مهندسي شيمي ايران دوره 43، شماره

اندازه گيري ضريب نفوذ بنزوئيک اسيد در نانوسيال
آب ـ گاما آلومينا در دماي ثابت

منوچهر منوچهريان فرد، حسين بيکي*+
قوچان، دانشگاه مهندسي فناوريهاي نوين قوچان، دنشکده مهندسي شيمي، صندوق پستي 53776 ـ 17339

چكيده:در اين مطالعه تجربي، اندازه گيري ضريب نفوذ مولکولي بنزوئيک اسيد در نانوسيالها پايه آبي داراي نانوذرههاي گاما آلومينا انجام شد. قطر نانوذرههاي مورد استفاده بينnm 91 تا nm 01 بود. دامنه نسبتهاي حجمي نانوذرهها بهکار گرفته شده از% 106/1 تا% 8/1 بود. آزمايشها در دماي ثابت C o 01 انجام شد .
نتيجهها نشان دادند که نانوذرههاي گاما آلومينا بر نفوذ جرم در نانوسيالها بياثرند و هيچ گونه تغيير چشمگيري در ضريب نفوذ بنزوئيک اسيد در نانوسيالهاي آب- گاما آلومينا نسبت به ضريب نفوذ آن در آب ديده نشد.

واژههاي كليدي: نانوسيالها؛ بنزوئيک اسيد؛ ضريب نفوذ؛ نانوذرههاي گاما .آلومينا

KEY WORDS: Nanofluids; Benzoic acid; Diffusion coefficient; γ-Al2O3 nanoparticles.

مقدمه
به سوسپانسيون مايعات رقيق داراي نانومواد، نانوسيال گفته ميشود. بهينه از نانوذرهها در سيال پايه که در آن بيشترين نرخ انتقال بيشتر پژوهشهاي پيشين در زمينه نانوسيالها مربوط به انتقال جرم صورت ميگيرد را گزارش دادهاند ]9 ـ 6[. )الي1( و همکاران گرما در آنها بوده و نتيجههاي به دست آمده از آنها افزايش به صورت آزمايشگاهي جذب اکسيژن در نانوسيالها پايه آبي را ويژگيهاي گرمايي در نانوسيالها را نسبت به سيال پايه بررسي کردند ]11[. آنها گزارش دادند که وجود نانوذرههاي نشان ميدهند ]1[. با توجه به نتيجههاي دلخواه اثر نانوذرهها بر فرايند آهن اکسيد، انتقال گاز اکسيژن به مايع را تا 6 برابر افزايش انتقال گرما ]5 ـ 2[، و نيز همانندي مکانيسمهاي آن با انتقال جرم، ميدهد .)جونگ2( و همکاران جذب کربن دي اکسيد در نانوسيالهاي پژوهشها در زمينه انتقال جرم در نانوسيالها نيز صورت گرفته است. متانول- آلومينا را براي نسبتهاي حجمي زير% 1/1 نانوذرههاي
مطالعهها بر روي اثر نانوذرهها بر فرايند انتقال جرم در دو بخش عمده مورد بررسي قرار دادند ]11[. بر اساس نتيجههاي آنها با افزايش تعيين ضريب انتقال جرم و تعيين ضريب نفوذ جرم طبقه بندي ميشوند. نسبت حجمي نانوذرهها مقدار جذب بيشتر شده و بيشترين مقدار افزايش بخش اول مطالعهها مربوط به ضريب انتقال جرم تا 180/1 برابر ميباشد. به طور همانند، لي)0( و همکاران نيز در نانوسيالها است. در زمينه ضريب انتقال جرم بيشتر مطالعهها، با بررسي آزمايشگاهي جذب کربن دي اکسيد در متانول، افزايش در نرخ افزايش در نرخ انتقال جرم در نانوسيالها و نيز وجود يک کسر حجمي انتقال جرم در حضور نانوذرههاي آلومينا و سيليکا را اعلام کردند ]12[.

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
)9( Olle et al. )7( Lee et al.
)0( Jung et al.
علمي
همچنين برخي از پژوهشها در مورد فرآيند جذب، نشان داده اند که وجود نانوذرههاي گوناگون جذب را در نانوسيالها افزايش ميدهد ]12-21[. سارا و )همکاران1( در بررسي اثر نانوذرههاي مس اکسيد بر انتقال جرم با استفاده از فناوري نفوذ جريان محدود الکتروشيميايي)2( يافتند که افزودن نانوذرهها، انتقال جرم را تا% 51 نسبت به سيال پايه افزايش ميدهد ]21[. با استفاده از فناوري نفوذ جريان محدود الکتروشيميايي چند پژوهش ديگر نيز انجام شده است که همگي افزايش انتقال جرم در حضور نانوذرهها را گزارش داده اند ]7-9[.
بر خلاف افزايش هاي گزارش شده براي ضريب انتقال جرم در نانوسيالها نسبت به آن در سيال پايه، تعدادي از پژوهشگران گزارش دادهاند که ضريب انتقال جرم در نانوسيالها کاهش مييابد و اين کاهش با افزايش نسبت حجمي نانوذرهها بيشتر ميشود .
ون و همکاران)0( ]22[ و نيز فنگ و همکاران)4( ]20[ ديدند.
که ضريب انتقال جرم در جذب اکسيژن در آب در حضور نانوذرههاي تيتانيوم اکسيد به ميزان% 21 کاهش مييابد .پارک و )همکاران5( ]24[
نيز به صورت تجربي جذب کربن دي اکسيد در نانوسيالهاي آب ـ سيليکا را براي آمينهاي گوناگون بررسي کردند. بر اساس مشاهدههاي آنها ضريب انتقال جرم در حضور نانوذرههاي سيليکا به صورت چشمگيري کاهش مييابد.
بخش دوم مطالعهها بر روي ضريب نفوذ مولکولي در نانوسيالها متمرکز است. کريشنامورتي و )همکاران6( پيشگامان پژوهش در زمينه نفوذ جرم در نانوسيالها هستند .آنها ضريب نفوذ رنگ فلوئورسان در نانوسيالهاي آب ـ آلومينا را براي نسبتهاي
حجمي زير% 1 اندازه گيري کردند. بر اساس نتيجههاي بهدست آمده از آزمايش آنها ضريب نفوذ رنگ در نسبت حجمي
%5/1 تا 14 برابر نسبت به آن در آب خالص افزايش مييابد ]25[.
فانگ و همکاران)7( نيز نشان دادند که ضريب نفوذ رودامين در نانوسيال آب ـ مس تا 26 برابر بزرگتر از آن در سيال پايه است .
آنها ديدند که افزايش در ضريب نفوذ با افزايش در نسبت حجمي
)0( Electrochemical limiting diffusion current technique (ELDCT) )1( Gerardi et al.
)7( Wen et al. )91( Ozturk et al.
)7( Feng et al. )99( Veilleux & Coulombe
)6( Park et al. )90( Subba et al.
)5( Krishnamurthy et al. )97( Ashrafmansouri et al.
)3( Fang et al.

)8( Turanov & Tolmachev
نانوذرهها بيشتر ميشود ]26[. بر خلاف افزايشهاي چشمگير گزارش شده براي ضريب نفوذ در نانوسيالها، تورانو و
تولماچيو)8( ]27[ و همچنين جراردي و همکاران)9( ]28[ ضريب خود نفوذي آب را در سوسپانسيون بر پايه آب نانوذرههاي سيليکا و آلومينا را اندازهگيري کردند. بر اساس گزارش هاي آنها ضريب خود نفوذي در حضور نانوذرهها به ترتيب تا 7/1 و 9/1 برابر کاهش مييابد. در ادامه نتيجههاي متضاد گزارش شده براي ضريب نفوذ در حضور نانوذرهها، اوزتورک و
همکاران)11( نتيجههاي خود را مبني بر بياثر بودن نانوذرهها بر ضريب نفوذ گزارش دادند .آنها ضريب نفوذ رنگ را در نانوسيال آب ـ آلومينا براي نسبتهاي حجمي زير% 1 اندازه گيري کرده و هيچ گونه تغيير در ضريب نفوذ را مشاهده نکردند ]29[.
در سال 2111 ميلادي ويليوکس و کولومب)11( به صورت تجربي ضريب نفوذ رودامين را در نانوسيال آب ـ آلومينا را براي نسبتهاي حجمي زير% 4 نانوذرهها مورد بررسي قرار دادند .
بر اساس نتيجههاي آنها ضريب نفوذ در ابتدا با افزايش نسبت حجمي نانوذرهها بيشتر شده و سپس با افزايش کسر حجمي نانوذرهها رفتار وارون ديده ميشود. در آزمايش آنها ضريب نفوذ رودامين در کسر حجمي% 2 تا 11 برابر افزايش مييابد ]01[.
در سال 2111 ميلادي، سوبا و )همکاران12( در بررسي اثر نانوذرههاي گوناگون بر ضريب نفوذ، هيچ گونه تغيير چشمگيري در دامنه
-347972014705

غلظتهاي استفاده شده نديدند. آنها در آزمايش هاي خود دو نانوسيال پايه آبي آلومينا و سيليکا را با نسبت هاي حجمي به ترتيب زير% 1 و% 7/1 بهکار گرفتند ]01[. به تازگي اشرف منصوري و همکاران)10( اثر نانوذرههاي سيليکا بر ضريب خود نفوذي آب و ضريب نفوذ ترشيو بوتانول در آب را براي نسبتهاي حجمي زير% 1 و دماهاي گوناگون مورد آزمايش قرار دادند. آنها افزايش ناچيزي کمتر از% 11 براي ضريب خود نفوذي و نيز ضريب نفوذ در دامنه نسبت هاي حجمي بهکار گرفته در کار خود گزارش دادند ]02[.
)9( Sara et al.
3048-1395629

جدول

3
ـ

ويژگي
مورد
در

استفاده
های

محاسبه

.
ها

ويژگي

مقدار

نانوذره

دانسيته

ها
(
0
g/cm
)

65
/
0

دانسيته

آزمايش

دماي

در

پايه
سيال

(
0
g/cm
)

97
/
1

قطر
نانوذره

ها
(
nm
)

21

11

جدول

3

ـ

ويژگي

مورد

در

استفاده

های

محاسبه



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید