纳米气泡对有机溶液表观黏度的影响研究

作     者：郭幸斐 晁淑琳 黄亚琪 GUO Xingfei;CHAO Shulin;HUANG Yaqi

作者机构：天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学膜分离重点实验室天津300387 

出 版 物：《化学工业与工程》 (Chemical Industry and Engineering)

年 卷 期：2023年第40卷第6期

页      面：144-150页

学科分类：07[理学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金重点基金(51638011) 

主　　题：纳米气泡 表观黏度 粒径分布 表面张力 CFD-PBM 

摘      要：为了研究纳米气泡(NB)对有机溶液表观黏度的影响,利用无机陶瓷膜在溶液中产生纳米气泡后监测溶液的表观黏度变化,并利用计算流体动力学(CFD)模拟计算溶液内鼓入纳米气泡后表观黏度的变化情况以验证实验结果。实验结果表明:0.3 MPa压力下,纳米气泡的粒径分布在125~425 nm范围内,且液面纳米气泡的存在使水的平均表面张力从72.0减小至68.1 mN·m^(-1)。此外,经30 min鼓泡处理后,水、牛血清白蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)溶液的表观黏度分别从1.07、1.3和2.27 mPa·s减小至1.01、1.24和2.21 mPa·s,且随着纳米气泡浓度的增大,溶液的表观黏度持续降低。采用计算流体动力学种群耦合模型(CFD-PBM)模拟计算后溶液表观黏度的变化趋势与实验结果相一致,证实了纳米气泡在降低溶液表观黏度方面的效用。