Enhancement of Gas-liquid Mass Transfer using Magnetite Nanoparticles
使用磁铁矿纳米颗粒增强气液传质
基本信息
- 批准号:0827894
- 负责人:
- 金额:$ 29.93万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2008
- 资助国家:美国
- 起止时间:2008-09-15 至 2012-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
CBET-0827894MathewsThis NSF award by the Chemical and Biological Separations Program supports work by Professor Alexander P. Mathews of Kansas State University to investigate methods and mechanisms to enhance gas-liquid mass transfer and reaction rates using nanoparticles and nanoshells as shuttles. Nanoparticles and mesoporous nanoshells possess unique properties such as high surface area and mobility, and these can be used to advantage in changing bubble properties in gas-liquid mass transfer. Nanoparticle sizes are in the range of hydrodynamic boundary layers, and can be used to transport mass across the boundary layer. Moreover, adsorbent nanoparticles can sorb solutes from the liquid phase and rapidly shuttle the solutes to the gas phase. This process is expected to provide several fold increase in mass transfer rates due to (1) a parallel liquid-solid-gas transfer mechanism in addition to liquid-gas mass transfer, (2) increased bubble residence time, and (3) cavitating bubbles and under ultrasonic fields. This research will examine the mechanisms by which inert and adsorbent nanoparticles will affect mass transfer rates in the transfer of dissolved organic contaminants from water to the air phase in the presence and absence of ultrasonic fields. Gas-liquid mass transfer processes are important in natural and engineered systems. The application of knowledge gained from this work will provide more efficient means of conducting mass transfer operations in drinking water purification, multiphase reactions in the process industries, and in the removal of volatile organic compounds from contaminated groundwaters and wastewaters.
CBET-0827894Mathews 这项由化学和生物分离计划颁发的 NSF 奖项支持堪萨斯州立大学 Alexander P. Mathews 教授的工作,研究使用纳米粒子和纳米壳作为航天飞机来增强气液传质和反应速率的方法和机制。纳米粒子和介孔纳米壳具有独特的性质,例如高表面积和流动性,这些可用于改变气液传质中的气泡性质。纳米颗粒尺寸在流体动力学边界层范围内,可用于跨边界层传输质量。此外,吸附剂纳米颗粒可以从液相中吸附溶质并将溶质快速穿梭至气相。由于(1)除了液-气传质之外,还具有并行的液-固-气传递机制,(2)增加了气泡停留时间,以及(3)空化气泡和在超声波场下,该过程预计将使传质速率提高几倍。这项研究将研究在存在和不存在超声波场的情况下,惰性和吸附性纳米颗粒影响溶解的有机污染物从水相转移到空气相的传质速率的机制。气液传质过程在自然和工程系统中非常重要。从这项工作中获得的知识的应用将为在饮用水净化、过程工业中的多相反应以及从受污染的地下水和废水中去除挥发性有机化合物中进行传质操作提供更有效的方法。
项目成果
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