微流控多相传质强化与高效相分离研究

In order to realize the efficient extraction separation process of nuclide, this project presents a novel microfluidic method for the controlled production of G/L/L double emulsions and the enhancement of liquid-liquid extraction process. The effects of the three phase flow rates on the size of the encapsulated microbubble and the thickness of the liquid shell will be systematically studied. The size and structure of the double emulsions would be tuned based on the flowing scaling laws and mathematic models. Then the mass transfer performance of G/L/L multiphase systems will be studied and the mass transfer mechanism will be analyzed. Furthermore, the phase separation behavior will be studied. Finally, the microfluidic separation and analysis integration equipment will be developed. The goal is to develop novel microfluidic methods for gas-liquid-liquid double emulsions as template for enhancement of nuclide extraction process and enrich the basic theory of chemical engineering.

本项目将面向核素高效萃取分离过程，重点研究气液液微分散体系的结构调控及其实现萃取分离过程强化的基本规律及其内在机理。研究的过程首先使用新型的一步法双重并流剪切通道实现气液液双乳液的制备，进一步研究气液液双乳液的尺寸和结构的调控规律，深入分析双乳液的形成机制并建立数学模型，实现乳液结构和尺寸的可控调节。进而采用萃取体系调整通道结构以实现气液液双乳液的可控制备，在此基础上发展测定体系中液液相间传质系数的方法，研究微气泡强化传质过程的机理。进一步，设计在线相分离结构，研究气液液微分散体系的高效相分离机制。在以上基础研究指导下，进行微流控分离分析一体化样机的设计、加工和调试。研究目的旨在探讨气液液微分散体系强化核素萃取过程的基本规律，丰富微尺度条件下多相复杂体系流动和传递过程的基本理论，为发展新型高效的过程和设备、实现核素高效萃取分离过程提供基础。

本项目面向核素高效萃取分离过程，重点研究气液液微分散体系的结构调控及其实现萃取分离过程强化的基本规律及其内在机理。研究的过程首先使用新型的一步法双重并流剪切通道实现气液液双乳液的制备，进一步研究气液液双乳液的尺寸和结构的调控规律，深入分析双乳液的形成机制并建立数学模型，实现乳液结构和尺寸的可控调节。进而采用萃取体系调整通道结构以实现气液液双乳液的可控制备，在此基础上发展测定体系中液液相间传质系数的方法，提出了微气泡强化传质过程的机理。进一步，设计在线相分离结构，研究气液液微分散体系的高效相分离机制。在以上基础研究指导下，进行微流控分离分析一体化样机的设计、加工和调试。