实验设计：xx分子扩散系数测定
实验设计：丙酮分子扩散系数测定
一、实验原理
扩散属于由于分子扩散所引起的质量传递，扩散系数在工业中是一项十分重要的物性指标。
在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体A，该组分通过静止气层Z扩散至管口被另一头气流B带走。紧贴液面上方组分A的分压为液体A在一定温度下的饱和蒸汽压，管口处A的分压可视为零，组分A的汽化使扩散距离Z不断增加。记录时间t与Z的关系即可计算A在B中的扩散系数。
液体A通过静止气体层的扩散为单相扩散，此时传递速率：
N A =D/(RTZ) ·P/P
Bm
·(P
A1
－P
A2
) 可写成:
N A =ρ/RT·D/Z·ln(P
B2
/P
B1
) (a)
设S为细管的截面积，ρ为液体A密度。在dt时间内汽化的液体A的量应等于液体A扩散出管口的量，即
SN
A dt=ρSdZ/N
A
或:
N A =ρ/M
A
·dZ/dt (b)
二、计算公式
T形管：
横管为两端开口的普通玻璃管，用于气体流通；竖管为下端封口的毛细管，用于盛放丙酮溶液(丙酮为被测气体)，由于使用了毛细管，可以将被测气体的扩散视为一维的竖直扩散。
真空泵：
可生成20-60kPa的负压，使毛细管中扩散出的气体迅速离开管口，以保证管口处被测气体浓度不变(接近零)。
游标卡尺：
实验中使用精度为0.1mm的游标卡尺，可以通过显微镜对毛细管内的液位进行测量。
显微镜：
由于游标卡尺刻度较密，且置于水浴箱中，要借助显微镜进行读数。
水浴箱：
毛细管浸于水浴池中，使毛细管内液体保持恒温。另外，温度高时扩散较快，可加快实验速度。实验中要求设定为50度。
系统时钟：可成倍加快实验速度，减少实验中的等待时间。
扩散系数：D=BρRT/(2M A P) ·1/ln(P B2/P B1)
ρ—丙酮密度，797kg/m3；
T—扩散温度，实验中要求设定为232K；
—丙酮分子量，58.05；
M
A
P—大气压，100kPa；
P B2—空气在毛细管出口处的分压，可视为P；
P B1—空气在毛细管内液面处的分压，P B1=P-P A*，P A*为丙酮的饱和蒸气压，232K时P A*=50kPa；
B—以时间t为横坐标，Z2为纵坐标作图得到的直线的斜率。
实验时每隔10-15分钟测量一次扩散距离Z的数据，以Z2为纵坐标，时间为横坐标作图可得到B，将所有数据带入计算公式即可求得扩散系数。
三、注意事项
1.开始测量数据后，不要改变水浴温度，温度对扩散速率有影响。
2.测量时真空泵要一直开启。
3.计算时要注意单位的统一。
试验步骤：
进入实验后，水浴加热器与真空泵均未开启，鼠标点击两个红色开关即可打开相应的设备。
打开水浴加热器后，点击显示仪表盘可出现温度设置窗口，将温度设定为50度。
仪表盘默认显示的是当前实际温度，要察看或改变设定温度应按下右侧的“调节”按钮。仪表盘将显示设定温度的同时，设定温度的个位或十位处于闪动状态，闪动状态的数字可以调节，再次按下“调节”按钮可以切换闪动位。
仪表盘右上方的“升高”与“降低”两个按钮可以对闪动数字进行调节。
调节完成后按下“设定”按钮即可切换到实际温度显示。
调节状态下，若30秒不进行任何操作，将自动切换回实际温度显示。
主界面的水浴温度显示盘下有3个温度指示灯，它们是用来指示水浴加热器工作状态的。
黄灯闪烁说明实际温度已高于设定值，正在降温。
红灯闪烁说明实际温度还未达到设定值，正在加热。
绿灯闪烁说明实际温度已达到设定值，正在保温。
点击真空泵的显示仪表盘也可出现设置窗口，不过实验中只是要保证气体流动顺畅，故实际上不需要对其进行调节，只要将泵打开即可。
仪表盘显示的是真空泵设定的压力，右侧的两个按钮可对真空泵压力进行调整，点击一次调整10kPa。
确定水浴温度达到50度、真空泵打开后，即可开始测量实验数据。鼠标点击主界面上的显微镜即可出现显微镜的观测窗口。
第1次打开显微镜的观测窗口时，由于显微镜还没有对准毛细管的液面，故看不见液面与卡尺。通过点击右上侧框格中的4个按钮，
通过点击右上侧框格中的4个按钮，可以将显微镜对准液面。
找到弯液面后，点击右下方框格中的两个按钮，将卡尺对准弯液面，有时需要再调节显微镜，找到游标卡尺对应的刻度，读取卡尺数据。
注意：卡尺度数减去10cm才是扩散高度Z，因毛细管顶端对应的刻度是10cm。读取扩散高度Z的同时，还要读取时间t，t直接在主界面上读取即可。
向上拖动时间下的滑块可以成倍加快实验速度，在两次测量的中间等待时可以适当加快速度。
若经过授权，可以自动记录数据。
实验要求连续测量10组以上数据，每隔10-15分钟量一组。
点击主界面左侧的数据处理，可以进入实验数据部分，通过自动或手动添入测量数据。
授权后点击主界面下方自动记录按钮即可自动将数据填入表格。
若要手动记录数据，点击表格中的相应区域，在表格中输入数据，输完一组数据后按回车键确认。
注意：按回车键前要保证该组数据的完整性，若缺少任意一项数据，该组数据将不被记录。不按回车键数据也将不被记录。
确认数据记录完整后，点击数据处理界面上方的数据作图及计算，对数据进行处理。
点击自动作图后可对测量数据进行最小二乘法回归处理。
作图后，利用已给出的公式即可算得扩散系数，将结果填入公式后的文本框即可打印实验报告，授权后也可自动进行计算。
公式中所用到的参数可在实验设备参数中查到。
氯离子扩散系数测定方法492法
混凝土氯离子扩散系数快速测定方法 北欧试验方法 NT BUILD 492 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
氯离子扩散实验—北欧实验方法 NT BUILD 492 1.范围 本过程可以从非稳态迁移实验确定混凝土、砂浆或者水泥基修补的材料中氯化物的迁移系数. 2.适用领域 本实验方法适用于在实验室中成型或者从建筑物上钻取的试样.氯离子迁移系数的方法是测量被测材料对氯离子渗透的电阻.这种非稳态下的迁移系数不能直接与从其他实验方法获得的氯化物的扩散系数相比较,例如非稳态下的浸渍实验或者稳态下的迁移实验. 3.参考文献 ① NT BUILD 201,“Concrete:Making and curing of moulded test specimens for strength tests”,2nd ed.,Approved 1984-05. ②NT BUILD 202,“Concrete,hardened:Sampling and treatment of cores for strength tests”,2nd ed.,Approved 1984-05. ③NT BUILD 208,“Concrete,hardened:Chloride content”,2nd ed.,Approved 1984-05. ④Tang,L and Soensen,H.E.,“Evaluation of the Rapid Test Methods for Chloride Difficient of Concrete,NORDTEST Project No.1388-98”,SP Report 1998:42,SP Swedish National Testing and Research Institute,Boras,Sweden,1998. 4.定义 迁移:离子在外加电场作用下的运动. 扩散:分子或离子在浓度梯度的作用下的一种运动,确切的说是化学电势,即从一个高的浓度区到一个底的浓度区. 5.取样 该实验方法需要直径为100mm、厚度为50mm的圆柱形试样,该试样可以从成型的圆柱试件上或至少为100mm的芯样上切割得到.该圆柱形或芯样应该各自满足在NT BUILD 201和NT BUILD 202中所描述的条件.在实验中需要三个试件. 6.实验方法 6.1原理 在试件的轴向上利用外部的电势能迫使试件外部的氯离子向试件内部迁移。经过一段时间后，将该试件沿轴向方向劈裂，在新劈开的断面上喷射硝酸银溶液，从生成的可见的白
试验设计分子扩散系数测定
实验设计：丙酮分子扩散系数测定 一、实验原理 扩散属于由于分子扩散所引起的质量传递，扩散系数在工业中是一项十分重要的物性指标。 在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体A，该组分通过静止气层Z扩散至管口被另一头气流B带走。紧贴液面上方组分A的分压为液体A在一定温度下的饱和蒸汽压，管口处A的分压可视为零，组分A的汽化使扩散距离Z不断增加。记录时间t与Z的关系即可计算A在B中的扩散系数。 液体A通过静止气体层的扩散为单相扩散，此时传递速率： N=D/(RTZ) ·P/P·(P－P) 可写成: A2AA1Bm N=ρ/RT·D/Z·ln(P/P) (a) B1AB2设S为细管的截面积，ρ为液体A密度。在dt时间内汽化的液体A的量应等于液体A扩散出管口的量，即 SNdt=ρSdZ/N 或: AA N=ρ/M·dZ/dt AA (b) 二、计算公式 T形管： 横管为两端开口的普通玻璃管，用于气体流通；竖管为下端封口的毛细管，用于盛放丙酮溶液(丙酮为被测气体)，由于使用了毛细管，可以将被测气体的扩散视为一维的竖直扩散。． 真空泵： 可生成20-60kPa的负压，使毛细管中扩散出的气体迅速离开管口，以保证管口处被测气体浓度不变(接近零)。 游标卡尺： 实验中使用精度为0.1mm的游标卡尺，可以通过显微镜对毛细管内的液位进行测量。 显微镜： 由于游标卡尺刻度较密，且置于水浴箱中，要借助显微镜进行读数。
水浴箱： 毛细管浸于水浴池中，使毛细管内液体保持恒温。另外，温度高时扩散较快，可加快实验速度。实验中要求设定为50度。 系统时钟：可成倍加快实验速度，减少实验中的等待时间。 扩散系数：D=BρRT/(2MP) ·1/ln(P/P)B1AB23；797kg/m ρ—丙酮密度，T—扩散温度，实验中要求设定为232K； M—丙酮分子量，58.05；A P—大气压，100kPa； P—空气在毛细管出口处的分压，可视为P；B2**为丙酮的饱和蒸气压，P=P-P —空气在毛细管内液面处的分压，P，P AB1B1A*=50kPa；时P232K A2为纵坐标作图得到的直线的斜率。Z B—以时间t为横坐标，2为纵坐标，时间的数据，以Z实验时每隔10-15分钟测量一次扩散距离Z 为横坐标作图可得到B，将所有数据带入计算公式即可求得扩散系数。 三、注意事项 1.开始测量数据后，不要改变水浴温度，温度对扩散速率有影响。 2.测量时真空泵要一直开启。 3.计算时要注意单位的统一。 试验步骤： 进入实验后，水浴加热器与真空泵均未开启，鼠标点击两个红色开关即可打开相应的设备。． 打开水浴加热器后，点击显示仪表盘可出现温度设置窗口，将温度设定为50度。仪表盘默认显示的是当前实际温度，要察看或改变设定温度应按下右侧的“调节”按钮。仪表盘将显示设定温度的同时，设定温度的个位或十位处于闪动状态，闪动状态的数字可以调节，再次按下“调节”按钮可以切换闪动位。 仪表盘右上方的“升高”与“降低”两个按钮可以对闪动数字进行调节。 调节完成后按下“设定”按钮即可切换到实际温度显示。 调节状态下，若30秒不进行任何操作，将自动切换回实际温度显示。 主界面的水浴温度显示盘下有3个温度指示灯，它们是用来指示水浴加热器工作状态的。 黄灯闪烁说明实际温度已高于设定值，正在降温。 红灯闪烁说明实际温度还未达到设定值，正在加热。 绿灯闪烁说明实际温度已达到设定值，正在保温。 点击真空泵的显示仪表盘也可出现设置窗口，不过实验中只是要保证气体流动顺畅，故实际上不需要对其进行调节，只要将泵打开即可。 仪表盘显示的是真空泵设定的压力，右侧的两个按钮可对真空泵压力进行调整，点击一次调整10kPa。 确定水浴温度达到50度、真空泵打开后，即可开始测量实验数据。鼠标点击主界面上的显微镜即可出现显微镜的观测窗口。 第1次打开显微镜的观测窗口时，由于显微镜还没有对准毛细管的液面，故看不见液面与卡尺。通过点击右上侧框格中的4个按钮，
实验：水分子扩散系数
《计算材料学》实验讲义 实验二：分子动力学模拟-水分子扩散系数 一、前言 分子动力学模拟的基本思想是将物质看成是原子和分子组成的粒子系统（many-body systems ），设置初始位能模型，通过分析粒子的受力状况，计算粒子的牛顿运动方程，得到粒子的空间运动轨迹，可以求得复杂体系的热力学参数以及结构和动力学性质。分子动力学模拟的理论是统计力学中的各态历经假说(Ergodic Hypothesis)，即保守力学系统从任意初态开始运动，只要时间足够长，它将经过相空间能量曲面上的一切微观运动状态，系统力学量的系综平均等效力学量的时间平均，因此可以通过计算系综的经典运动方程来得到力学量的性质。比如，由N 个粒子组成的系综的势能计算函数为： int U U U VDW += (1-1) VDW U 表示粒子内和粒子之间的Van der Waals 相互作用；int U 表示粒子的内部势能（键角弯曲能，键伸缩能、键扭转能等）；根据经典力学方程，系统中第i 个粒子的受力大小为： U k z j y i x U F i i i i i ??? ? ????+??+??-=-?= (1-2) 那么第i 个粒子的加速度可以通过牛顿第二定律得到： ()()i i i m t F t a = (1-3) 由于体系有初始位能，每个粒子有初始位置和速度，那么加速度对时间进行积分，速度对时间积分就可以获得各个任意时刻粒子的速度和位置： i i i a v dt d r dt d ==22 (1-4) t a v v i i i +=0 (1-5) 2002 1t a t v r r i i i i ++= (1-6) i r 和v 分别是系统中粒子t 时刻的位置和速度，0i r 和0i v 分别是系统中粒子初始时刻的位置和速度。依据各态历经假说，可获得任意物理量Q 的系综平均，因此得到体系的相关性质：
气体扩散系数测定实验
实验原理 扩散属于由于分子扩散所引起的质量传递，扩散系数在工业中是一项十分重要的物性指标。 在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体A，该组分通过静止气层Z扩散至管口被另一头气流B带走。紧贴液面上方组分A的分压为液体A在一定温度下的饱和蒸汽压，管口处A的分压可视为零，组分A的汽化使扩散距离Z不断增加。记录时间t与Z的关系即可计算A在B中的扩散系数。 液体A通过静止气体层的扩散为单相扩散，此时传递速率： N A =D/(RTZ) ·P/P Bm ·(P A1 －P A2 ) 可写成: N A =ρ/RT·D/Z·ln(P B2 /P B1 ) (a) 设S为细管的截面积，ρ为液体A密度。在dt时间内汽化的液体A的量应等于液体A扩散出管口的量，即 SN A dt=ρSdZ/N A 或: N A =ρ/M A ·dZ/dt (b) 设备介绍
实验主界面如下图所示 计算公式 T形管： 横管为两端开口的普通玻璃管，用于气体流通；竖管为下端封口的毛细管，用于盛放丙酮溶液(丙酮为被测气体)，由于使用了毛细管，可以将被测气体的扩散视为一维的竖直扩散。 真空泵： 可生成20-60kPa的负压，使毛细管中扩散出的气体迅速离开管口，以保证管口处被测气体浓度不变(接近零)。 游标卡尺： 实验中使用精度为0.1mm的游标卡尺，可以通过显微镜对毛细管内的液位进行测量。 显微镜： 由于游标卡尺刻度较密，且置于水浴箱中，要借助显微镜进行读数。 水浴箱： 毛细管浸于水浴池中，使毛细管内液体保持恒温。另外，温度高时扩散较快，可加快实验速度。实验中要求设定为50度。 系统时钟：
可成倍加快实验速度，减少实验中的等待时间。 扩散系数：D=BρRT/(2M A P) ·1/ln(P B2/P B1) ρ—丙酮密度，797kg/m3； T—扩散温度，实验中要求设定为232K； M —丙酮分子量，58.05； A P—大气压，100kPa； P B2—空气在毛细管出口处的分压，可视为P； P B1—空气在毛细管内液面处的分压，P B1=P-P A*，P A*为丙酮的饱和蒸气压，232K时P A*=50kPa； B—以时间t为横坐标，Z2为纵坐标作图得到的直线的斜率。 实验时每隔10-15分钟测量一次扩散距离Z的数据，以Z2为纵坐标，时间为横坐标作图可得到B，将所有数据带入计算公式即可求得扩散系数。 注意事项
页岩储层气体扩散系数的测定技术要求(标准状态：即将实施)
I C S75.010 E11 中华人民共和国国家标准 G B/T39539 2020 页岩储层气体扩散系数的 测定技术要求 T e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s f o r d e t e r m i n a t i o no f g a s d i f f u s i o n c o e f f i c i e n t i n s h a l e r e s e r v o i r 2020-11-19发布2021-06-01实施 国家市场监督管理总局
目 次 前言Ⅰ 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 方法提要1 5 仪器设备与材料1 6 样品的制备2 7 测定步骤及要求2 8 数据处理4 9 数值修约4 10 精密度4 11 实验结果数据4 附录A (资料性附录) 页岩储层气体扩散系数测定实验报告5 附录B (资料性附录) 扩散系数计算公式推导6 G B /T 39539 2020
前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本标准由全国天然气标准化技术委员会(S A C/T C244)提出并归口三 本标准起草单位:中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司页岩气研究院二中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院二中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院二中国石化石油工程技术研究院二中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院二中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院二中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司二中海油研究总院有限责任公司三本标准主要起草人:李武广二吴建发二胡志明二周玉萍二端祥刚二杨文新二张德良二张鉴二岳文翰二邓晓航二白玉湖二庞伟二郑强二万欢二王宇蓉二包友书三
扩散系数计算
扩散系数 费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为5 2 10/m s -。通常对于二元气体Ａ、B 的相互扩散，Ａ在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即AB BA D D D ==。 表７－１给出了某些二元气体在常压下（5 1.01310Pa ?）的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒（Fuller ）等提出的公式： 1/31/32 [()()]A B D P v v = +∑∑ （７－１９） 式中，D －Ａ、B 二元气体的扩散系数，2 /m s ； P －气体的总压，Pa ； T －气体的温度，Ｋ； A M 、 B M －组分Ａ、B 的摩尔质量，/kg kmol ； A v ∑、B v ∑－组分Ａ、B 分子扩散体积，3 /cm mol 。 一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表７－２种直接列出。 5 1.01310Pa ?
式７－１９的相对误差一般小于１０％。 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也体的扩散系数要比气体的小得多，其量级为9 2 10/m s -。表７－３给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 对于很稀的非电解质溶液（溶质Ａ＋溶剂Ｂ），其扩散系数常用Wilke-Chang 公式估算： 15 0.6()7.410 T B AB A M T D V -φ=?μ 2/m s （７－２１） 式中，AB D －溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），2 /m s ； T －溶液的温度，Ｋ； μ－溶剂Ｂ的粘度，.Pa s ； B M －溶剂Ｂ的摩尔质量，/kg kmol ； φ－溶剂的缔合参数，具体值为：水；甲醇；乙醇；苯、乙醚等不缔合的溶剂为； A V －溶质A 在正常沸点下的分子体积，3/cm mol ，由正常沸点下的液体密度来计算。 若缺乏此密度数据，则可采用Tyn-Calus 方法估算： 1.048 0.285c V V =，其中c V 为物质的临界
扩散系数计算
7、2、2扩散系数 费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量,它表达某个组分在介质中扩散的快慢,就是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度与压力有关,其量级为5 2 10/m s -。通常对于二元气体Ａ、B 的相互扩散,Ａ在B 中的扩散系数与B 在A 中的扩散系数相等,因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示,即AB BA D D D ==。 表７－１给出了某些二元气体在常压下(5 1.01310Pa ?)的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的由富勒(Fuller)等提出的公式 : 1/31/32 [()()]A B D P v v = +∑∑ (７－１９) 式中,D －Ａ、B 二元气体的扩散系数,2 /m s ; P －气体的总压,Pa ; T －气体的温度,Ｋ; A M 、 B M －组分Ａ、B 的摩尔质量,/kg kmol ; A v ∑、B v ∑－组分Ａ、B 分子扩散体积,3 /cm mol 。 一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加与得到,某些简单物质则在表７－２种直接列出。 5 1.01310Pa ?
式７－１９的相对误差一般小于１０％。 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也体的扩散系数要比气体的小得多, 其量级为92 10/m s -。表７－３给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 对于很稀的非电解质溶液(溶质Ａ＋溶剂Ｂ),其扩散系数常用Wilke-Chang 公式估算: 15 0.6()7.410 T B AB A M T D V -φ=?μ 2/m s (７－２１) 式中,AB D －溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数(也称无限稀释扩散系数),2 /m s ;
气体扩散系数的测定
气体扩散系数的测定和计算 实验目的 1. 了解和掌握气体扩散系数测定的一般方法 2. 测定并计算气体扩散系数 实验原理 气体的扩散系数与系统的温度、压力以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关。测定二元气体扩散系数的常用方法有蒸发管发、双容积法、液滴蒸发法等。这里以蒸发管法为例进行说明。下图所示为蒸发管法测定气体扩散系数的装置。 将此装置置于恒温、恒压的系统内。测定时，将液体A 注入圆管的底部，使气体B 徐徐地流过关口。圆管中待测组分A 汽化并通过气层B ，组分A 扩散到管口处即被气体B 带走，使得管口处的浓度很低，可认为p A2为0，而液面处组分A 的分压p A1为在测定条件下的组分A 饱和蒸汽压。此过程可近似看作稳态过程。 若气体B 不能溶解于液体A 中，则该过程为组分A 通过停滞组分B 的稳态扩散过程。则组分A 的扩散通量为 )(21A A BM AB A p p zp RT p D N -?= 对组分A 物料衡算得 A A A M Ad N dzA θρ= 整理得
θ ρd dz M N A A A = 又该过程为稳态过程则有 θ ρd dz M p p zp RT p D N A A A A BM AB A =-?= )(21 对上式积分得 ?? -=z z A A A AB BM A zdz p p pM D RTp d 0)(210ρθθ 得 2)(2 0221z z p p pM D RTp A A A AB BM A --=ρθ 也即 2)(2 0221z z p p M p RTp D A A A BM A AB --=θρ 测定时，可记录一系列时间间隔与z 的对应关系，便可由上式计算出气体的扩散系数D AB 。 实验装置 1-加热器开关 2-真空泵开关 3-空气泵 4-水浴 5-温度计 6-加热器控制器 7-毛细管 8-游标卡尺 9-显微镜
反渗透膜及水分子内的扩散过程的分子模拟研究
《反渗透膜在海水淡化领域的应用及相关分子模拟研究》综述 一、背景概述 在世界上很多国家和地区，水资源短缺是限制社会经济可持续发展的一个重要因素，由于海水资源储量丰富，海水淡化是解决水资源问题的重要途径，随着社会对节能和环境保护需求的逐渐加深，具有节能和环保特点的膜分离技术受到越来越多的关注，其应用也越来越广泛。各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种，是50年代为海水淡化而提出的，是海水淡化的主要过程之一，同时为缓解我国淡水资源紧缺的现状，海水淡化技术的研究发展日益得到研究学者的关注，因而反渗透膜作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域占有重要地位，对于反渗透膜的合成、制备和应用等方面的研究就变得尤为重要。同时反渗透技术仍存在需要高压和经常更换膜组件的问题，因此急需对现有海水淡化技术进行改进。 据统计，全球有约80％的海水淡化工厂安装使用了反渗透膜技术设。随着反渗透膜法海水淡化技术的提高以及装置设备的大型化，现在海水淡化的日产量高达几十万吨到几百万吨之间同时海水淡化成本也逐步降低。据不完全统计，全球已经有1.4万多个海水淡化工程建成，大部分分布在中东等缺水较严重国家，这些淡化工程能生产淡化水6.4×107t/d。2005年,以色列建成了当时世界上最大Ashkelon海水淡化反渗透设备,该设备产水能力为3.3×105m3/d，纯水处理成本为0.53美元/t，且产水水质良好，有效地解决了以色列长期以来存在的供水问题。2009年英国在伦敦东部规划并建设一座海水淡化厂。在我国，反渗透海水淡化技术也较好的实现了产业化。大连石化于2004年建成反渗透膜法海水淡化脱盐项目的装置，该装置产水达量5650t/d，水利用率达45％,脱盐率达99.5％。 反渗透技术的关键取决于反渗透膜性能的改善。膜的性能与材料的性质密切相关，高性能的膜材料是发展膜技术的关键。从目前发展趋势来看，研究制备高性能的新型高分子膜材料对海水淡化技术显得至关重要。国外大多数国家都致力于研究耐氯性强、结构稳定等特点的新型膜材料。 对于膜设计的费时费力的原因有两个。一方面，水分子从海水中分离的机制是由膜及被分离体系原子尺度的静态结构以及在皮秒和飞秒范围内的动态行为所决定的；另一方面，又与试验手段的限制，通过试验不可能直接获得在分离过程中分子尺度的活动信息。 而目前对于理想的高分子反渗透膜的设计工作大部分还是基于试验方法，对膜材料加以设计和改性，其研究的层次也局限在实验现象和反应机理上，得到的也只是一些宏观数据，而宏观的现象是微观的分子、原子尺度的宏观表现，要想从本质上研究物质在膜中的扩散情况，必须从分子/原子尺度来研究，而分子模拟方法可以从分子/原子尺度来研究问题，因此与试验方法相比，用分子模拟的方法来进行高分子反渗透膜的研究和设计更有优势。 膜传质机理研究是膜领域的基础理论，贯穿于膜的合成、制备和应用三方面研究之中。扩散系数是膜传质机理研究的重要组成部分，是描述分离和传递现象的基本韧性数据．被用来对传质过程进行描述。为了迎合不断增长的分离过程集
曲节因子实验测定及其数据处理
曲节因子实验测定及其数据处理 XXX （北京化工大学化学工程学院北京 100029） 摘要：描述催化剂的孔结构模型较常用的有平行交联孔模型和双重孔模型，由于用双重孔模型计算出的气体有效扩散系数与实验值相差较大，以及模型本身的不足使其应用受到限制。因为气体在催化剂内任何两点扩散路径必然大于这两点之间的距离，所以引进一个孔结构参数--曲节因子[1]。本文主要对曲节因子的实验测定及其数据处理进行研究。 关键词：催化剂；曲节因子；实验测定；数据处理 The experimental determination and the data processing of tortuosity factor Xingkai Huang (School of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing ,100029) Abstract：Description of catalyst pore structure model is commonly used with parallel crosslinking holes and double pore model. Due to the use of double hole model to calculate the gas effective diffusion coefficient has large difference with the experimental value and the shortages of the model itself , its application is restricted. Because any two points within the catalyst，s gas diffusion path must be greater than the linear distance between two points, so the introduction of a pore structure parameters - tortuosity factor. This article mainly to study The experimental determination and the data processing of tortuosity factor. Key words：The catalyst;tortuosityfactor.;The experimental determination;The data processing 引言： 催化剂颗粒内部存在着大大小小相互交叉错综复杂的孔道，因而气体组分在其中的扩散在一定程度上受到孔结构的影响[2,3]。一般根据气体分子平均运动自由程与孔径之间的相对大小，将其中的扩散分为努森扩散、过渡区和分子扩散。对工业颗粒催化剂来讲，用平行交联孔模型可得到较满意的结果[4]。为了得到多孔催化剂颗粒内部的浓度分布和扩散量，就需要对颗粒内的气体有效扩散系数加以测定或估算，这样才能预测受扩散限制下的反应速率。因此，对于平行交联孔模型来讲就归结到曲节因子上，它对于催化剂效率因子和宏观反应速率的模型求解，是一个关键的参数。气体在催化剂颗粒内的有效扩散系数D eff与综合扩散系数De，孔隙率θ、曲节因子δ之间可表示为: eff e D D θ δ =?（1）[5] 1曲节因子测定方法：
水分子扩散加权磁共振成像在肝脏的临床应用
水分子扩散加权磁共振成像在肝脏的临床应用 发表时间：2018-03-07T13:03:21.997Z 来源：《健康世界》2017年28期作者：于洋洋李丽 [导读] 磁共振水分子扩散加权成像技术与表观扩散系数对于肝脏疾病的检测和诊断有着非常重要的临床意义。 山东省潍坊青州市人民医院医学影像科 262500 摘要：目的评估磁共振水分子扩散加权成像技术对于诊断肝脏疾病方面的临床价值。方法对30例病人与15例正常对照病人的腹部的正常脏器，同时选取40例病人的60个病灶（其中转移瘤10例18个病灶；肝癌9例13个病灶；肝囊肿10例13个病灶以及海绵状血管瘤11例16个病灶）进行磁共振水分子扩散加权成像并检测器表观扩散系数（ADC值）。结果正常的脏器，例如肾；肝；胆囊；胰腺；脾脏和肌肉的表观扩散系数分别为1.74x10-3mm2/ s；0.71x10-3 mm2/s；0.76x10-3mm2/s；0.81x10-3 mm2/s；2.87x10-3 mm2/s；1.01x10-3 mm2/s。转移瘤；肝癌；肝囊肿；海绵状血管瘤的表观扩散系数（ADC）分别为：1.21x10-3 mm2/s；0.98x10-3 mm2/s；3.05x10-3 mm2/s；2.87x10-3 mm2/s。其中恶性肿瘤，肝囊肿和血管瘤三者之间有显著性差异。（p<0.001）结论磁共振水分子扩散加权成像技术与表观扩散系数对于肝脏疾病的检测和诊断有着非常重要的临床意义。 关键词：磁共振水分子扩散加权成像成像；表观检测系数；肝肿瘤 随着放射技术的硬件和软件发展，磁共振水分子扩散加权成像技术（diffusion weighted imaging，DWI）在临床上得到了迅速广泛的发展和应用，例如进行早期脑梗死的诊断，除此之外，磁共振水分子扩散加权成像技术在肝脏的占位性病变的检出和诊断有着很重要的应用价值。笔者通过磁共振水分子扩散加权成像技术和表观扩散系数在肝脏疾病方面的应用探讨其在肝脏疾病领域的应用价值。 1. 资料与方法 1.1 资料来源 正常脏器组样本分别取自正常对照组15例（其中男性8例，女性7例，年龄22-60岁）；及接受腹部MRI检查的患者30例（男性14例，女性16例，年龄10-64岁）。肝脏病变组选取了40位患者（男性22例，女性18例），一共60个病灶，其中转移瘤10例18个病灶；肝癌9例13个病灶；肝囊肿10例13个病灶以及海绵状血管瘤11例16个病灶。为了排除实验因素干扰，其中所有病灶的直径均大于1.5cm。在这40例病人中，有26例病人进行了B超检查；有24例病人进行了CT检查（双期或者三期的动态增强检查）；21例进行了MR动态增强检查。并对10对肝硬化的患者进行了ADC值的检测。 1.2 MRI检测方法 所有患者的MRI检查采用Magnetom Vision 1.5T全身MR扫描仪，同时采用phased array surface multicoil 信号采集线圈。对上述患者的检查的参数为：层数14-18层，厚度为8mm，层间距为10%的层厚度，为0.8mm，矩阵为145-256，FOV视野为310mmX310mm-390mmX390mm。每个检测的序列均为患者一次屏气完成。每次扫描时间为15-25秒，并采用2D FLASH T1WI，并同时用MR高压注射器推送注钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA，0.12 mmol/kg，3.5 ml/ s)。ADC测定中正常组织包括：肝脏，胰腺，肾脏，脾脏，胆囊以及竖脊肌。其中每个部位取4个较为感兴趣的区域，选择区域时应该避开血管，同时选择的面积要较大，包括不低于100像素。表观扩散系数按照公式计算：ADC =（ln[ S低/S高])/（b高-b低）。ADC检测值应该选取4个不同部位检测的ADC的平均值。不同部位的ADC值采用t检验进行比较，以p<0.05为有显著性差异。 2.实验结果 所有的病人均进行磁共振水分子扩散加权成像技术检测，所有的患者图像都可以见到化学位移伪影。各脏器的ADC值见表1. 表1 各脏器ADC值测量结果 3.讨论 笔者利用磁共振水分子扩散加权成像技术对腹部的正常与病变器官进行了ADC的检测，结果表明：磁共振水分子扩散加权成像技术与ADC检测可以帮助肝病变的诊断和鉴别；除此之外，磁共振水分子扩散加权成像技术还有一些问题需要进一步改进，应该增加患者样本数，并进行更深入的研究。 参考文献： [1]Marks MP，De Crespigny A，Lentz D，et al.Acute and chronic stroke：navigated spin-echo diffusion-weighted MR
扩散系数计算
它表达某个组分在介质中扩 0.0101T 1.75 (7—19) 722扩散系数 费克定律中的扩散系数D 代表单位浓度梯度下的扩散通量， 散的快慢，是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为 10 m 2/s 。通常对于二元气体 A 、 B 的相互扩散，A 在 B 中的扩散系数和 B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而 用同一符号D 表示，即 D AB = D BA =D 。 表7 — 1给出了某些二元气体在常压下( 1.013 105Pa )的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒( Fuller )等提出的公式: p[c V A )1/3 e V B )1/3]2 2 式中，D —A 、B 二元气体的扩散系数， m /s ； P —气体的总压，Pa ; T —气体的温度，K ； M A 、M B —组分 A 、 B 的摩尔质量，kg/kmol ； 7 V A 7 V B 3 、 —组分A 、B 分子扩散体积，cm 3 /mol 。 一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到， 某些简单物质 则在表7-2种直接列出。 表7-1某些二元气体在常压下(5 )的扩散系数 系统 温度/K 扩散系数/(10-5m 2 /s) 系统 温度/K - 5 2 扩散系数/(10 m/s) H 2—空气 273 6.11 甲醇一空气 273 1.32 He —空气 317 7.56 乙醇一空气 273 1.02 02—空气 273 1.78 正丁醇-空气 273 0.703 Cl 2 —空气 273 1.24 苯-空气 298 0.962 H 2O —空气 273 2.20 甲醇一空气 298 0.844 298 2.56 H 2— CO 273 6.51 332 3.05 H 2— CO 2 273 5.50 NH 3 —空气 273 1.98 H 2— N 2 273 6.89 CO 2 —空气 273 1.38 294 7.63 298 1.64 H 2— NH 3 298 7.83 SO 2 —空气 293 1.22 He — Ar 298 7.29 7-2 原子扩散体积 3 v/(cm /mol) 分子扩散体积 3 工 V /( cm /mol) 原子扩散体积 3 v/(cm /mol) 分子扩散体积 3 工 V /( cm /mol) C 15.9 He 2.67 S 22.9 CO 18.0
扩散系数计算
. 7.2.2扩散系数 费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 ?52s10m/。通常对于二元气体气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为中的扩散系数相等，因此可略去下标而B在AＡ、B的相互扩散，Ａ在B中的扩散系数和D?D?D。用同一符号Ｄ表示，即BAAB5Pa?101.013）的扩散系数。表７－１给出了某些二元气体在常压下（Fuller）等提出的公式：对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒 ??1/321/3]vv))?(P[(BA（７－１９）（111.75?0.0101TMM BA?D 2m/sD；二元气体的扩散系数，式中，－Ａ、B PaP；－气体的总压，T－气体的温度，Ｋ；MMkg/kmol；的摩尔质量，、－组分Ａ、B BA??vv BA3molcm/、－组分Ａ、B分子扩散体积，。某些简单物质一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加和得到，则在表5 表７－２原子扩散体积和分子扩散体积 1 / 4 .
注：已列出分子扩散体积的，以后者为准。 式７－１９的相对误差一般小于１０％。二、液体中的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也体的扩散系数要比气体的小得2?9s10m/。表７－３给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。多，其量级为表７－３溶质在液体溶剂中的扩散系数（溶质浓度很低） Wilke-Chang公式估算：（溶质Ａ＋溶剂Ｂ），其扩散系数常用对于很稀的非电解质溶液 T T?M)(15?B10?7.4D?AB0.6V?2sm/（７－２１）A D2sm/－溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数）；，式中，AB T－溶液的温度，Ｋ； ?sPa.－溶剂Ｂ的粘度，；Mkmol/kg；－溶剂Ｂ的摩尔质量，B?；苯、乙醚等不缔合的溶剂；乙醇1.91.5－溶剂的缔合参数，具体值为：水2.6；甲醇 1.0；为V3molcm/，由正常沸点下的液体密度来计－溶质A在正常沸点下的分子体积，A1.048VV0.285V?为物质的方法估算：则可采用算。若缺乏此密度数据，Tyn-Calus，其中cc2 / 4 . 3C
气体扩散系数测定
气体扩散系数的测定 实验目的 1.了解和掌握气体扩散系数测定的一般方法； 2.认识菲克定律； 3.测定并计算气体扩散系数； 4.求出液体表面蒸发的气体扩散系数。 实验原理 挥发性液体之气体扩散系数可藉由Winklemann's method来检测,在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量,可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压。 最小平方法或称最小平方差法 (least-squares method) 的最基础型——线型的 (linear).今有一组实验数据基本上呈现线型的态势,则若以表示直线方程式,其中代表斜率 (slope),代表截距 (intercept),则最小平方法就是在使误差的平方和达到最小,即使下式最小化(minimize)，因此将上二式常规化(normalize) 得据此可由Cramer法则求出斜率和截距。其中是的平均值,是的平均值.一般而言,线性关系的良窈可由E值的大小来判断,但要注意值本身的大小.此外,统计学家尚有一个相关系数 (correlation coefficient) 的判断法,相关系数R可由计算得到。 气体的扩散系数与系统的温度、压力以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关。测定二元气体扩散系数的常用方法有蒸发管发、双容积法、液滴蒸发法等。这里以蒸发管法为例进行说明。下图所示为蒸发管法测定气体扩散系数的装置。 将此装置置于恒温、恒压的系统内。测定时，将液体A注入圆管的底部，使气体B徐徐地流过关口。圆管中待测组分A汽化并通过气层B，组分A扩散到管口处即被气体B带走，使得管口处的浓度很低，可认为p A2为0，而液面处组分A 的分压p A1为在测定条件下的组分A饱和蒸汽压。此过程可近似看作稳态过程。若气体B不能溶解于液体A中，则该过程为组分A通过停滞组分B的稳态扩散过程。则组分A的扩散通量为
扩散系数
布朗运动的扩散系数 刘佳杰 201202008010 摘 要：布朗运动即为分子无规则的运动，布朗运动中的扩散系数与分子的大小形状有何关系，我们设计了试验，进行求解。 关键词：布朗运动 扩散系数 因素 一、气体扩散系数 挥发性液体之气体扩散系数可藉由Winklemann’s method 来检测，在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量，可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压。 已知质传速率： ???? ????? ??=Bm T A A C C L C D 'N (1) D = 扩散速率 (m 2/s) C A = A 物质于界面间的饱和浓度 (kmol/m 3) L =质传有效距离(mm) C Bm =蒸气的对数平均莫耳浓度 (kmol/m 3) C T = 总莫耳浓度＝C A +C Bm (kmol/m 3) 液体的蒸发速率： (2) ρL = 液体密度 ??? ????? ??=dt dL M ρ'N L A
???? ????? ??=??? ????? ??Bm T A L C C L C D dt dL M ρ (3) at t=0 , L=L 0 做积分 t C C C ρMD 2L L Bm T A L 202??? ? ?????? ??=- (4) ()()t C C C ρMD 2L 2L L L L Bm T A L 000??? ? ?????? ??=+-- (5) ()()0A T Bm L 0A T Bm L 0L C MDC C ρL L C C C MD 2ρL L t ???? ??+-???? ????? ??=- (6) M = 分子量 、 t = 时间 其中 ???? ????? ??=a abs T T T Vol kmol C 1 ， 其中 Vol ＝22.4 m 3 (7) T 1B C C = (8) T a v a 2B C P P P C ??? ? ??-= (9) )C ln()C (C C B2 B1B2B1Bm -= (10) T a v A C P P C ??? ? ??= （11） (二)线型最小平方法 最小平方法或称最小平方差法 (least-squares method) 的最基础型──线型的 (linear)。今有一组实验数据基本上呈现线型的态势，则若以b ax y +=表示直线方程式，其中a 代表斜率 (slope)，b 代表截距 (intercept)，则最小平方法就是在使误差的平方和达到最小，即使下式最小化 (minimize) ()[]2 n 1i i i b ax y E ∑+-== 因此
扩散系数计算
扩散系数计算 WTD standardization office [WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C]
费克定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为lOFX/s。通常对于二元气体A、B的相互扩散，A在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号D表示，即D\严D^D。 表7 - 1给出了某些二元气体在常压下(l.O13xia s P6/)的扩散系数。 对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒(Fuller)等提出的公式: 0.010 IT175 I丄+ 丄 (7-19) 式中，D-A、B二元气体的扩散系数?； P-气体的总压，Pa；了-气体的温度，K ； Mg 组分A、B的摩尔质量，kg/kmol； -组分A、B分子扩散体积, cm3/mol o 般有机化合物可按分子式由表7 - 2查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表7-2种直接列出。 表7 - 1某些二元气体在常压下(1.013x10,P“)的扩散系数
注：已列出分子扩散体积的，以后者为准。 式7- 1 9的相对i 吴差一般小于1 0%。 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也体的扩散系数要比气体的 小得多，其量级为1O3X/S 。表7 - 3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。 表7 - 3溶质在液体溶剂中的扩散系数（溶质浓度很低） 对于很稀的非电解质溶液（溶质A+溶剂B ）,其扩散系数常用Wilke-Chang 公 式估算： 式中，0^-溶质A 在溶剂B 中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），，沪“； 丁-溶液 的温度，K ; 卩-溶剂B 的粘度，Pa s ； D AB = 7.4x10小 (删“片 ^7^ m 2 / s (7 — 2 1)
气体扩散系数的测定和计算
实验 气体扩散系数的测定和计算 一、实验目的： 1. 了解菲克第一定律； 2. 求出液体表面蒸发气的气体扩散系数； 3. 通过实验掌握用蒸发管法测定气体扩散系数。 二、实验原理： 挥发性液体之气体扩散系数可藉由Winklemann’s method 来检测，在有限内径的垂直毛细管中保持固定的温度和经过毛细管顶部的空气流量，可确定液体表面的分子扩散到气体中的蒸气分压。 图 蒸发管法测定气体扩散系数 已知质传速率： ??? ? ????? ??=Bm T A A C C L C D 'N （1） 式中：D = 扩散速率 (m 2/s) C A = A 物质于界面间的饱和浓度 (kmol/m 3) L =质传有效距离(mm) C Bm =蒸气的对数平均莫耳浓度 (kmol/m 3) 2A p 气体B A N z 0z 液体 ()时在01θz ()时在θ1z p 1A p 2z
C T = 总莫耳浓度＝C A +C Bm (kmol/m 3) 液体的蒸发速率： ??? ????? ??=dt dL M ρN L A ' （2） 式中：ρL = 液体密度 ? ?? ? ????? ??=?? ? ????? ??Bm T A L C C L C D dt dL M ρ （3） at t=0 , L=L 0 做积分 t C C C ρMD 2L L Bm T A L 202??? ? ?????? ??=- （4） ()()t C C C ρMD 2L 2L L L L Bm T A L 000??? ? ?????? ??=+-- (5) ()()0A T Bm L 0A T Bm L 0L C MDC C ρL L C C C MD 2ρL L t ???? ??+-???? ????? ??=- (6) 其中：M = 分子量、t = 时间 ???? ?? ??? ??=a abs T T T Vol kmol C 1 ， 其中 Vol ＝22.4 m 3 (7) T 1B C C = (8) T a v a 2B C P P P C ??? ? ??-= (9) )C C ln() C (C C B2 B1B2B1Bm -= (10) T a v A C P P C ??? ? ??= (11) 三、实验装置： 本实验装置如下图所示，包括： 玻璃温度计；