攪拌

將兩種性質(zhì)不同、但互相溶解的物料加入攪拌設(shè)備后,首先是兩種物料被破碎成塊團(tuán)(或稱溶質(zhì)團(tuán)、濃度斑),并彼此摻合起來,這些塊團(tuán)是不規(guī)則的,塊團(tuán)的尺寸隨攪拌過程的進(jìn)行而逐漸減小;同時這兩種物料間的擴(kuò)散將通過塊團(tuán)的邊界進(jìn)行,邊界處的組成先發(fā)生變化,逐漸擴(kuò)展至塊團(tuán)內(nèi)部,zui終達(dá)到兩種物料的分子級混合。若液體先不被打碎成小塊團(tuán)、形成大量接觸面,擴(kuò)散過程就會進(jìn)行得很慢;然而若沒有擴(kuò)散過程,即使長時間連續(xù)不斷地攪拌也不能獲得分子級均一的混合物。由此可見,破碎和擴(kuò)散是整個均勻混合進(jìn)程中兩種不同性質(zhì)的過程。前者是減小塊團(tuán)的尺寸,后者是消除混合物相鄰區(qū)域之間濃度上的差異,所以這兩者需要用不同的物理量來描述。在上述混合過程中,其初始階段是在攪拌的剪切和對流作用下,物料被打碎和分散。從微觀上看,兩種物料仍沒有混合,仍是兩種物料分子各自聚集在一起(除塊團(tuán)邊緣外)。該階段稱為宏觀混合階段。這之后,混合進(jìn)入分子擴(kuò)散階段,并隨擴(kuò)散過程的進(jìn)行,塊團(tuán)尺寸不斷減小,直到兩種物料達(dá)到分子級混合。這一階段,稱為微觀混合階段。

固液攪拌設(shè)備的設(shè)計

(1)設(shè)計要點固液體系的表現(xiàn)形式一般要比氣液體系復(fù)雜得多,通?？梢苑譃楹唵喂腆w和復(fù)雜固體來討論。

所謂簡單固體就是可以用 Zwietering關(guān)聯(lián)式描述其行為的固體,這種體系的行為通常只受固體粒子的尺寸、密度、體積分率、尺寸分布的影響。

復(fù)雜固體行為是指固體的表面化學(xué)和粒子本身的表面物理問題控制了粒子行為的過程這些表面化學(xué)因素包括偶極作用、離子效應(yīng)、極化效應(yīng)、pH值和其他化學(xué)效應(yīng);表面物理問題包括團(tuán)聚、絮凝、表面電荷、多層吸附、黏結(jié)等。這些因素的共同作用,控制著固液體系的結(jié)構(gòu)和流變行為

簡單固體懸浮體系的混合流型類似于單相混合,所需混合功率也接近于單相混合。在固體含量比較低時,通常不影響功耗;當(dāng)固體含量比較高時,黏度會顯著增加,從而改變體系的流動區(qū)進(jìn)入層流區(qū),這樣功耗就會增加。有時候,當(dāng)固體含量比較高時,如達(dá)到50%~80%,體系會轉(zhuǎn)換成剪切增稠體系,這樣功耗就會大幅度增加。

簡單固體懸浮的設(shè)計目標(biāo)通常是完全離底懸浮,以提供完全的接觸表面和穩(wěn)定操作。但有時候希望消除粒子分布的效應(yīng),就會以完全均勻分布為設(shè)計目標(biāo)。離底懸浮轉(zhuǎn)速與釜底的結(jié)構(gòu)及釜底附近的流況關(guān)系很大,釜太大或攪拌器太小,粒子就容易沉積在釜底。如果把攪拌器接近于釜底安裝則有利于降低懸浮轉(zhuǎn)速,但如使用多個攪拌器通常并沒有幫助,有時反而起到相反的效果。

粒子的形成可以是化學(xué)反應(yīng)通過沉析或成核的結(jié)果。形成的粒子可以繼續(xù)增長或溶解消失。因此粒子的尺寸分布會直接影響化學(xué)反應(yīng)和溶解速率。由于小粒子具有較高的比表面積,因而小粒子通常比大粒子的活性高得多。