1 纳米流体强化气液传质机理

基于气液吸收系统以及纳米颗粒特性的差异，纳米流体对气液传质的影响是多方面的。颗粒的加入会引起液相物理参数、气液界面形貌、气液反应动力学的变化，进而影响气液传质。目前公认的传质增强机理包括传输机理、边界层混合机理以及抑制气泡聚并机理。

1.1 传输机理

传输机理最早由Kars[19]和Alper[20]提出。如图1所示，基于气液传质界面上的传质膜，传输机理主要解释了在纳米颗粒作用下，气体由气液相界面向液体中转移的现象。由于纳米颗粒的粒径小于传质膜厚度，在流体湍流和粒子布朗运动作用下，纳米颗粒穿过膜并在膜内短暂停留。然后纳米颗粒吸附一定量气体，通过布朗运动回到液体中并释放被吸附的气体分子。纳米粒子再生后即完成传输过程，并重复气体吸收-解吸循环，从而加强气液传质。

1.2 边界层混合机理

边界层混合机理揭示了纳米流体吸收过程中的流体动力学效应。如图2所示，纳米粒子在溶液中进行布朗运动，改变了周围流体的浓度梯度和流体力学特性，最终达到强化传质的目的。纳米颗粒在气液边界层发生碰撞，使传质膜厚度减小，进而减小传质阻力[21, 22]。此外，纳米粒子的存在增加了边界层的扰动程度，湍流增强会引起液膜的重新分布，加速液膜表面更新速率和膜内物质的交换[23]。即使流体由惰性颗粒或大颗粒组成，气液传质效果也会在一定程度上得到增强[24, 25]。