Untersuchung von Mehrkomponentenstofftransport und Thermodiffusion in Flüssig/flüssig-Extraktionssystemen Im Mikromaßstab

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eugeny Kenig
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 147090314

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt wurde erstmals eine detaillierte Untersuchung von Diffusionskreuzeffekten bei der Flüssig-flüssig-Extraktion im Mikromaßstab durchgeführt. Dazu wurde ein physikalisch begründetes Modell in die Simulationsumgebung COMSOL Multiphysics® implementiert. Das Modell wurde genutzt, um Simulationen für das quarternäre Stoffsystem Wasser-Aceton-Methylisopropylketon-Toluol durchzuführen. Dabei wurden verschiedene Apparateabmessungen untersucht und Parameter wie Verweilzeit, Konzentrationen und Transportrichtung der Übergangskomponenten variiert. Es konnte gezeigt werden, dass signifikante Unterschiede zwischen einer physikalisch korrekten Beschreibung der Mehrkomponentendiffusion und vereinfachten Modellen auftreten können. Im Gegensatz zu vielen Prozessen im Makromaßstab erscheint daher die Berücksichtigung von Kreuzeffekten in der Mikrotrenntechnik von entscheidender Bedeutung zu sein. Als wesentliche Einflussparameter wurden die Apparateabmessungen und die Verweilzeit identifiziert. Darüber hinaus wurde gezeigt, wie die Kreuzeffekte von der Transportrichtung und der betrachteten Komponente abhängen. Die Untersuchungen zur Thermodiffusion haben gezeigt, dass dieser Transporteffekt auch im Mikromaßstab gegenüber der molekularen Diffusion zu vernachlässigen ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Investigation of multicomponent mass transfer in liquid-liquid extraction systems at microscale. In: 1st European Conf. on Microfluidics - Microfluidics 2008. Bologna, Italy: 2008
  Chasanis, P. & Kenig, E.Y.
  
• Untersuchung des Mehrkomponentenstofftransports in Flüssig-flüssig- Extraktionssystemen im Mikromaßstab. In: Jahrestreffen der ProcessNet-Fachausschüsse "Computational Fluid Dynamics", "Mischvorgänge" und "Extraktion". Fulda, Germany: 2009
  Chasanis, P. & Kenig, E.Y.
  
• Investigation of multicomponent mass transfer in liquid–liquid extraction systems at microscale. International Journal of Heat and Mass Transfer 53: 3758-3763, 2010
  Chasanis, P., Brass, M. & Kenig, E.Y.
  
• Numerische Untersuchung reaktiver und nicht-reaktiver Trennprozesse in Mikrostrukturapparaten. Dissertation Universität Paderborn, München: Dr. Hut, 2011
  Chasanis, P.