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Passive vortex-driven mass transfer
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DOI：10.1016/j.jiec.2025.10.018.png)
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摘要
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平行流通常由于粘性主导的层流状态而表现出混合效率低下，将双相质量传递限制为界面分子扩散。为克服这一基本限制，我们设计了一种具有矩形螺旋丝芯的新型核-环微萃取器。这种独特的被动几何结构能够内在地诱导出直接在液-液界面处的可控涡流，而无需外部能量输入。多物理场模拟表明，特定的间隙宽度与螺旋拓扑结构相结合，会在水相与丝柱相互作用时触发涡流形成，显著破坏扩散边界层。荧光粒子追踪实验证实了这些界面附近的涡流，验证了模拟结果。关键在于，这种被动涡流驱动的质量传递机制直接增强了界面更新和混合效率。在乙酰苯/正庚烷系统的概念验证萃取中，优化间隙内的结构诱导涡流实现了68.18%的乙酰苯萃取效率，表明定制化的微流控结构可通过局部的流体动力学操控被动地增强质量传递。
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6
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