基本信息
- 项目名称：
- 液相扩散系数测量仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 液相扩散系数是研究传质过程、计算传质速率及化工设计与开发的重要基础数据，本项目用透明毛细管构成液相扩散池，再利用毛细管成像法在液体折射率测量中的技术特点，即用实验方法研究液相扩散过程并测量液相扩散系数。具有以下技术优势：沿毛细管轴向的整个成像区域都可以实时采集折射率数据，液相扩散系数的测量精度高、速度快；用毛细管做扩散池，扩散样品需要量小；成像过程的抗环境干扰能力强，系统稳定性好。
- 详细介绍：
- 液相扩散系数是研究传质过程、计算传质速率及化工设计与开发的重要基础数据,已广泛应用在生物、化工、医学、及环保等新兴行业中。由于液体分子的平均间距远比气体分子小,又不及固体那样有规则排列,所以液相扩散系数的理论描述和实验测量远比气体及固体困难,不同体系的液相扩散数据相当缺乏。目前，液相扩散系数主要依靠实验方法获得，通过间接地测量溶液由于扩散过程形成的浓度随空间和时间的分布，根据描述扩散过程的Fick定律计算出液相扩散系数。从测量扩散过程中溶液浓度分布的实验方法来看，目前存在折射率测量、动态光散射测量、荧光分子示踪测量和放射性元素示踪测量等方法。广泛采用的是折射率测量方法，尤其以折射率测量中的全息干涉法的使用最为普遍。全息干涉法是普通干涉法与全息术结合的实验方法，测量精度高，但对实验装置的稳定性要求也很高。本项目就是用透明毛细管构成液相扩散池，再利用毛细管成像法在液体折射率测量中的技术特点，尝试用实验方法研究液相扩散过程并测量液相扩散系数。毛细管成像法测量液相扩散系数的基本思想，是利用其具有的折射率空间分布测量能力，直接测量出由于扩散过程造成的折射率沿毛细管轴向（定义为Z轴）的空间和时间分布{ni(Zi, ti), i =1,2,3,…}，再由溶液折射率和浓度之间的关联式（可以用理论或实验方法确定），将{ni(Zi, ti), i =1,2,3,…}转化为溶液浓度沿毛细管轴向的空间和时间分布{Ci(Zi, ti), i =1,2,3,…}。用Fick第二定律结合实验数据{ Ci(Zi, ti), i =1,2,3,…}就可以计算出液相扩散系数。采用毛细管成像法测定液相扩散系数，可以期望具有如下技术优势：（1）沿毛细管轴向的整个成像区域都可以实时采集折射率数据，液相扩散系数的测量精度高、速度快；（2）用毛细管做扩散池，扩散样品需要量小；（3）和全息干涉法相比，成像过程的抗环境干扰能力强，系统稳定性好。我们相信，毛细管成像法在测定液相扩散系数中的成功应用，可以在液相扩散系数的测量方面，形成一种从基本测量方法到核心测量技术的完全自主知识产权。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的和基本思路：目前唯一能精确测量液相扩散系数的方法是激光全息干涉法，但无法达到空间分辨能力，为填缺此类空白而设计。 创新点：运用全新的测量原理和测量技术，实现折射率空间测量能力，动态研究液相扩散系数。主要表现在（1）沿毛细管轴向的整个成像区域都可以实时采集折射率数据，液相扩散系数的测量精度高、速度快；（2）用毛细管做扩散池，扩散样品需要量小；（3）和全息干涉法相比，成像过程的抗环境干扰能力强，系统稳定性好。 技术关键：两种液体对接和图像鉴别判断 主要技术指标：测量精度达到10-5 cm2.s-1。
科学性、先进性
- 与目前试验测量方法相比： 1具有折射率空间分布测量能力，能动态研究液相扩散过程； 2仪器能实现放射性微量样品扩散系数的测量； 3采用完全不同的测量原理。其中所涉及原理已申请国家发明专利2项，此方法也已申报相关专利；
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月于获“科技之光—★★大学学生科技节”课外学术科技作品竞赛科技发明制作类特等奖； 2011年6月参加第六届★★省高校青年学术科技节比赛获一等奖； 获专利两项，相关文章在《光学学报》、《光学精密工程》等发表。（见附件）
作品所处阶段
- 产品加工
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 实物产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：动态观测液相扩散过程，测量精度满足 优势：测量速度快，能实现微量液体的测量，系统稳定，分析简单。 试验要求。可广泛应用于高校、科研机构、石油化工等行业。 本产品前期市场为：高等院校、科研机构 产品经济收益预测：实现产品化后能填补国内技术的空白，且易操作，测量精度高，收益可观。
同类课题研究水平概述
- 液相扩散系数是研究传质过程、计算传质速率及化工设计与开发的重要基础数据,已广泛应用在生物、化工、医学、及环保等新兴行业中。由于液体分子的平均间距远比气体分子小,又不及固体那样有规则排列,所以液相扩散系数的理论描述和实验测量远比气体及固体困难,不同体系的液相扩散数据相当缺乏。目前，液相扩散系数主要依靠实验方法获得，通过间接地测量溶液由于扩散过程形成的浓度随空间和时间的分布，根据描述扩散过程的Fick定律计算出液相扩散系数。从测量扩散过程中溶液浓度分布的实验方法来看，目前存在折射率测量、动态光散射测量、荧光分子示踪测量和放射性元素示踪测量等方法。广泛采用的是折射率测量方法，尤其以折射率测量中的全息干涉法的使用最为普遍。全息干涉法是普通干涉法与全息术结合的实验方法，测量精度高，但对实验装置的稳定性要求也很高。本项目就是用透明毛细管构成液相扩散池，再利用毛细管成像法在液体折射率测量中的技术特点，用实验方法研究液相扩散过程并测量液相扩散系数。
