Koaleszenzeffizienz in binären Systemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans-Jörg Bart; Professor Dr.-Ing. Matthias Kraume
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226039165

Das Forschungsprojekt befasst sich mit erweiterten grundlegenden Untersuchungen zur binären Tropfenkoaleszenz in Flüssig/flüssig-Systemen. Hierbei werden die großen Erfahrungen beider Forschergruppen aus verschiedenen Anwendungen auf den Gebieten der Einzel- und Mehrfachtropfeneffekte gebündelt, um das qualitative und quantitative Verständnis der binären Tropfenkoaleszenz zu verbessern. Die Ergebnisse aus dem ersten Projektteil haben gezeigt, dass die angestrebte und umgesetzte Bündelung der Kompetenzen und Erfahrungen aus beiden Arbeitsgruppen auf dem Gebiet der Extraktion und insbesondere der Einzel- und Mehrfachtropfeneffekte einen erkennbaren Mehrwert für das beschriebene Forschungsvorhaben mit sich bringt. Die Entwicklung der Messzelle (EXP 1) und die Optimierung und Standardisierung der Analyse und Messmethoden (EXP 2 bis4) wurden durch dieses Zusammenspiel erfolgreich umgesetzt. Die bisherigen experimentellen Ergebnisse lassen sich nicht mit den bekannten Koaleszenzmodellen beschreiben, deshalb wird auf Basis dieser Daten ein Koaleszenzkernel entwickelt mit dem die auftretenden Phänomene beschrieben werden können. Dabei wird insbesondere Wert darauf gelegt, dass neben verschiedenen Versuchsparametern (z.B. Relativgeschwindigkeit, Kontaktzeit, etc.) auch unterschiedliche chemische Systeme (z.B. Salze, pH-Wert, etc.) untersucht werden, um ein auch für komplexere chemische Systeme gültiges Modell zu entwickeln. Aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen werden die Untersuchungen um das Stoffsystem Heptan/Wasser erweitert, dass bei sonst ähnlichen Stoffdaten wie Toluol/Wasser eine höhere Grenzflächenspannung besitzt, was Koaleszenzvorgänge fördert. Die hydrodynamischen Untersuchungen werden durch numerische Betrachtungen (CFD Simulationen) ergänzt, um messtechnisch schwer zugängliche Bereich besser abdecken zu können. Die Validierung der Modellergebnisse wird wie schon zu Projektbeginn geplant durch Versuche im Rührkessel bzw. der Tropfenkolonnen umgesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen