Abstract
Für die Auslegung und Optimierung von Flüssig-Flüssig Extraktionsprozessen ist ein fundamentales Verständnis der Grenzflächeneigenschaften von herausragender Be-deutung. Insbesondere der Stofftransport wird dabei vorwiegend durch die Grenzflä-cheneigenschaften bestimmt, deren Einfluss auf den Stofftransport jedoch noch nicht vollständig verstanden ist. Durch Anwendung rigoroser thermodynamischer Modelle kann der experimentelle Aufwand für neue Prozesse erheblich reduziert werden.
In dieser Arbeit wird daher ein thermodynamisch konsistentes Modell implementiert, das zur Beschreibung und Vorhersage der Grenzflächeneigenschaften in Flüssig-Flüs-sig-Systemen eingesetzt werden kann. Das Modell vereint dabei die ortsaufgelöste Modellierung von Grenzflächeneigenschaften und deren Einfluss auf den Stofftrans-port sowie eine simultan ablaufende chemische Reaktion in der Bulkphase. Dafür wird die Konzentrationsgradiententheorie (CGT) mit dem Koningsveld-Kleintjens (KK) gE-Modell und einem chemischen Geschwindigkeitsgesetz gekoppelt. Für die Para-metrisierung und Validierung wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Dazu wurden für ternäre und quaternäre Systeme die Phasengleichge-wichte sowie die Grenzflächenspannung gemessen. Weiters wurde die Reaktionski-netik einer Modellreaktion, der Selbstkondensation von Aceton zu Diacetonalkohol, bestimmt. Der Stofftransport wurde für reaktive sowie nicht-reaktive Systems in einer Nitsch-Zelle untersucht.
Mit dem Modell konnte der Stofftransport in hervorragender Übereinstimmung mit ex-perimentellen Daten beschrieben werden. Das Modell zeigte dabei durch Anpassung eines einzelnen zusätzlichen Mobilitätskoeffizienten herausragende Vorhersageeigen-schaften bezüglich des Stofftransports in quaternären Systemen. Zudem konnte die gleichzeitige Diffusion und chemische Reaktion ohne Anpassung weiterer Parameter vorhergesagt werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Anreicherung der Übergangskomponente an der Grenzfläche den Grenzflächenstofftransport erheb-lich beeinflusst. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen daher erheblich zu einem tieferen Verständnis der grundlegenden Phänomene bei, die den Stofftransport bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion bestimmen
In dieser Arbeit wird daher ein thermodynamisch konsistentes Modell implementiert, das zur Beschreibung und Vorhersage der Grenzflächeneigenschaften in Flüssig-Flüs-sig-Systemen eingesetzt werden kann. Das Modell vereint dabei die ortsaufgelöste Modellierung von Grenzflächeneigenschaften und deren Einfluss auf den Stofftrans-port sowie eine simultan ablaufende chemische Reaktion in der Bulkphase. Dafür wird die Konzentrationsgradiententheorie (CGT) mit dem Koningsveld-Kleintjens (KK) gE-Modell und einem chemischen Geschwindigkeitsgesetz gekoppelt. Für die Para-metrisierung und Validierung wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Dazu wurden für ternäre und quaternäre Systeme die Phasengleichge-wichte sowie die Grenzflächenspannung gemessen. Weiters wurde die Reaktionski-netik einer Modellreaktion, der Selbstkondensation von Aceton zu Diacetonalkohol, bestimmt. Der Stofftransport wurde für reaktive sowie nicht-reaktive Systems in einer Nitsch-Zelle untersucht.
Mit dem Modell konnte der Stofftransport in hervorragender Übereinstimmung mit ex-perimentellen Daten beschrieben werden. Das Modell zeigte dabei durch Anpassung eines einzelnen zusätzlichen Mobilitätskoeffizienten herausragende Vorhersageeigen-schaften bezüglich des Stofftransports in quaternären Systemen. Zudem konnte die gleichzeitige Diffusion und chemische Reaktion ohne Anpassung weiterer Parameter vorhergesagt werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Anreicherung der Übergangskomponente an der Grenzfläche den Grenzflächenstofftransport erheb-lich beeinflusst. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen daher erheblich zu einem tieferen Verständnis der grundlegenden Phänomene bei, die den Stofftransport bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion bestimmen
| Originalsprache | englisch |
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| Qualifikation | Doktor der Technik |
| Gradverleihende Hochschule |
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| Betreuer/-in / Berater/-in |
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| Datum der Bewilligung | 20 Juli 2022 |
| Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2022 |