Characterization and intensification of micromixing for the precipitation of nanoparticles

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Gegenstand dieses Forschungsvorhabens ist das Mikromischen in Strahlmischern im Zusammenhang mit der Nanopartikelfällung. Die Mischkinetik beeinflusst entscheidend den Aufbau der Übersättigung und damit die stark nichtlineare Partikelbildungskinetik. T/Y-Mischer haben sich in eigenen Vorarbeiten als auch in der industriellen Anwendung als besonders geeignet erwiesen, da in solchen Aggregaten schnelle Mischkinetiken realisierbar sind. Zunächst soll die Mischkinetik quantitativ im Vergleich zur Partikelbildungskinetik charakterisiert werden. Die Mischkinetik wird einerseits global mit der Methode der Parallelreaktionen und andererseits lokal mit hochaufgelösten LIF-Messungen auf Längenskalen unterhalb der Batchelor-Längen gemessen. Diese Messungen dienen auch dem Kooperationspartner Dr. Manhart für die Modellbildung. Durch eigene Modellrechnungen soll der Einfluss der Mikromischens auf die Partikelbildungskinetik studiert werden. Zur Mischintensivierung werden äußere Felder vorgeschlagen. Hierzu kommen neben elektrischen Feldern auch Magnetfelder, vor allem aber auch der Einsatz von Ultraschall in Frage. Die relative Bedeutung der einzelnen Methoden soll im Rahmen des Schwerpunktprogrammes quantitativ untersucht werden. Im Hinblick auf die Produktgestaltung kommt es entscheidend darauf an, die Übersättigungsverteilung im Reaktionsvolumen "maßzuschneidern", d.h. die Mischung durch geschickte Wahl der Betriebsparameter und der Reaktorgeometrie so zu gestalten, dass sich die der gewünschten Partikelgrößenverteilung entsprechende Verteilung der Eduktkonzentrationen einstellt.