Theoretische und experimentelle Untersuchung der Tropfenkoaleszenz in Flüssig-Flüssig-Systemen

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Koaleszenzvorgänge spielen bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion eine entscheidende Rolle, jedoch nutzen die gegenwärtigen Modelle zur Tropfen-Tropfen-Koaleszenz willkürliche Anpassungsparameter, welche die Wirkung der einzelnen Phänomene auf die Koaleszenz pauschal berücksichtigen. Diese Anpassungsparameter gelten meist nur für ein Stoffsystem und einen Apparatetyp, wodurch das Modell seine Allgemeingültigkeit und Prädiktivität verliert. Insbesondere die Einflüsse von Salzen, Tensiden, pH-Wert und Stoffaustausch auf die Koaleszenz sind weitestgehend unverstanden. Im Rahmen dieses Projektes sollen Koaleszenzexperimente in einem Venturiapparat mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitskameraund LIF-Messungen unter Berücksichtigung von pH-Wert, lonenart und -konzentration, Tropfengröße, Stofftransportrichtung und Turbulenz durchgeführt werden, um deren Einflüsse auf die Koaleszenzeffizienz zu quantifizieren. Zur orts- und zeitaufgelösten Analyse und Beschreibung der Hydrodynamik des Koaleszenzvorganges soll ein CFD-Modell unter Berücksichtigung der Stofftransport- und Grenzflächenphänomene zur Unterstützung der experimentellen Untersuchungen entwickelt werden. Darüber hinaus dient die Verknüpfung von CFD und Experimenten als Grundlage zur Entwicklung eines physikalisch fundierten Modells zur Beschreibung der Koaleszenzeffizienz, wodurch eine verbesserte Vorausberechnung technischer Extraktionskolonnen erreicht wird.