Experimentelle Untersuchung der Mehrkomponenten Diffusion in nicht vollständig mischbaren Flüssigkeiten

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Die Kenntnis von Diffusionskoeffizienten ist eine der grundlegenden Voraussetzungen für die Berechnung von Stofftransportvorgängen. Insbesondere bei der Mehrkomponenten-Diffusion ist jedoch der gegenwärtige Entwicklungsstand bezüglich vorhandener Meßwerte und Modelle völlig unzureichend. Ziele des Forschungsvorhabens sind die experimentelle Bestimmung von Diffusionskoeffizienten in ternären Flüssigkeitsgemischen und die Überprüfung bzw. Entwicklung von Berechnungsverfahren zur Vorhersage derartiger Koeffizienten. Wegen der großen technischen Bedeutung für die Solventextraktion werden vorwiegend ternäre Flüssigkeitsgemische mit Mischungslücke untersucht. Die experimentellen Arbeiten werden in einer Flowing-junction-Zelle unter Verwendung der holographischen Interferometrie durchgeführt. Im Bereich sehr geringer Konzentrationen wird zusätzlich eine Taylorapparatur eingesetzt. Aus den Experimenten werden die sog. Fickschen Diffusionskoeffizienten bestimmt, die wegen des vereinfachten Ansatzes für die Triebkraft meist eine starke Konzentrationsabhängigkeit zeigen. Diese Koeffizienten werden unter Verwendung des sog. thermodynamischen Faktors in MaxwellStefan-Diffusionskoeffizienten umgerechnet, die mit molekulardynamischen Methoden physikalisch interpretiert werden können. In den theoretischen Arbeiten werden anhand der eigenen und der wenigen publizierten Meßdaten Methoden zur Vorausberechnung der Diffusionskoeffizienten überprüft und erforderlichenfalls modifiziert bzw. neu entwickelt. Ziel ist dabei die Vorausberechnung ternärer Diffusionskoeffizienten aus der Kenntnis binärer Diffusionskoeffizienten. Besonderes Interesse gilt dabei der starken Konzentrationsabhängigkeit der ternären Diffusionskoeffizienten im Bereich der Löslichkeitsgrenze (Binodalkurve), die bei einigen der bisherigen Arbeiten gefunden wurde.