NMR studies of structure and transports in selected peloids

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Nichtinvasive, kernmagnetische Resonanz (NMR), nämlich NMR - Relaxations- und "Pulsed Field Gradient" (PFG)-Techniken sollen als mikroskopische Analysemethoden zur Untersuchung von Transportvorgängen und Struktur an Feinstkörner - Fluid Aggregaten eingesetzt werden. Die zum großen Teil erstmalig in diesem Anwendungsbereich verwendeten NMR - Methoden liefern Informationen über Diffusions- und Fließverhalten des Porenfluids, über die elektrische Beweglichkeit von gelösten Ionen, über die rotatorische Dynamik des Fluids (meist Wasser), über Ionenkonzentrationen im Fest - Flüssig Grenzflächenbereich.Zum Studium der Morphologie des Skelettgerüstes und des Porenraums sind aus PFG NMR-Messungen S/V-Werte (spezifische Oberfläche) sowie Informationen über die Tortuosität der Peloide erhältlich. Diese Messungen sind in-situ möglich und erlauben insbesondere auch die Untersuchung weicher Peloide wie z.B. Schlämme, wo klassische Methoden versagen. Aus S/V-Wert und der Tortuosität eines Peloids können dann auch Informationen über dessen Permeabilität erhalten werden. - Die genannten Transport- und Strukturmessungen sollen schließlich auch in Abhängigkeit von der mechanischen Beanspruchung der Peloide und/oder in Abhängigkeit von der Zugabe von Additiven durchgeführt werden. - Aus der rotatorischen Beweglichkeit des Wassers, welche über Relaxationszeiten der Kerne im Wassermolekül (1H, 2H, 17O) studiert werden kann, soll der "Bindungszustand" des Wassers und dessen Veränderung z.B. bei Zugabe von Additiven erkannt werden. - Aus dem Studium der kernmagnetischen Relaxation von Atomkernen in Ionen sollen Adsorptionsisothermen für bestimmte, im Wasser gelöste Ionen abgeleitet werden und spezifische Ion-Porenwand Wechselwirkungen nachgewiesen bzw. charakterisiert werden. Es soll weiterhin versucht werden, die quadrupolare Ionenkernrelaxation z.B. von 7Li+, 23Na+ und 133Cs+, die sehr empfindlich auf Symmetrieänderungen reagiert, als Methode zum Nachweis von Umlagerungen des Feststoffgefüges zu testen und einzuführen. Generell verfolgen wir damit auch die Entwicklung von neuen NMR-Verfahren, die auf Zielsetzungen bestimmter anderer Projekte innerhalb der Forschergruppe zugeschnitten sind.