超声场对甘草酸浸取相平衡的影响与机理分析

论文摘要

超声波是一种高频械波,利用超声振动、超声空化能有效强化传质、传热,改变物理化学相平衡,加快化学反应速率。目前超声浸取过程的研究仍停留在加快过程速率及增大微观机械接触面积的层面上,与超声场强化分离过程的工艺性研究比较,超声场强化分离过程的机理性研究工作还是初步的,多处于定性讨论的阶段,超声影响浸取等过程相平衡的热力学微观机理问题也尚处于探索阶段。本文以甘草中有效成分甘草酸为实验对象,研究超声场对甘草／水体固-液体系浸取平衡的影响。测定了超声场条件下甘草酸浸出过程的动力学曲线,讨论了超声功率（50W-250W）和温度（30℃-80℃）对浸取平衡条件下浸出物浓度的影响。实验结果表明,随着温度的升高和超声功率的增大,平衡浸出物浓度呈上升趋势。无超声场下,随着温度由30℃升高到70℃,平衡时浸出物浓度由0.913mg/ml增至1.081mg/ml,这表明温度改变了原有的相平衡；超声场作用下的平衡浸出物浓度比无超声场同温度下的一般浸取过程的平衡浸出物浓度高,超声功率为250W时,浓度增大至1.270mg/mL,这表明超声场破坏了原有的平衡。在定域浸取的假定条件下,从能量公设的角度出发,由统计热力学理论进一步分析了超声场改变浸取相平衡的机理,得到了超声场中被浸取分子比基准态分子获得更多的能量是强化浸取的主要原因,这正是超声场的“聚能效应”对固-液取系统能够强化浸取的本质所在。利用宏观热力学理论建立了超声场下恒温二元体系的热力学相平衡模型,得到了一个可以描述组分活度的自然对数与声源声功率的函数关系的线性方程1nx2Pe/x2O=K·Pw,计算得到的甘草酸平衡浸出浓度浓度与实验测定值非常吻合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 超声波技术的发展
• 1.2 超声在化学化工中的应用
• 1.2.1 超声在有机合成方面的应用
• 1.2.2 超声在高分子降解和聚合方面的应用
• 1.2.3 超声在电化学方面的应用
• 1.2.4 超声在环境化学方面的应用
• 1.2.5 超声在提取分离技术方面的应用
• 1.3 超声提取分离技术在我国中药领域中应用的发展历程
• 1.4 超声对相平衡影响的研究
• 1.5 超声波作用原理
• 1.5.1 超声空化与空化阈值
• 1.5.2 超声空化效应对天然植物中有效成分的作用
• 1.6 本文的主要工作
• 第2章 超声场对甘草酸浸取相平衡的影响
• 2.1 实验材料及仪器
• 2.2 标准曲线的绘制
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 温度对甘草酸浸取的相平衡的影响
• 2.3.2 超声场介入对甘草酸浸取平衡的影响
• 2.3.3 超声场功率对甘草酸浸取平衡的影响
• 2.3.4 恒温条件下超声场功率对甘草酸浸取平衡的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 超声场影响浸取相平衡的机理分析及模型建立
• 3.1 一般外场中浸取平衡方程式
• 3.2 超声场强化浸取的机理分析
• 3.3 超声场聚能效应的具体作用机理
• 3.4 超声场中热力学模型的建立
• 3.5 本章小结
• 结论
• 创新点
• 参考文献
• 附录
• 符号
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢