Berücksichtigung der gegenseitigen Orientierungsstruktur in Zustandsgleichungen für Mischungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Kai Langenbach
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425874380

Für verfahrenstechnische Trennprozesse ist es entscheidend, in jedem Schritt von Entwicklung über Design bis zur Optimierung der Prozesse die thermodynamischen Stoffdaten von Mischungen möglichst genau zu kennen. Dazu werden vermehrt Zustandsgleichungen eingesetzt, da diese es in großen Druck- und Temperaturbereichen ermöglichen die thermodynamischen Eigenschaften von Mischungen zu beschreiben und teilweise vorherzusagen. Obwohl in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte bei der Entwicklung und Anwendung von Zustandsgleichungen erzielt wurden, gibt es immer noch viele Stoffe und Stoffmischungen, die nicht von den gängigen Theorien beschrieben werden können. Dies ist insbesondere der Fall, wenn Mischungen aus Stoffen mit polarem Charakter und solchen mit unpolarem Charakter untersucht werden. Bei den polaren Stoffen sind dabei besonders solche Stoffe in Mischungen schwierig zu behandeln, die eine bezogen auf das abstoßende Zentrum stark asymmetrische Ladungsverteilung aufweisen, also permanente nicht-zentrale Multipolmomente besitzen. Ein bekannter Vertreter dieser Klasse ist Wasser. Solche Fluide neigen dazu, sich zueinander auszurichten – sie haben eine präferentielle Orientierungsverteilung. Diese Orientierungsverteilung kann mit der in Vorarbeiten des Antragstellers entwickelten Co-Oriented Fluid Functional Equation for Electrostatic interactions (COFFEE) im Gegensatz zu anderen Zustandsgleichungen berücksichtigt werden. In diesem Projekt soll die Theorie auf Mischungen erweitert werden, wobei die lokale Konzentration, die in den Mischungen von Interesse ist und von der globalen Konzentration abweicht, ebenfalls Berücksichtigung finden soll. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf Stoffmischungen aus polaren und unpolaren Stoffen gelegt. Dies ist ein wesentlicher Schritt zur Beschreibung von komplexen wässrigen Mischungen mit Zustandsgleichungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Mitverantwortlich(e): Dr. Kerstin Münnemann