由于在流体流动、传质、传热及反应等方面良好的调控能力,微化工技术已成为化工学科的重要发展方向。本文围绕“微通道内二氧化碳吸收过程的界面传质及并行化数量放大机制”关键科学问题,对于流体黏度高、对二氧化碳吸收弱的物理吸收、快速化学吸收及其并行化数量放大机制进行了研究。探究了傅里叶数Fo＜0.1时的蛇形微通道中高粘吸收体系甘油水溶液内CO2弱吸收的慢速物理传质机制。考察了操作条件对吸收传质过程中体积传质系数kLa的影响。在二次流的作用下,液弹中的液体进入液膜,强化了气泡主体周围的传质,导致气泡内径不对称缩小。探讨了气泡收缩率f与停留时间t的关系、以及kLa与气液相流量等操作条件之间的关系。得到了气泡最大吸收率fabs、体积传质系数kLa与变量之间的关系。最后,构建了体积传质系数kLa的预测模型。采用在线方法研究了蛇形微通道内碳酸钾溶液中CO2快速化学吸收的传质动力学机制。分别以CO2和活化碳酸钾溶液为分散相和连续相,观测到了弹-泡状流、弹状流、伴随SiO2生成的弹状流三种流型。发现了弹状流型下气泡长度随沿程x呈线性缩减的规律,并基于此获得了体积传质系数kLa。以在线法为基础,发现了瞬时传质系数kLa、kL在沿程流型不变的情况下随着气泡传质的进行不断增大的规律。对于快速化学吸收过程,液弹内的对流对整个气泡的吸收起主导作用。研究了并行化数量放大过程的对称并行微通道内CO2化学吸收的气液两相流动力学与分布均匀性及传质的规律。观察到了弹-泡状流、弹状流、长度回溯的弹状流三种流型。基于传质参数之间的变异系数CV的差异,发现了气泡缩减速率相比于气泡初始尺寸对气液流率分配不均匀更敏感的规律。获得了传质参数与液含率间的幂律型函数关系,并基于此建立了体积传质系数kLa与液含率的关系式。最后,得到了微通道装置内总体积传质系数与支路内体积传质系数的定量关系。