Flow-driven Precipitation in Confined Geometry and Porous Media  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
121010
Type PD
Principal investigator Schuszter, Gábor
Title in Hungarian Áramlásvezérelt csapadékképződés vékony folyadékrétegben és pórusos közegben
Title in English Flow-driven Precipitation in Confined Geometry and Porous Media
Keywords in Hungarian csapadékképződés, kémiai optimalizálás, földalatti szén-dioxid tárolás, pórus-elzáródás
Keywords in English precipitation, chemical optimization, underground carbon dioxide sequestration, pore-clogging
Discipline
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Physical chemistry
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Department of Physical Chemistry and Materials Science (University of Szeged)
Starting date 2016-12-01
Closing date 2019-11-30
Funding (in million HUF) 15.264
FTE (full time equivalent) 2.10
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
A PD-121010 kutatási projekt keretén belül vékony folyadékrétegben vizsgáltuk az áramlásvezérelt csapadékszerkezetek kialakulását, illetve az alkalmazott csapadékreakciók kinetikáját. A kutatáshoz saját tervek alapján gyártott berendezéseket és kiértékelő algoritmusokat használtunk. A kinetikai vizsgálatok megmutatták, hogy a különböző csapadékreakciók egy univerzális hatványfüggvénnyel leírhatók, ahol a hatványkitevő jellemző az adott reakcióra. A kinetikai eredményeink alkalmazhatóságát bizonyítja, hogy sikerült komplex csapadékszerkezeteket előállítani a reakciók és a transzport folyamatok időskálájának összehangolásával. Azt is megállapítottuk, hogy az azonos hatványkitevővel jellemezhető reakciók hasonló mintázatok kialakulásához vezetnek vékony folyadékrétegben. Megfelelően nagy reaktánskoncentráció esetén a nagyobb hatványkitevő ujjszerű szerkezetek kialakulásához vezet, hiszen nagy számú apró csapadékszemcse képződik. Azonos koncentrációnál a kisebb kitevővel jellemzett reakciók esetén kevés, de jóval nagyobb kristály jelenik meg. Első esetben a viszkózus ujjasodással analóg folyamat, a másodikban a reakciótér permeabilitásának változása hozza létre a mintázatokat. Amikor a reakciót pórusos közegben vizsgáltuk, a kialakult mintázatok egységesek voltak a pórusos teret kialakító gyöngyök keverést elősegítő hatásának köszönhetően, mely nagyobb mennyiségű csapadék kialakulásához is vezetett.
Results in English
Flow-driven precipitation pattern formation in confined geometries and precipitation kinetics were investigated within the framework of PD-121010 project with the aid of in-house made experimental systems and data evaluation protocols. Results show that the kinetics of various precipitation reactions obey a universal power law in which the exponent is characteristic for the reaction. Such kinetics results are proved to be useful in order to tailor product properties by maintaining successful time scale matching between transport processes and reactions. It is also found that precipitation patterns obtained in confined geometries are similar to each other provided that the kinetic exponent is the same. An increase of such exponent manifests in finger-like membrane formation at sufficiently high reactant concentrations because a vast amount of tiny particles are produced leading to an analogue of viscous fingering hydrodynamic instability. In the opposite case, a precipitation reaction exhibiting low exponent results in a few but large crystals leading to a pattern formation driven by the permeability change of the confinement. When a particular reaction is investigated in porous media characterized with different porosity and permeability, an enhanced mixing caused by the obstacles leads to uniform pattern formation and to good conversion compared to that without beads in the confinement.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=121010
Decision
Yes





 

List of publications

 
Gábor Schuszter, Tünde Gehér-Herczegh, Árpád Szűcs, Ágota Tóth, and Dezső Horváth: Determination of the diffusion coefficient of hydrogen ion in hydrogels, Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 12136-12143, 2017
Evelin Rauscher, Gábor Schuszter, Bíborka Bohner, Ágota Tóth and Dezso Horváth,: Osmotic contribution to the flow-driven tube formation of copper–phosphate and copper–silicate chemical gardens, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 5766-5770, 2018
Éva Pópity-Tóth, Gábor Schuszter, Dezső Horváth and Ágota Tóth,: Peristalticity-driven banded chemical garden, The Journal of Chemical Physics 148, 184701, 2018
Nirmali Prabha Das, Brigitta Müller, Ágota Tóth, Dezső Horváth, Gábor Schuszter,: Macroscale Precipitation Kinetics: Towards Complex Precipitate Structure Design, Physical Chemistry Chemical Physics, 20, 19768-19775, 2018
Réka Zahorán, Ákos Kukovecz, Ágota Tóth, Dezső Horváth, Gábor Schuszter,: High-speed tracking of fast chemical precipitations, Phys. Chem. Chem. Phys., 21, 11345-11350, 2019
Edina Balog, Kevin Bittmann, Karin Schwarzenberger, Kerstin Eckert, Anne De Wit, Gábor Schuszter,: Influence of microscopic precipitate structures on macroscopic pattern formation in reactive flows in a confined geometry, Phys. Chem. Chem. Phys., 21, 2910-2918, 2019
Dóra Takács, Gábor Schuszter, Dániel Sebők, Ákos Kukovecz, Dezső Horváth, Ágota Tóth: Magnetic-field-manipulated growth of flow-driven precipitate membrane tubes, Chem.: Eur. J., 25 ,148260-014833, 2019




Back »