Verfestigungskinetik feinstdisperser Suspensionen beim Flüssigkeitsentzug in verfahrenstechnischen Prozessen

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Die Fest-Flüssig-Trennung von Suspensionen feinster Partikeln mittels Filtrations- und Sedimentationsverfahren ist - wie die dynamische Entwicklung der Nanotechnologie unterstreicht - ein aktuelles Problem von großer wirtschaftlicher Bedeutung. In vielen Fällen kann diese Aufgabe weder theoretisch noch praktisch befriedigend gelöst werden. Feinstpartikuläre Fest-Flüssig-Systeme bilden hochkompressible Haufwerke, deren Struktur und Fließeigenschaften stark von interpartikulären Wechselwirkungskräften beeinflusst werden. Die verfahrenstechnische Funktion des Trennprozesses wird bei derartigen Systemen maßgeblich durch die rheologischen Eigenschaften des verarbeiteten Produkts bestimmt. Aufgrund der Kompressibilität des Stoffsystems liegt im jeweiligen Apparat eine zeitliche und örtliche Verteilung der Feststoffkonzentration und der Fließeigenschaften vor. Bisher existiert keine Methode für die Konzeption von Fest-Flüssig-Trennprozessen und -apparaten, welche eine für feinstdisperse Stoffsysteme notwendige, quantitative Berücksichtigung rheologischer Eigenschaften beinhaltet. An dieser Stelle setzt das beantragte Forschungsvorhaben an. Ziel ist die auf Materialfunktionen und Betriebsbedingungen basierende zeit- und ortsaufgelöste Modellierung der Verfestigung feinstdisperser Suspensionen beim Flüssigkeitsentzug. Das Modell soll schließlich in ein Computerprogramm implementiert werden, welches einerseits die Simulation des Materialverhaltens unter Prozessbedingungen und somit ein vertieftes Verständnis des Zusammenspiels von Produkt und Apparat erlaubt. Andererseits soll es als Werkzeug bei der gezielten Beeinflussung des Materialverhaltens zur Prozessoptimierung und Produktgestaltung eingesetzt werden.