相际传递过程中温度或浓度不均匀分布可使近界面流体产生差异,并以此引发界面对流:密度梯度驱动的Rayleigh对流及表面张力梯度驱动的Marangoni对流。在气液传质领域,界面对流能够在不依靠外部能量的情况下加速流体微元的表面更新速率,促进不同浓度的流体进行混合,能够增强传质过程,对化工单元操作有重要意义。文中利用纹影系统记录了气液传质装置中的二维传质图像,分别定性分析了Rayleigh对流、Marangoni对流以及Rayleigh-Bénard-Marangoni(RBM)对流。对传质纹影图像进行定量分析后,进一步研究Rayleigh对流的引发与发展,并表征了界面对流对传质过程的影响。此外,首次获取了RBM对流在液层主体中的浓度场,探讨了其对流结构及两种不稳定效应间的相互作用。液层的主视纹影图像表明:在CO2吸收或解吸的初期,气液界面下方因溶质梯度形成的均匀暗条纹将随着分子扩散逐步向液层主体渗透,并在驱动力克服流体粘滞阻力后出现条纹的变形,继而形成对流胞。密度差异驱动的Rayleigh对流在向主体运动的过程中逐步发展与汇聚,并形成其典型的羽状对流结构。表面张力差异驱动的Marangoni对流由小的涡状元胞进行聚合与发展,并在浮力的作用下形成界面环流结构。有机水溶液解吸过程中的RBM对流引发后,在界面下方形成了较小流元胞在融合与发展中变大,并逐步向液相主体发展,兼具了两种对流效应的对流结构特征。定量分析结果表明:吸收过程中界面浓度的横向差异不仅影响了Rayleigh对流的引发,且相应的界面张力梯度在对流发展过程中促进了对流胞的融合。Rayleigh对流向主体发展的过程促进了流体的混合降低了液相传质阻力,以真实的浓度差异为传质推动力计算了吸收过程中传质系数的变化,结果表明界面对流对气液传质过程有明显的增强作用。在有机水溶液解吸中,Rayleigh效应与Marangoni效应共同作用形成RBM对流,界面流体表面张力梯度表明,对流胞中心处较大的张力梯度驱动着两侧的近界层流体进入元胞,加速了流体的表面更新,且对流胞在密度梯度的驱动下向主体发展,促进了流体混合,明显的降低了液层传质阻力,增强了传质过程。