納米流體強化氣液傳質研究進展

張 俊，李蘇巧，彭林明，唐忠利

（1 天津大學化工學院化學工程研究所，天津300072；2 化學工程聯合國家重點實驗室（天津大學），天津300072）

化工過程中的氣液反應、精餾、吸收和水處理等過程都涉及氣液傳質，而強化氣液反應和發酵過程的氣液傳質可增加反應速率、提高收率，強化精餾、吸收和水處理等分離過程的氣液傳質，可減小設備尺寸、降低能耗。因此，強化氣液傳質既可提高反應速率和收率，又可降低成本和能耗。在強化氣液傳質的方法中，加入細小微粒是重要方式之一，很多學者都研究過微米顆粒對氣液傳質的影響和強化機理[1-6]。Alper 等[1]研究了活性炭、細胞質、SiO2和分子塞微粒對漿態反應器中氣液傳質系數的影響，發現活性炭微粒有最大的促進作用，使其增加3 倍。Zhang 等[4]用動態模擬的方法發現了鐵離子交換樹脂微粒能增強漿態反應器中異丁烯的傳質。隨著納米科技和材料技術的發展，制備出粒徑比微米更小的納米顆粒已成為可能。1995年，美國Argonne國家實驗室的Choi 等[7]首次提出了納米流體的概念，即以一定比例和方式在液體中添加金屬或非金屬納米顆粒而形成的一類懸浮穩定的固液懸浮液。之后，研究者對納米流體的穩定性、熱物性、黏度、流變性、傳熱和傳質等特性展開了研究。Lee 等[8]研究了SiC/去離子水（DIW）納米流體的導熱系數和黏性，發現SiC 納米顆粒對兩者都有強化作用。然而，現階段對納米流體強化氣液傳質方面的研究還處于初步階段，而氣液傳質的方式還主要集中在納米流體對氨、水蒸氣、CO2、CO 和O2的吸收。……