افزایش جذب حبابی دی‌اکسید کربن در نانو سیال آب/ اکسید نیکل درحضور ماده فعال سطحی

جهت رفع مشکلات ناشی از استفاده از حلال‌های شیمیایی ‏نظیر محلول‌های آمینی و محلول کاستیک، از یک برج جذب تک حبابی برای بررسی تاثیر نانوسیالات پایه ‏آبی با نانوذرات اکسیدنیکل بر فرآیند جذب گاز ‏دی اکسید کربن استفاده شد. برای انجام ‏این کار، دی‌اکسید کربن، به صورت تک حباب‌هایی از انتهای یک ‏ستون شامل نانوسیال آب/اکسید نیکل پرشده، ‏وارد شده و ضرایب انتقال جرم و میزان جذب مورد بررسی قرار گرفته شد. برای بررسی اثر کسروزنی نانو ذرات بر فرآیند انتقال جرم در برج تک حبابی سطوح مختلف مورد بررسی قرار گرفته شد. نتایج نشان داد که نانوذرات اکسید نیکل آبگریز بوده و افزودن ماده فعال سطحی به نانوسیال موجب بالا رفتن بار الکتریکی سطحی نانوذرات اکسید نیکل شده و قطبیت سطح را برای جذب گاز بالا می برند. به این ترتیب گاز دی‌اکسید کربن به دلیل ماهیت بسیار قطبی بر سطح نانوذرات جذب شده واین پدیده موجب افزایش تا ‏‏270 درصدی میزان جذب گاز مذکور در نانوسیال نسبت به سیال پایه شد. بیشینه مقدار شار انتقال جرم برای جذب دی‌اکسید کربن با نانوسیال حاوی نانوذرات اکسیدنیکل در کسر وزنی نانوذرات 0.1 درصد مشاهده شد. در انتها نیز یک رابطه تجربی برای تخمین ضریب انتقال جرم گاز دی‌اکسید کربن ارائه گردید که این رابطه تابعی از رژیم جریان و نوع نانوسیال می‌باشد. نتایج نشان داد که مقدار خطای محاسبات برای مدل ارائه شده، کمتر از 20% است و این مدل می توند با تقریب مناسبی نتایج آزمایشگاهی را تخمین بزند.

bubble absorption enhancement in water based nanofluids using nickel oxide nanoparticles in the presence of surfactant

to solve the problems caused by the use of chemical solvents such as amine solutions and caustic solution, a single bubble adsorption tower was used to investigate the effect of water based nanofluids with nickel oxide nanoparticles on the co2 adsorption process. co2 was introduced as single bubbles from the end of a column, and the mass transfer coefficients and adsorption rates were investigated. the results showed that nickel oxide nanoparticles are hydrophobic and the addition of surfactant to nanofluid increases the surface electric charge of nickel oxide nanoparticles and increases the surface polarity for gas absorption. in this way, carbon dioxide gas is absorbed on the surface of nanoparticles due to its very polar nature, and this phenomenon increased the amount of gas absorption in the nanofluid by 270% compared to the base fluid.the maximum mass transfer flux for adsorption of co2 with nanofluids containing nickle oxide nanoparticles was observed in the weight fraction of nanoparticles of 0.1%. to investigate the effect of important parameters on the mass transfer process in a single bubble tower, the parameters of nanoparticle weight fraction, gas injection nozzle diameter, with different levels were investigated. finally, an experimental relationship was presented to estimate the mass transfer coefficient of co2 gas, which is a function of the flow regime and microscopic structure of nanoparticles. the results showed that the amount of computational error for the proposed model is less than 20% and this model can estimate the laboratory results with a suitable approximation.