匀。以上优点使得微结构设备内的传质与传热过程相较传统宏观设备内得到大幅强化,同时更便于对传质、传热与流动过程进行精确的机理研究。在这一背景下,微萃取技术应运而生。目前,如何实现液—液两相的快速分相是限制将微萃取技术推向工业应用的关键所在之一。本论文针对微尺度
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微流控技术具有优异的界面控制能力,能够可控制备高度单分散的微米级液滴,同时,微设备内流体流动高度有序,停留时间分布窄、传质与传热距离短且过程均匀。以上优点使得微结构设备内的传质与传热过程相较传统宏观设备内得到大幅强化,同时更便于对传质、传热与流动过程进行精确的机理研究。在这一背景下,微萃取技术应运而生。目前,如何实现液—液两相的快速分相是限制将微萃取技术推向工业应用的关键所在之一。本论文针对微尺度下的分相机理和分相性能进行了系统化的研究。设计加工了一种T型微分相器用以实现快速在线分相。通过调节分相器壁面性质,实现了从依靠重力分相到依靠浸润性差别分相的过渡。分别针对不同机理下的分相过程,考察了流体分散尺寸、界面张力、流体流量、分相器尺寸和分相通道浸润性等对分相性能的影响。分相器直径为1000μm,两相相比为1时,完全分相的分散相流量范围可达0-1000μL/min,能够在不失去微结构设备体积微小这一优势的前提下,覆盖微结构系统中常见的传质与流动过程的流量范围。最后,建立了统一的数学模型用于描述重力分相器和浸润性分相器中实现完全分相的必要条件。
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