铝酸钠溶液电导在线跟踪仪的开发与应用

论文摘要

对不加晶种的均相成核过程动力学规律的研究,将为解释过饱和铝酸钠溶液分解机理提供更为重要、更为直接的实验依据,由于研究手段的限制,目前对此一研究仍显得相当困难。一般通过对成核前后溶液浊度、浓度、电导等性质的变化来测定反应诱导期,并与经典的均相成核理论相结合,获得过程动力学信息。本文采用电导测量技术,结合溶液均相成核理论,研制开发了铝酸钠溶液电导在线跟踪仪,通过在线检测T1=323K,T2=328K和T3=333K三种温度下,苛性比仅αk≈1.33,苛性钠浓度Na2Ok=50≈110g/L的过饱和铝酸钠溶液均相成核过程中溶液电导随时间变化规律,确定反应诱导期,进而进行相关理论计算,得出反应过程的基本规律。研究得到实验条件下,过饱和铝酸钠溶液均相成核过程中的表观反应级数n≈6～8,表观反应活化能Eα=50.2 kJ/mol,固-液界面能γ≈34～35 mJm-2;临界成核半径rc≈1.5～2.0μm。计算结果表明铝酸钠溶液成核过程为单纯的均相反应机制,且成核速率与溶液相对过饱和度存在较强的依赖关系,整个成核过程属化学控制过程。研究计算结果与现有文献结果相吻合,表明该套仪器既满足铝酸钠溶液均相成核研究过程所要求的精度和准确度,又避免了常规检测方法精度不够,新型多种仪器联用法设备要求高、操作繁冗的缺点,因此,该套仪器在溶液均相成核动力学研究领域具有很好的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 铝酸钠溶液结构性质
• 1.3 铝酸钠溶液结晶机理
• 1.4 铝酸钠溶液均相成核理论
• 1.5 铝酸钠溶液均相成核研究方法
• 1.6 本课题提出
• 第二章 电导在线跟踪仪设计
• 2.1 总体设计方案
• 2.1.1 基本原理
• 2.1.2 设计目标
• 2.1.3 设计框架
• 2.2 电导式传感器设计
• 2.2.1 电导基本概念
• 2.2.2 溶液电导的测定
• 2.2.3 铝酸钠溶液电导传感器设计
• 2.3 铝酸钠溶液电导在线跟踪仪设计
• 2.3.1 硬件配置
• 2.3.2 软件开发
• 2.4 仪器说明
• 2.4.1 设计成果
• 2.4.2 仪器操作方法
• 第三章 铝酸钠溶液均相成核过程研究
• 3.1 实验方案
• 3.1.1 研究目的
• 3.1.2 研究体系
• 3.1.3 研究原理
• 3.2 仪器与药品
• 3.2.1 主要仪器
• 3.2.2 主要试剂
• 3.2.3 实验装置
• 3.3 溶液制备与分析
• 3.3.1 标准溶液配制
• 3.3.2 铝酸钠溶液配制
• 3.3.3 铝酸钠溶液分析
• 3.3.4 铝酸钠溶液均相成核过程实验
• 3.4 反应过程诱导期
• 3.5 固-液界面能
• 3.6 临界成核半径
• 3.7 临界成核功
• 3.8 临界成核分子数
• 3.9 表观成核反应级数
• 3.10 表观活化能
• 3.11 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录 源程序清单
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果