In this study a newly designed and electro-osmotic micro-mixer is proposed. This design is comprised of a channel and metal electrodes attached in the local side wall surface, To investigate the flow patterns a numerical method is employed. To obtain the flow patterns numerical computation are performed by using a commercial code, CFD-ACE. The fluid-flow solutions are then cast into studying the characteristics of stirring with aid the Mixing index. Focus is given the effect on the electro osmotic flow characteristics under the curvature variation in the microchannel with the local of the electric field
We conducted a numerical study of AC-electroosmotic (alternating current) effect on the fluid flow and mixing in a 3-D microchannel. The microchannel used as an efficient micro-mixer is composed of a channel and a series of pairs of electrodes attached in zigzag pattern on the bottom wall. The AC electric field is applied to the electrodes so that a steady flow current takes place around the electrodes. This current is flowing across the channel and thus contributing to the mixing of the fluid within the channel. We performed numerical simulations by using a commercial code to obtain a steady flow field. This steady flow is then used in evaluation of the mixing performance via the concept of mixing index. It was found that good combination of two kinds of electrode, which gave us a good mixing, is not simple harmonic. And when the length ratio of these two kinds of electrode is 2:1, we can get the best mixing effect.
This paper presents numerical and experimental works for simultaneous pumping and mixing small liquid using asymmetric microelectrode arrays, based on AC electroosmotic flows. To this end, four arrangements of electrode pairs were considered with diagonal/herringbone shapes. Numerical simulations were made of three-dimensional geometries by using the linear theory. The results indicated that the helical flow motions induced by the electrode arrays play a significant role in the mixing enhancement. The pumping performance was influenced by the slip velocity at the center region of the channel compared to that near the side walls. To validate the numerical predictions, the microfluidic devices were made through MEMS. The flow rate was obtained by using micro PIV, increasing the applied frequency. The electrolyte was potassium chloride solution. The flow patterns above electrodes were visualized to see lateral flow for mixing. The experimental results showed good agreements with the numerical predictions.
중금속으로 오염된 점성토의 정화에 대한 electrokinetic기술의 효율을 연구하기 위하여 포화 해성점토를 납으로 오염시켜 전기삼투시험을 수행하였다. 이를 위하여 실험조건으로서 납의 오염농도 500, 5,000, 50,000mg/kg, 공급전류 10, 50, 100mA, 가동시간 5, 15, 30일 및 3가지의 효율 향상기법을 적용하였다. 유입수와 유출수의 pH, 전기삼투유량 및 전기전도도를 시험중에 측정하고 또 시험 완료후에 공시체전 길이에 걸쳐 pH및 잔존 납농도를 측정하여 제시하였다. 시험결과에 의해서 electrokinetic 기술이 효과적인 방법이라는 결론을 얻었다. 또한 음극에 침강된 수산화납을 용해시키기위해 초산을 가하게 되면 정화효율이 향상된다는 사실을 알 수 있었다.
In this research, electrokinetic remediation test was experimented with contaminated kaoline specimen at below, above the cation-exchange capacity of the mineral. The changes of the flow in electro-osmosis with open electrodes and current were presented, and lead removal results were evaluated through the extraction test. As a result, it was showed that removal efficiency was 20-30%, 67-87% In the anode As lead transport continues, the lead precipitation within a narrow zone very close to the cathode can go significantly high. This high lead precipitation near the cathode could block the flow path, decrease the conductivity, and thus the electroosmotic flow. The net effect will cause a decrease in the efficiency of electrokinetic processing. Therefore, in this study, citric acid and surfactant solution was used at the cathode as enhancement techniques.
대한약학회 2003년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2-2
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pp.233.3-234
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2003
Electroosmotic flux during iontophoresis originates due to the net negative charge of the current passing channel (pores) in skin at physiological pH (pH 7.4). Thus, the channel is permselective to cations, and this causes the convective solvent flow, from anode to cathode direction. This solvent flow facilitates the flux of cations (from anode), inhibits that of anions (from cathode), and enables the enhanced transport of neutral, polar solutes. In this work, we have investigated the effect of a series of polyethylene glycols (PEGs) with different molecular weights on the electroosmtic flow to get more detail understanding of this phenomena. (omitted)
본 연구에서는 동전기-펜턴 공정을 이용한 phenanthrene 오염토양 정화의 타당성을 확인하기 위해서, 토양 시스템 내에서 전기삼투흐름에 의한 과산화수소의 이동과 펜턴유사 반응에 의한 phenanthrene의 산화분해 양상을 살펴보았다. 10 mA와 5 mA의 두 가지 전류 조건 중에서, 10 mA일 때 더 높은 전압경사와 전기삼투유량이 관찰되었다. 높은 전기삼투유량은 토양 내로 많은 양의 과산화수소가 이동한 것을 의미하므로, phenanthrene 제거효율이 전기삼투유량이 증가함에 따라 증가한 것으로 판단된다. 동전기 정화기술만을 이용한 토양 세척에 의해 7일간의 가동기간 동안 8.5%의 phenanthrene이 제거되었다. Phenanthrene을 직접 산화분해하기 위하여 양극 전극조를 통하여 과산화수소 용액을 토양에 공급한 경우에는 14일 동안 최고 95.6%의 제거효율을 얻을 수 있었다. 실험 종료 후 95.6%의 제거효율을 나타낸 토양시료를 분석한 결과 phenanthrene의 중간산물이 거의 관찰되지 않음으로써, 과산화수소의 연속적인 주입을 통하여 가동기간 중간에 생성된 중간산물들이 저분자 물질로 산화분해 되었거나 물과 이산화탄소로 분해된 것으로 추정된다.
본 연구에서는 동전기적 토양복원에 적합한 계면활성제를 선정하는 방법으로 세 가지 계면활성제, APG, Brij30, SDS를 대상으로 토양에 흡착되는 계면활성제의 양, phenanthrene에 대한 용해도, 생분해도 및 동전기적 토양정화 현상을 살펴보았다. Phenanthrene은 kaolinite에 최대 2,200 mg/kg dry soil까지 흡착되었으며, APG, Brij30, SDS는 토양 1kg당 각각 40, 7, 4g이 흡착되었다. Phenanthrene의 용출효율은 계면활성제에 대해서 Brij30>SDS>APG의 순서로 나타났으며, 생분해도는 APG>Brij30>SDS순서로 나타났다. 동전기 정화실험에서는, 세 가지 계면활성제 중에서 전기삼투 흐름이 가장 원활한 APG가 phenanthrene에 대해 높은 제거율을 나타냈다. 이로부터 동전기적 토양복원에 적용하기 위해서는 계면활성제의 유기오염물에 대한 용출효율보다는, 전기삼투 흐름을 원활하게 할 수 있는 계면활성제를 선택하는 것이 보다 중요한 요소임을 알 수 있었다.
양극산화법과 DRIE 법으로 제작된 다공성 실리콘막을 이용하여 두 종류의 전기침투 펌프를 제작하였다. 펌프의 성능은 유기용매를 이용하여 유량과 단위전류당 유량으로 측정하였다. 두 종류 펌프 모두 기존의 다공성 유리막으로 제작된 전기침투 펌프보다 성능이 우월했다. 특히 DRIE 법으로 제작된 다공성 실리콘막은 유량과 단위전류당 유량이 모두 월등한 성능을 보였다. DRIE 법은 널리 알려진 방법이기에 이와 같이 제작된 펌프는 다양한 응용 분야에 비교적 쉽게 적용될 것으로 기대된다.
Removal of phenanthrene by electrokinetic method combined with Fenton-like process was studied in a model system. The scale of reactor was 120 cm in length, 10 cm in width, and 50 cm in height. Sand was selected as a model soil. Bentonite was filled in the space between reservoir and contaminated soil to control the flow rate of water. When constant voltage of 100 V was applied to this system, current varied from 1000 mA to 290 mA for 28 days. pH of anode and cathode reservoirs became to 2 and 13, respectively. Removal efficiency of phenanthrene was more than 60 %.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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