纳米流体强化气液传质研究进展

张 俊，李苏巧，彭林明，唐忠利

（1 天津大学化工学院化学工程研究所，天津300072；2 化学工程联合国家重点实验室（天津大学），天津300072）

化工过程中的气液反应、精馏、吸收和水处理等过程都涉及气液传质，而强化气液反应和发酵过程的气液传质可增加反应速率、提高收率，强化精馏、吸收和水处理等分离过程的气液传质，可减小设备尺寸、降低能耗。因此，强化气液传质既可提高反应速率和收率，又可降低成本和能耗。在强化气液传质的方法中，加入细小微粒是重要方式之一，很多学者都研究过微米颗粒对气液传质的影响和强化机理[1-6]。Alper 等[1]研究了活性炭、细胞质、SiO2和分子塞微粒对浆态反应器中气液传质系数的影响，发现活性炭微粒有最大的促进作用，使其增加3 倍。Zhang 等[4]用动态模拟的方法发现了铁离子交换树脂微粒能增强浆态反应器中异丁烯的传质。随着纳米科技和材料技术的发展，制备出粒径比微米更小的纳米颗粒已成为可能。1995年，美国Argonne国家实验室的Choi 等[7]首次提出了纳米流体的概念，即以一定比例和方式在液体中添加金属或非金属纳米颗粒而形成的一类悬浮稳定的固液悬浮液。之后，研究者对纳米流体的稳定性、热物性、黏度、流变性、传热和传质等特性展开了研究。Lee 等[8]研究了SiC/去离子水（DIW）纳米流体的导热系数和黏性，发现SiC 纳米颗粒对两者都有强化作用。然而，现阶段对纳米流体强化气液传质方面的研究还处于初步阶段，而气液传质的方式还主要集中在纳米流体对氨、水蒸气、CO2、CO 和O2的吸收。

1 纳米流体强化气液传质的研究现状

1.1 纳米流体的制备和分散技术

纳米流体的分散相是粒径为1～100 nm 的纳米颗粒，其表面活性较高，易发生团聚现象。因此，如何制备出分散性好、稳定性高的纳米流体是研究其对气液传质行为的关键一步。

目前，制备纳米流体的方法主要有气相沉积法、共混法和分散法3 种。气相沉积法即“单步法”，其制备过程是通过电子束加热圆柱体中的低蒸气压液体，在圆柱体上旋转圆盘的离心力作用下，先蒸发出的液体蒸气会在圆柱体的容器壁上形成一层很薄的液膜，后蒸发出的液体蒸气遇到这层流动液膜会在其上形成纳米颗粒，将纳米颗粒和液体一起回收就可制备出纳米流体。共混法，即“两步法”，其制备过程是先将一定比例的纳米颗粒与液体直接混合，初步得到纳米颗粒悬浮液，然后添加一定量的适宜分散剂，再经过超声分散而制得纳米流体。分散法，其制备过程是通过适当的分散技术将制备好的纳米颗粒分散到液体中而获得纳米流体[9]。

其中共混法制备纳米流体的工艺简单，适用性广，被很多研究者采用。但是，这种方法制备的纳米流体稳定性差，需要采用一定的分散技术。根据分散方法的不同，纳米颗粒在液体中的分散技术可分为物理分散和化学分散法两种。物理法分散主要有超声波分散和机械搅拌分散两种。超声分散是直接将需要处理的固液悬浮液放入超声场中，通过控制适当的超声频率和作用时间来使纳米颗粒均匀地分散在基液中的方法。机械搅拌分散是借助外界撞击力或剪切力来使纳米颗粒在液体中充分分散的一种方法，如空气磨分散、胶体磨分散、普通球磨分散和振动球磨分散等。化学法分散是通过一种或几种适宜的分散剂来提高纳米颗粒在基液中的分散性的方法。一般而言，化学法分散包括分散剂分散和化学改性分散等，常用的分散剂主要有：表面活性剂、无机聚合物、聚合物类和偶联剂类等[10]。

1.2 纳米流体强化气液传质的研究进展

在美国Argonne 国家实验室的Choi 等提出了纳米流体概念后，不少学者对纳米流体展开了研究。其中，纳米流体强化传热的研究起步比较早。Lee等[11]对比含Al2O3和CuO 的两种纳米流体的强化热传导效果，发现少量的纳米颗粒能够大大提升液体的导热能力。Eastman 等[12]研究了Cu/乙二醇纳米流体的导热性能，发现少量的纳米铜颗粒对乙二醇的导热能力也有很大的促进作用。然而，越来越多的学者意识到了纳米流体在强化传质方面也有很大潜能，于是逐步开展了其强化气液传质的研究。下面概述了一些在纳米流体强化气液传质方面的研究成果。

Krishnamurthy 等[13]认为对流传热和传质是相似的过程，并最先采用光学实验的方法观察了染料在纳米流体中的扩散速率。实验结果显示，染料在Al2O3-H2O 纳米中的扩散速率较纯水中要快得多，并且在纳米粒子体积分数为0.5%时有一峰值。在基液水中，荧光素在各个方向上的分子扩散速率是一致的，其扩散图像呈现规则的圆形，扩散面积变化率很小。而在纳米流体中，荧光素的扩散面则呈一种不规则的形状。这是由于纳米颗粒在水中做不规则的布朗运动，对水产生扰动形成微对流，导致荧光素在水中各方面的扩散速率不再一致。在相同时刻，纳米流体中荧光素的扩散面积比水中的要大很多，说明荧光素在纳米流体中的扩散速率明显大于在水中的扩散速率。

Kim 等[14]用自行设计的光学系统测试了Cu(50 nm)-NH3/H2O、CuO(47 nm)-NH3/H2O 和Al2O3(33 nm)-NH3/H2O 纳米流体对氨的泡状吸收情况，其泡状吸收行为见图1，并考察了氨水溶液的初始浓度和质量分数等因素对氨泡状吸收效果的影响。他们分别测试了质量分数为0.01%、0.05%和0.10%的3种颗粒浓度与0、8%、14.3%和18.7%的4 种初始氨水浓度组合的12 种情况下氨的泡状吸收，并且定义加入纳米颗粒之后与之前氨的平均吸收速率之比为有效吸收率Reff，abs，其计算式见式（1）、式（2）。实验结果表明，Cu 纳米颗粒在三者中起到了最好的强化作用；氨的有效吸收率Reff，abs分别随纳米颗粒的质量分数和氨水溶液的初始浓度增加而增加，在0.10%的Cu 和18.7%的氨水组合情况下，氨的有效吸收率最大，为3.21。此外，Kim 等[15]还利用可视化手段进一步研究了正辛醇、2-乙基己醇和2-辛醇分散剂对Cu(50 nm)-NH3/H2O、CuO(47 nm)-NH3/H2O 和Al2O3(33 nm)-NH3/H2O 共3 种纳米流体吸收氨的影响。实验结果表明，3 种活性剂的加入对氨的鼓泡吸收均有强化作用，强化效果也随氨水初始浓度增加而增加。三者中，2-乙基己醇的强化效果最好，并且得出同时加入0.1%Cu 纳米颗粒和700 mg/kg 的2-乙基己醇分散剂的18.7%的氨水溶液对氨的泡状吸收强化作用在所有组合中最佳，其吸收速率为氨水的5.32 倍。

图1 双组分纳米流体对氨泡状吸收过程[15]

苏风民[19]制备了碳纳米管(d=10～20 nm，L=5～15 μm)-氨水纳米流体（CNTs-ammonia），并利用自行设计的泡状吸收实验装置测试了氨水基纳米流体对氨的泡状吸收效果。此外，还系统地研究了碳纳米管的质量分数、氨气流速和氨水初始浓度等因素对CNTs-ammonia 双组分纳米流体强化氨泡状吸收过程的影响。实验结果显示，CNTsammonia 双组分纳米流体中吸收速率随着纳米碳管质量分数的增加而先增加，后趋于平缓，在氨的初始浓度比较大（≥14.08%）时，纳米流体的吸收速率略有下降，即CNTs-ammonia 纳米流体对传质的强化因子Reff（等同于有效吸收率Reff，abs）有最大值，如图2。而在Kim 等[14]的研究中，双组分纳米流体的强化效果却随着颗粒的质量分数的增加而线性增加。苏风民等认为可能是Kim 等的研究中，颗粒的质量分数很小，最大只有0.1%，还没有达到对吸收强化最大的颗粒含量。从图2 还显示，随着纳米流体中氨的初始浓度的增加，CNTs-ammonia 双组分纳米流体对吸收的强化因子逐渐增大，而氨的初始浓度越大，氨水吸收氨的能力就越小，这意味着在氨水吸收能力较小的情况下，双组分纳米流体对泡状吸收的强化作用反而越强。这点与Kim 等的研究结论相同。另外，CNTs-ammonia 双组分纳米流体的吸收强化效果几乎不受氨气流速的影响[16-19]。

Lee 等[20]研究了Al2O3(35 nm)-NH3/H2O 双组分纳米流体和碳纳米管(CNT，d=25 nm，L=10 μm)-NH3/H2O 双组分纳米流体对氨吸收过程的强化效果，其中氨水的初始质量分数均为20%。其前3 min 内的有效吸收率Reff与纳米颗粒体积分数的关系如图3。两者的有效吸收率随体积分数的增加都是先增大后有所下降，最后趋于平缓，但从图3 中可知其变化幅度不大。将体积分数为0.02%的Al2O3纳米颗粒和碳纳米管分别添加到氨水溶液中后，得到各自的最佳强化效果，氨的有效吸收率分别为1.18 和1.16。这种变化趋势与Kim 等[14]的强化吸收速率随纳米流体质量分数增加而线性增长的结果不同。本文作者分析其原因可能是两者采用的吸收方式不同。Kim 等采用的是鼓泡吸收，而Lee 等的吸收方式是让大量的气体和液体在同一容器中，使传质发生在同一个水平的接触面上，还有可能是温度压力等实验条件的耦合作用，这需要进一步实验验证。

图2 吸收强化因子随纳米碳管含量变化关系[19]

图3 双组分纳米流体前3 min 内的有效吸收率[20]

盛伟等用自行设计的吸收装置测试了Al2O3-NH3/H2O 纳米流体[21-22]、FeO-NH3/H2O 纳米流体[23-24]和单体Ag 纳米流体[25]在不同起始压力、氨气流量、氨水浓度和氨水温度等条件下对氨的泡状吸收效果。结果表明，纳米流体对氨的有效吸收率随氨水初始浓度的增大而增大，随氨水溶液温度的升高而增加；氨气流量对其有效吸收率的影响呈现出不规律性；吸收器内起始压力不同，吸收效果也不一样，这是由于吸收器内起始压力会影响整个过程的吸收压力，因而会对整个吸收过程产生很大影响。从图4 中可以看出，纳米流体对氨气的吸收效果从总体上要高于水，但当吸收器内起始压力较低时，水吸收效果曲线更接近于纳米流体[24]。

图4 吸收器内不同起始压力对吸收效果的影响[24]

Yang 等[26]分别以Al2O3（20 nm）、Fe2O3（30 nm）和ZnFe2O4（30 nm）颗粒为分散相，以NH3/H2O溶液为基液、SDBS 为分散剂制备了悬浮稳定的氨水基纳米流体，并利用自行设计的降膜吸收系统测试了氨水和Al2O3-NH3/H2O、Fe2O3-NH3/H2O、ZnFe2O4-NH3/H2O 双组分纳米流体对氨的降膜吸收效果。结果显示，单纯在氨水中加入SDBS，反而会使得氨的降膜吸收速率下降，作者分析其原因是SDBS 的加入使氨水的黏性升高，增加了氨分子进入降膜的阻力。Yang 等还测试发现，氨的吸收速率随着纳米流体的质量分数增加而先增加后下降，即每种纳米流体有最佳强化吸收的质量分数，Fe2O3和ZnFe2O4两种纳米流体现象尤为明显。这与Kim等的强化吸收速率随纳米流体质量分数增加而线性增长的结果不符。Yang 等认为主要原因也是黏度变化造成的，如图5。Fe2O3和ZnFe2O4两种纳米流体质量分数超过一定值时，黏度急剧增加。如果黏度变化不大的情况下，增加纳米流体的质量分数确实可以提高其强化其氨分子吸收能力。

Zhu 等[27]研究了球形官能化MCM41-H2O 纳米流体对CO 的吸收强化效果。在H2O 中加入质量分数为0.4%粒径在250 nm 以下纯的MCM41 纳米颗粒，微反应器中CO-H2O 体系的体积传质系数提高至纯水的1.55 倍；当MCM41 颗粒上分别嫁接了5%的甲基和硫醇基团后，体积传质系数提高到纯水的1.61 倍和1.9 倍。当嫁接率进一步提高时，强化效果却有所下降不及纯的MCM41。作者分析其原因，MCM41 表面羟基起到了从气泡向液体中传送CO的作用，适当地嫁接疏水基团有助于增加羟基与气体的接触，但当嫁接过多时使得颗粒浮在水面，减少了颗粒在气液两相间的穿梭，造成强化效果下降。

Kim等[28]以粒径分别为30 nm、70 nm和120 nm的SiO2颗粒为分散相，以水为基液，用溶胶-凝胶法制备了3 种稳定的SiO2-H2O 纳米流体，并研究了这3 种粒径的SiO2-H2O 纳米流体对CO2的吸收行为，得出CO2在SiO2质量分数为0.021%的纳米流体中第1 min 内的平均吸收速率提高了76%，饱和吸收的总吸收量提高了24%，且3 种粒径结果几乎相同；CO2的体积吸收系数在纳米流体和纯水中分别为0.045 s-1、0.0105 s-1。作者推测其原因是纳米流体中较小的气泡尺寸有更大的比表面积和更高的溶解度。

图5 各种纳米流体运动黏度与质量分数的变化关系[26]

Olle 等[29]研究了粒径介于20～25 nm 之间的功能型磁性Fe3O4纳米颗粒对O2/H2O 的气液传质行为的强化作用。实验结果表明，在搅拌釜中体积分数小于1%的Fe3O4-H2O 纳米流体对O2的吸收速率最高可达到纯水的6 倍。Olle 等还进一步通过表面曝气法和亚硝酸钠氧化法等一系列物理化学方法分别测试了纳米颗粒对体积吸收系数KLα，气液传质系数KL和气液接触面积α的影响，得出纳米流体对O2吸收的强化作用，80%以上来自于气液接触面积的增加；物理方法和化学方法得出传质系数的增量是相似的，在20%～60%之间且纳米颗粒体积分数大约为1 时，增量达到最大；体积传质系数KLα的增加对温度有很强的依赖性，20～80 ℃之间随温度的增加而增加。

Kang 等[30]用自行设计的降膜吸收系统测试了质量分数分别为0.01%和0.1%的以Fe（100 nm）、碳纳米管（CNT，d=25 nm，L=5 μm）为分散相，以LiBr 水溶液为分散介质的双组分纳米流体对水蒸气的降膜吸收速率和传热速率。测得水蒸气的降膜吸收速率分别随LiBr 水溶液质量流率和纳米颗粒质量分数增加而增加；这两种LiBr/水基纳米流体对传质的强化能力明显高于其强化传热的能力，且CNT-LiBr/H2O 双组分纳米流体对水蒸气的强化传质能力与Fe-LiBr/H2O 体系相比更强。

Nagy 等[31]在以往学者研究成果的基础上归纳了可用来预测纳米流体对O2的吸收速率的均相和非均相数学模型，分别如式（3）、式（4）。他们认为，纳米颗粒的平移布朗运动和布朗运动所引起连续相中液体的对流共同造成了纳米流体对O2吸收过程中的强化作用。此外，Nagy 等还在一个搅拌反应釜中测量了30 ℃下的正十六烷纳米液滴对O2的吸收速率，实验结果与均相数学模型计算值结果基本吻合。

虽然研究者对纳米流体强化气液传质的研究开展较晚，但是对纳米流体强化气液传质却展开了大量的研究。不过现阶段大多数学者都是从宏观角度来研究纳米流体对气液传质的影响并且研究主要集中于纳米流体对氨的化学吸收以及对CO2、CO、O2和水蒸气的物理吸收。

1.3 纳米流体强化气液传质的机理

在研究纳米流体强化气液传质过程中，很多学者都对纳米流体强化气液传质的机理进行了深入的研究。下文分别论述不同研究者在纳米流体强化气液传质机理方面的研究。

唐忠利等[32]研究了各种乙醇基纳米流体对CO2的吸收过程和 SiO2-C2H5OH 纳米流体、Al2O3-C2H5OH 纳米流体解吸CO2过程的微对流现象，并总结出了目前常用纳米流体强化气液传质的几个机理。

（1）掠过效应（grazing effect）或传输作用（shuttle effect） 该机理由Kars 等[33]在1979年提出，是一种用于解释气-液-固三相体系中，固体颗粒的存在强化气体在液体中的吸收速率的理论模型。该作用认为在扰动流体中，当颗粒的直径小于气液传质边界层厚度时，颗粒可以渗透到气液传质边界层内，并在传质边界内停留一段时间（通常认为等于液体平均表面停留时间），吸附一定量的气体分子后，穿过传质边界层，随流体微团返回到液相主体，最终在液体内部使气体分子脱附，颗粒再生，完成一个输运过程，从而强化气体在液体中的吸收速率。模型描述如图6 所示。传输作用认为细颗粒能够增强气液传质，是由于固体颗粒比同体积液体的“吸附或吸收”容量大，因此在更新频率相同的情况下，固体颗粒对气体传质量大，导致气体吸收增强。

（2）抑制气泡聚并机理（inhibition of bubble coalescence） 该机理是指固体颗粒附着在气泡表面，或存在于溶液中的电介质吸附到气泡表面，使气泡刚度加强，降低气泡聚并速度，增加气液界面面积，提高传质系数。影响该作用的物理性质主要有5 种：溶液表面张力、颗粒和溶液的密度差、溶液黏度、颗粒粒径、颗粒疏水性等。阻止气泡聚并机理认为细颗粒通过阻止液相主体中气泡的聚并速度，改变传质过程中的气液接触面积，进而影响传质通量，增大体积传质系数。

图6 掠过效应示意图[32]

（3）边界层混合机理（mixing of the gas-liquid boundary layer） 边界层混合机理又称为边界层流体动力学作用（hydrodynamic effect in the gas-liquid boundary layer），是指由于气液界面产生的对流传质和浓度梯度变化所引起的气液传质增强作用。边界层混合机理认为细颗粒增强气液传质是由于颗粒改变了周围液体的流体力学性质，导致液体本身对气体传递作用增强造成的。

（4）渗透机理 渗透理论是将渗透理论应用在非均相固定液膜中的扩散，包含气体溶质的扩散性和溶解性两个方面。机理假定气液界面处存在平均厚度的液膜层，把界面均相中的扩散分作两部分。气液传质时，气体首先扩散进入连续的薄液层，通过此薄液层后再进入非均相中的分散相或连续相。

Kim等[14]采用光学手段即通过测试吸收过程中纳米流体对氦氖激光透射率变化的间接方法证实了Cu-NH3/H2O、CuO-NH3/H2O 和Al2O3-NH3/H2O 这3种氨水基纳米流体对氨泡状吸收的强化作用，并认为液体中纳米颗粒移动到浓度边界薄膜层吸收气体，返回到液体中又释放气体即“掠过效应”可以用来解释这3 种氨水基纳米流体强化氨泡状吸收的行为。但Kim 等认为纳米流体对传质的强化作用还有更独特的机理有待研究。

Zhu 等[27]研究了球形官能化MCM41-H2O 纳米流体对CO 的吸收强化效果，并用传输作用（shuttle effect）解释其实验结果。根据实验现象，Zhu 等推断出MCM41 表面羟基起到了从气泡向液体中传送CO 的作用，即传输作用。适当的嫁接疏水基团有助于增加羟基与气体的接触，提高吸附量，也就是增加了每次的传输量。但当嫁接过多时使得颗粒浮在水面减少了颗粒在气液两相间的穿梭，也就是减少了传输次数，造成强化效果下降。

苏风民等[19-23]系统研究了碳纳米管(CNTs)-氨水纳米流体体系对氨泡状吸收过程强化作用。他们认为CNTs-ammonia 双组分纳米流体对氨泡状吸收过程的强化作用可以从3 个方面解释。①纳米流体对液体中分子扩散系数的强化。根据Krishnamurthy等[13]于2006年的研究，纳米颗粒的加入可以极大地提高液体中的分子扩散系数，并且扩散系数的强化效果是随着纳米颗粒质量分数的增加而先增加后下降的，即颗粒的含量存在一个最佳值。原因可能是纳米颗粒质量分数的增加，加剧了纳米流体中颗粒的团聚程度，减弱了颗粒的布朗运动，从而使得纳米流体对扩散系数的强化效果下降。②摩擦效应（grazing effect）。当颗粒的大小小于传质边界层时，颗粒可以在气液界面处吸附被吸收气体，穿过传质边界层，在液体内部脱附，放出被吸收气体，从而强化整个吸收过程。③NH3/H2O 泡状吸收是一个质量传递和热量传递相互影响，相互耦合的过程，纳米碳管的加入提高了双组分纳米流体的导热系数，从而提高了NH3/H2O 泡状吸收中的热量传递速率，强化了整个NH3/H2O 泡状吸收过程。

Yang 等[26]测试添加表面活性剂SDBS 的氨水、Al2O3-NH3/H2O、Fe2O3-NH3/H2O、ZnFe2O4-NH3/H2O双组分纳米流体对氨的降膜吸收效果。研究发现氨水的黏性升高会增加氨分子进入降膜的阻力，进而减弱传质效果。但一个有趣的现象是，0.3%Fe2O3的纳米流体和0.2%ZnFe2O4纳米流体的黏性要比含1.5%SDBS 的流体黏性高，但前两者氨的吸收速率要比后者快。Yang 等推断，黏性不是影响降膜吸收的唯一因素，另外的因素可能是纳米颗粒引起的微对流，即掠过效应，还有就是对传热和传质强化的耦合作用。吸收是传热和传质的结合过程，传热的提高能降低气液接触面的温度，提高氨水的吸收潜能进而强化了氨气的吸收速率。

盛伟等在研究了Al2O3-NH3/H2O 双组分纳米流体[21-22]和FeO-NH3/H2O双组分纳米流体[23-24]强化氨泡状吸收过程的基础上，认为纳米流体对氨的吸收过程包括了气泡形成、相界面的传质和液相主体对气体的吸收3 个过程[34]。纳米颗粒对氨水鼓泡吸收性能的强化过程主要包括液相强化和界面强化两个同时进行的子过程，而对后者的强化系数要高于前者。由于纳米颗粒表面极强吸附力的作用，会对其周围的游离氨气分子产生卷吸和输运作用，从而会引起氨气分子的涡流传递，进一步强化了液相主体对氨气的吸收。相界面传递可按图7 的物理模型描述：纳米颗粒在液相中做布朗运动引起的涡体能涌至界面并将界面部分更新，已由界面渗入δ膜层内的气体组元，被纳米颗粒部分吸附并同时带到液相内深处，与此同时，由纳米颗粒引起的界面湍动（微对流）也会促进表面更新，两者共同强化了相界面传质[35]。

图7 纳米流体的相界面传递[35]

Kim 等[28]通过研究SiO2/H2O 纳米流体对CO2吸收的强化作用进一步探究其机理。试验中，观察到稳定的纳米颗粒与气泡相互碰撞使气泡破碎变得更小增加了传质面积。他们认为这是纳米颗粒强化传质的原因之一，并给出了机理，见图8。图8 中稳定的纳米硅颗粒引入了额外的能量，使气泡破裂，并抑制其聚并，增加了传质面积。

Nagy 等[31]在总结了一些先前研究者的研究成果的基础上提出了均相和非均相数学模型如式（3）和（4）。用均相数学模型预测的纳米流体对O2的吸收速率与用亚硫酸钠氧化法测试的正十六烷纳米液滴对O2的吸收速率比较吻合。他们还用提出的模型和实验两种方法验证了纳米颗粒的布朗运动和布朗运动所引起的连续相中的对流强化了扩散系数，使吸收过程加快。

总而言之，由于影响纳米流体气液传质的因素很多且复杂，还有部分因素相互关联，使得研究纳米流体对气液传质影响的机理具有很大的难度。因此，纳米流体对气液传质的机理还没有一个统一的理论表述，还需要进一步地展开研究。

2 结 语

图8 SiO2/H2O 纳米流体吸收CO2 原理图[28]

本文综述了纳米流体的制备方法和分散技术以及在强化气液传质方面的研究，并分析得强化原因可能是掠过效应、抑制气泡聚并机理、边界层混合机理、渗透机理和各种影响传热传质因素的耦合作用。但纳米流体强化气液传质的研究仍处于起步阶段，还有许多研究有待开展。未来的研究热点将可能集中在以下4 个方面。

（1）影响纳米颗粒强化气液传质的各种因素相互耦合作用。

（2）纳米流体对氨、CO2、CO、O2和水蒸气以外的其它气体的物理化学吸收，进一步提出纳米颗粒强化气液传质普适性模型。

（3）搜集纳米颗粒影响气液界面附近的浓度分布和速度分布的微观信息。

（4）纳米颗粒与气液界面相互作用的研究。

综上所述，需要从以上4 个方面着手对纳米流体强化气液传质的机理展开进一步研究，从宏观研究过度到微观研究，揭示纳米流体强化气液传质的本质，建立相应的传质模型，得出统一的机理表述，推进纳米流体在工业实际上的应用。

符 号 说 明

A—— 液相中吸收组分的浓度，mol/m3

Ad—— 分散相的浓度，mol/m3

Dn—— 纳米流体中强化了的扩散系数，m2/s

Dp—— 分散相上的扩散系数，m2/s

m˙—— 质量流率，kg/min

mfin—— 吸收前气体质量，kg

mini—— 吸收后气体质量，kg

Reff—— 有效吸收率

tabs—— 吸收时间，min

ε—— 气含率

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