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

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-0827894MATHEWSEWSEWSEWSEWSTHIS NSF颁发的化学和生物学分离计划支持堪萨斯州立大学的Alexander P. Mathews教授的工作,以研究使用纳米颗粒和纳米什尔的纳米颗粒和诸如穿梭的方法和机制,以增强气体液体传质和反应速率。纳米颗粒和介孔纳米壳具有独特的特性,例如高表面积和迁移率,这些特性可用于在气体液体传播中改变气泡特性的优势。纳米颗粒的大小在流体动力边界层的范围内,可用于跨边界层运输质量。此外,吸附剂的纳米颗粒可以从液相溶质,并将溶质迅速穿梭到气相。预计此过程将由于(1)除液体气体传质外,(2)增加气泡停留时间,以及(3)在超声波和超声场下的气泡停留时间增加,这将提供数量增加的质量转移率。这项研究将研究惰性和吸附剂纳米颗粒在存在和不存在超声波场的情况下,惰性和吸附剂纳米颗粒会影响溶解有机污染物从水到空气相传递的传质。气液传质过程在自然和工程系统中很重要。从这项工作中获得的知识的应用将提供更有效的方法,以在饮用水净化,过程行业中的多相反应以及去除受污染的地下水和废水中的挥发性有机化合物中进行质传质操作。

项目成果

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