Fenomen kavitacije je trenutno eden najbolj raziskanih procesov za podporo številnim klasičnim pristopom, ki se uporabljajo v kemijskem in okoljskem inženirstvu. Sposobnost koncentriranja visoke energije in tlaka ob hkratnem znatnem povečanju prenosa mase, predvsem s tvorbo mikrocirkulacij, je že bila uporabljena za čiščenje vode in odpadnih voda v naprednih oksidacijskih procesih (AOP), ki temeljijo na kavitaciji. Trenutno se večina raziskav osredotoča na tipične kavitacijske sisteme s Venturijevo cevjo ali šobo, v katerih je za učinkovito razgradnjo onesnaževal potrebnih od 50 do 200 ciklov.

Ta projekt se osredotoča na edinstvene raziskave kavitacijskih pojavov v mikrokanalih in vzporedno vezanih mikrokanalov, ki omogočajo intenzifikacijo kavitacijskih učinkov z nadzorovanim usmerjanjem kavitacijskih mehurčkov v več vzporednih kanalih. Za preučevanje takih sistemov raziskovalni načrt vključuje naloge, povezane z načrtovanjem in karakterizacijo takšnih kavitacijskih območij; podrobno analizo osnovnih mehanizmov kavitacije, ki se pojavlja v mikrokanalih; določitev optimalnih pogojev in obnašanja tekoče in plinaste faze; ter raziskavo razlik med mikro- in makrokavitacijo v smislu obnašanja faz, aktivacije oksidantov, tvorbe radikalov in mehanizmov razgradnje organskih onesnaževal.

V tem projektu bodo pridobljena številna pomembna spoznanja, ki bodo močno vplivala na prihodnje raziskave na tem področju. Ta spoznanja vključujejo znanje in vizualizacijo kavitacije, ki nastane v mikrokanalih, ter postopkovne pristope za opis in optimizacijo tega pojava, kot tudi opis mehanizmov aktivacije oksidantov, tvorbe radikalov in razgradnje organskih onesnaževal.

Rezultati tega projekta bodo prav tako koristni za nadaljnje raziskave aplikativne uporabe Cav-Micro reaktorjev. Pričakuje se, da bo vsaj šest ključnih znanstvenih člankov objavljenih v visoko rangiranih revijah JCR. Ti članki bodo zagotovili osnovno znanje, pravila in metode za nadaljnje raziskave na tem področju. Zato se pričakuje, da bodo objavljene raziskave dosegle visoko prepoznavnost na tem področju in visoko število citatov.

DS1: Vodenje projekta (M1-M36) [vodita oba vodilna raziskovalca].
Namen tega delovnega sklopa (DS) je zagotoviti, da projekt poteka v skladu z zastavljenimi časovnimi načrti.

• T1.1 Poročanje o napredku in stroških (M1-M36)

• T1.2 Spremljanje, nadzor in upravljanje kakovosti (M1-M36)

DS2: Študije kavitacije pri prehodu iz makro- v mikro-kanale (M1-M12) [vodja: M. Zupanc].
DS2 vključuje študije kavitacije pri prehodu iz makro v mikro geometrije za boljši nadzor kavitacijskih učinkov.

• T2.1 Načrtovanje in izdelava mikro-kanalov (M1-M12) [vodja: SI]

• T2.2 Karakterizacija kavitacije v mikro-kanalih (M7-M12) [vodja: SI]

• T2.3 Primerjava kemijskih učinkov med makro- in mikro-kanali (M7-M12) [vodja: PL]

DS3: Študije razgradnje onesnaževal v makro- in mikro-kanalih (M1-M22) [vodja: G. Boczkaj].
Namen tega DS je razviti in optimizirati analitske metode za določanje izbranih onesnaževal ter raziskati njihovo razgradnjo v obstoječih makro- in novo razvitih mikro-kanalih.

• T3.1 Razvoj in optimizacija analitske metode (M1-M6) [vodja: PL]

• T3.2 Razgradnja onesnaževal v makro- in mikro-kanalih (M7-M22) [vodja: PL]

• T3.3 Karakterizacija kavitacije v makro- in mikro-kanalih z onesnaževali (M11-M17) [vodja: SI]

DS4: Študije aktivacije zunanjih oksidantov v makro- in mikro-kanalih (M13-M24) [vodja: G. Boczkaj].
Namen tega DS je optimizirati makro- in mikro-kanale za dovajanje zunanjih oksidantov ter karakterizacijo razvite kavitacije.

• T4.1 Ocenjevanje učinkovitosti razgradnje in mehanizmov v prisotnosti zunanjih oksidantov (M13-M24) [vodja: PL]

• T4.2 Karakterizacija kavitacije v makro- in mikro-kanalih z zunanjimi oksidanti (M17-M24) [vodja: SI]

DS5: Razvoj nizov mikro-kanalov (M25-M36) [vodja: M. Zupanc].

• T5.1 Razvoj in načrtovanje niza mikro-kanalov (M25-M33) [vodja: SI]

• T5.2 Ocenjevanje razgradnje onesnaževal v nizih mikro-kanalov (M28-M33) [vodja: PL]

• T5.3 Primerjava niza mikro-kanalov z enim makro-kanalom (M31-M36) [vodja: SI]

DS6: Celovita analiza rezultatov projekta (M30-M36) [vodita oba vodilna raziskovalca].
Cilj tega DS je oblikovati splošne zaključke projekta ter izvesti celovito analizo podatkov.

Naloge bodo osredotočene na:

• izbor optimalnih pogojev in procesov za razgradnjo posameznih skupin kemijskih spojin s kavitacijo v mikro-kanalih;

• opis reakcijskih mehanizmov in kinetike ter primerjavo reakcijskih poti med mikro- in makro-kanali;

• določitev podobnosti in razlik med mikro- in makro-kanali.