Charakterisierung partikulärer chromatographischer Festbetten mittels "High-Performance Computing"

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Es werden Morphologie-Transport-Beziehungen realer und rekonstruierter partikulärer Festbetten unter systematischer Variation der Partikelgrößenverteilung, Partikelporosität, Dicke der porösen Schale von Core-Shell-Partikeln (nichtporöse und durchgängig poröse Partikel als Extremfälle), Packungsdichte und des Diffusionskoeffizienten von transportierten Analyten aufgestellt. Erkenntnisse liefern Vorhersagen zur Partikeltechnologie mit kleinen Partikeln (sub- 2-μm vollporös vs. 2-3 μm Core-Shell) für flüssigchromatographische Anwendungen. Neue, entscheidend weiterführende Einblicke resultieren in diesem Projekt mithilfe nicht-traditioneller Methoden. Experimentell beruhen sie auf dem Einsatz der konfokalen Lasermikroskopie zur Visualisierung und Analyse der Partikel- und Festbettmorphologie. Detailierte Zusammenhänge werden mit leistungsfähigen Simulationsansätzen auf einer High-Performance Computing Plattform analysiert, mit der die orts- und zeitaufgelösten Dynamiken des Stofftransports in den rekonstruierten Festbetten in systematischer Abhängigkeit einzelner Parameter (Morphologie der Partikel und Festbetten betreffend) zugänglich sind. Parallele Feldstudien führen schließlich die Ergebnisse und Vorhersagen der Simulationen in die motivierende Fragestellung aus der chromatographischen Praxis zurück.