Investigation the effect of super hydrophobic titania nanoparticles on the mass transfer performance of single drop liquid-liquid extraction process

Hatami, Ashkan; Bastani, Dariush; Najafi, Farhood

doi:10.1016/j.seppur.2016.11.063

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“…Vergleichsweise wenige Untersuchungen wurden bisher zu Stofftransport und Fluiddynamik in mit Nanopartikel versetzten Flüssig/flüssig-Systemen durchgeführt. Einzeltropfenuntersuchungen erfolgten hauptsächlich im System Toluol/Wasser mit der Ü bergangskomponente Essigsäure und fast ausschließlich wurde der Stoffübergang von dispers nach kontinuierlich betrachtet [42,43,[45][46][47][48][49][50]. Die eingesetzten Nanopartikel wurden meist in der dispersen Toluolphase vorgelegt.…”

Section: Fallstudie Nanopartikelunclassified

“…Höhere Konzentrationen führen zur Agglomeration der Nanopartikel, wodurch die Stofftransportverbesserung aufgrund der geringeren Partikel-Beweglichkeit sinkt [51] und zum Teil auf die Hälfte des Reinstoffwerts bei der maximal untersuchten Konzentration von 0,005 Gew.-% [42,43,46,47] abfällt. Zudem belegen die Partikel die Phasengrenzfläche und verringern so die Austauschfläche [44].…”

Section: Fallstudie Nanopartikelunclassified

“…Die Ergebnisse sollten allerdings unter dem Gesichtspunkt bewertet werden, dass die Tropfengröße in den meisten Fällen mit verschiedenen Nanopartikelkonzentrationen nicht konstant gehalten wurde. Die Tropfendurchmesser steigen mit dem Partikelanteil (+34-41 % [42,43], +16-25 % [46], +14 % [47]) und beeinflussen die Fluiddynamik und somit den Stofftransport erheblich. Auch muss beachtet werden, dass bei der angewendeten Konzentration der Transferkomponente Essigsäure im System Toluol/Wasser Marangoni-Effekte auftreten, die nicht beachtet wurden.…”

Section: Fallstudie Nanopartikelunclassified

“…Die Verbesserung wurde durch das Vorhandensein von Mikro‐Konvektion begründet, die durch die Brownsche Molekularbewegung der Nanopartikel induziert wird und den Stofftransport der Transferkomponente verbessert 51. Höhere Konzentrationen führen zur Agglomeration der Nanopartikel, wodurch die Stofftransportverbesserung aufgrund der geringeren Partikel‐Beweglichkeit sinkt 51 und zum Teil auf die Hälfte des Reinstoffwerts bei der maximal untersuchten Konzentration von 0,005 Gew.‐% 42, 43, 46, 47 abfällt. Zudem belegen die Partikel die Phasengrenzfläche und verringern so die Austauschfläche 44.…”

Section: Fallstudie Nanopartikelunclassified

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Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig‐Systemen. Teil 2: Auswirkung von Grenzflächeneffekten und Verunreinigungen

Schulz

Petzold

Böhm

et al. 2021

Chemie Ingenieur Technik

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This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Fluiddynamik und Stofftransportprozessen kommt bei der Dimensionierung von Flüssig/flüssig-Kontaktapparaten eine entscheidende Bedeutung zu. Die Vorhersage von Betriebsparametern wird durch Schwarm-und Grenzflächeneffekte maßgeblich erschwert. Anhand von Einzeltropfenuntersuchungen kann eine grundlegende Vorhersage für fluiddynamisches Verhalten und Stofftransportleistung auf Basis einfacher Experimente und zahlreicher publizierter Korrelationen und Theorien getroffen werden. Im ersten Teil wurden die Grundlagen zur Beschreibung der Fluiddynamik und des Stofftransports für den Fall unbeeinflusster Grenzflächen erläutert. Hier wird nun ein Ü berblick über relevante Grenzflächenphänomene und den Einfluss verschiedener Stoffklassen gegeben, die als Begleitkomponenten oder Verunreinigung für technische Systeme üblich sind.

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Section: Fallstudie Nanopartikelunclassified

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Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig‐Systemen. Teil 2: Auswirkung von Grenzflächeneffekten und Verunreinigungen

Schulz

Petzold

Böhm

et al. 2021

Chemie Ingenieur Technik

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“…The mass transfer rate was found to be directly proportional to the nanoparticle content up to 0.002 wt.%, and to decrease at greater nanoparticle concentrations.The improvement of mass transfer was more pronounced for larger droplets and lower solute concentrations. Additionally, the authors developed a new correlation based on the theoretical model of Newman[144].…”

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A critical review on the use of nanoparticles in liquid–liquid extraction

Amani

Ahmadi

et al. 2018

Chemical Engineering Science

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Recently, the use of nanoparticles in extraction columns has gained increasing attention due to their potential to enhance mass transfer processes. Most of the reported work, however, has been concerned with mass transfer enhancement in gas-liquid systems in the presence of nanoparticles, while limited studies of liquid-liquid systems have been reported. Liquidliquid extraction is an extensively employed separation method that has taken on a substantial role in engineering and industrial applications for recovery processes. Therefore, the aim of this review article is to provide an overview of the state-of-the-art from the available literature on the effect of nanoparticles on the hydrodynamic behavior and mass transfer performance of liquid-liquid systems. Attention is also given to providing an understanding of the mechanisms responsible for the improvements in mass transfer with the use of nanoparticles. In the majority of studies, the presence of nanoparticles was found to be beneficial and to lead to improved mass transfer, although a few investigations reported a detrimental impact of nanoparticles. The literature does not clearly describe the conditions under which the addition of nanoparticles would be unfavorable. Moreover, the addition of nanoparticles always introduces potential drawbacks, such as sedimentation, accumulation, or clogging inside extraction columns, as well as the need to separate the nanoparticles at the outlets. These drawbacks have not been considered in the literature, limiting the practical employment of nanoparticles in this industry.

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Experimental investigation, modelling, and order of magnitude analysis of oxygen mass transfer in pulsed plate column with α‐Fe₂O₃ nanofluid

Shet,

Shetty K.

2024

Can J Chem Eng

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Volumetric oxygen mass transfer coefficient (kLa) is an important parameter in the design of various reactors and bioreactors. In the present work, the influence of α‐Fe2O3 nanofluid on the enhancement of kLa is studied in a pulsed plate column (PPC). An enhancement factor of greater than one showed that the nanofluid is favourable in enhancing the mass transfer rate. The effect of pulsing velocity on kLa is observed to fall under two regimes: the dispersion regime and emulsion regime. The kLa enhancement factor is found to be higher in TiO2 nanofluid than in α‐Fe2O3 nanofluid, indicating that the type of nanofluid influences the enhancement factor. The order of magnitude analysis showed that localized convection triggered by the Brownian motion of nanoparticles is the phenomenon responsible for kLa enhancement. A dimensionless multiple regression analysis (MRA) model was developed to predict kLa in the nanoparticle loading range of 0.003–0.019 (v/v%), relating the Sherwood number with oscillating Reynolds number (1200 ≤ Reo ≤ 20,000), gas flow Reynolds number (0.135 ≤ Reg ≤0.370), Schmidt number (1300 ≤ Sc ≤2700), and Brownian Reynolds number (2.81 × 10−4 ≤ ReB ≤5 × 10−4). The pseudo‐homogeneous model could accurately predict the enhancement until critical loading conditions.

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Investigation the effect of super hydrophobic titania nanoparticles on the mass transfer performance of single drop liquid-liquid extraction process

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Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig‐Systemen. Teil 2: Auswirkung von Grenzflächeneffekten und Verunreinigungen

Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig‐Systemen. Teil 2: Auswirkung von Grenzflächeneffekten und Verunreinigungen

A critical review on the use of nanoparticles in liquid–liquid extraction

Experimental investigation, modelling, and order of magnitude analysis of oxygen mass transfer in pulsed plate column with α‐Fe₂O₃ nanofluid

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