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向液相中添加微细颗粒是强化气液传质常用的一种方法，目前已经有很多学者对微细颗粒强化气液传质的现象进行了实验和模型研究，并提出了相关的机理进行解释。但是由于客观条件尤其是观测手段的限制，他们主要研究的是微米颗粒，随着实验方法的不断进步和设备的不断改进，对纳米颗粒强化气液传质的实验和模型研究越来越受到研究者的关注。本论文基于全内反射荧光显微技术（TIRF），用设计的样品池在TIRF实验台上进行实验，研究了纳米颗粒布朗运动随纳米颗粒固含量、粒径、颗粒性质以及基液的变化规律。在得到纳米颗粒布朗运动规律的基础上，利用TIRF技术设计了传质的微观测量实验，研究了布朗运动对增强传质的影响机理：纳米颗粒的布朗运动会引起周围液体的运动，相邻颗粒之间的液体又会相互干扰从而形成微对流，继而引起附加的传质量。鉴于宏观对流传质理论，利用时均法分析了纳米颗粒布朗运动对增强传质的影响，并提出了微对流传质过程中的Sh p数，它表征了微对流传质与扩散传质的相对大小；并利用因次分析和最小二乘法，在相关实验数据的基础上得到了微对流传质系数的关联式。为了对纳米颗粒增强气液传质的模型进行研究，本论文在反应釜中进行了纳米颗粒促进亚硫酸盐强制氧化的实验，研究了颗粒固含量、粒径、搅拌速度、温度及颗粒性质对气液传质的影响规律；基于传输机理和流体力学作用机理，综合考虑化学反应的影响，建立了三维非稳态非均相传质模型，并将模型计算结果和实验结果进行了对比，发现两者吻合较好；本模型中流体力学作用主要考虑了纳米颗粒的布朗运动改变了流体力学条件，得到了纳米颗粒布朗运动对扩散系数、液体微元停留时间等的影响规律。为了进一步研究纳米颗粒对化学吸收的增强作用，并验证上述建立的三维非稳态非均相传质模型，本论文在自行设计的鼓泡吸收器中进行了纳米颗粒强化MEA/MDEA鼓泡吸收CO2的实验，在对本实验进行了合理地简化后，利用上述模型计算的结果与实验进行了对比，两者吻合较好，验证了本文建立的模型具有较高的准确性，为纳米颗粒强化气液传质的研究提供了理论参考。