Einfluß von Grenzflächenladungen und äußeren elektrischen Feldern auf den reaktiven Stoffaustausch

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Geladene Grenzflächen bewirken für den reaktiven Stofftransfer von Anionen bzw. Kationen An- bzw. Abstoßungseffekte und damit einen beschleunigten bzw. verlangsamten Phasengrenzflächendurchtritt. Diese Effekte konnten von Mitarbeitern der AG Bart in einem Vorprojekt bei der Extraktion von Acetatanionen unter Anwesenheit von neutralen, anionischen und kationischen Tensiden unter Zuhilfenahme des Zetapotentials quantitativ aus dem tensidfreien System vorausberechnet werden. In einem kurzen Vorversuch wurden nun ähnliche Effekte beim Anlegen eines externen elektrischen Gleichstromfeldes gefunden. Ziel der Arbeiten ist letzteres Phänomen beim Kationenaustausch von Zink primär zu untersuchen und vorausberechenbar zu machen, da hier eine LIF (Laser induzierte Fluoreszenz)-Sonde schon auf die Kationenverhältnisse aus einem Vorprojekt eingerichtet ist. In einem Verlängerungszeitraum sollen Datenpunkte des Anionentauschersystems mit Vorhersagen des allgemeinen Modells, das den Stofftransfer an geladenen Phasengrenzen beschreiben soll, zur Verifikation verglichen werden. Es wird eine einheitliche Beschreibung des Ionentransfers an durch Felder oder Tenside induzierte geladenen Phasengrenzflächen in Flüssig-flüssigNichtgleichgewichtssystemen angestrebt. Dabei wird auf die Kompetenz des ITWM bei der mathematischen Modellierung und numerischen Behandlung physikalischer Transportprozesse zurückgegriffen. Insbesondere soll der Stofftransport unter dem Einfluß elektrostatischer Felder und chemischer Reaktionen durch eine modifizierte Drift-Diffusions-Gleichung beschrieben und diese für verschiedene Geometrien numerisch gelöst werden. U.a. wird angestrebt, auf diese Weise vom leicht meßbaren Zeta-Potential auf die Ladungsträgerverteilung nahe der Phasengrenze zu schließen. Fernziel ist das rechnergestützte Auffinden von Konfigurationen mit optimalem Wertstoffaustausch.