Theoretical description of phase behavior in micro-evaporators
Final Report Abstract
Das vorliegende Projekt widmet sich der theoretischen Beschreibung und Auswertung von Mikro-Evaporations-Experimenten. Hierbei werden in in Wasser gelöste Stoffe in einem einseitig geschlossenen Mikrokanal konzentriert, ähnlich wie in einem Sedimentations- oder Filtrationsprozess. Der entscheidende Unterschied ist, dass der "Antrieb" bei der Mikro-Evaporation durch das langsame Verdunsten des Lösungsmittels geschieht. Die entstehenden Dichtegradienten hängen von den thermodynamischen und dynamischen Eigenschaften der Mischung im Kanal ab. Ziel der theoretischen Beschreibung ist die Umkehrung dieser Logik, nämlich die Bestimmung dieser Eigenschaften, wie etwa des Diffusionskoeffizienten, oder der Permeabilität, der osmotischen Kompressibilität etc. aus den experimentellen Beobachtungen. Hierbei ist wichtig zu bemerken, dass diese Koeffizienten von der jeweiligen Konzentration der gelösten Stoffe abhängen. Es ist im Laufe des Projektes gelungen, ein vereinfachtes Modell für die gegenseitigen Abhängigkeiten von Evaporation und Konzentration sowie Diffusion zu entwickeln. Die Gleichungen dieses Modells erlaubten zusammen mit ihrer numerischen Lösung, experimentelle Beobachtungen nachzuvollziehen und zu erklären. Ferner ist es mit dieser Methode grundsätzlich möglich, die oben genannten Koeffizienten im gesamten Konzentrationsbereich zu bestimmen - von stark verdünnt bis zur maximalen Konzentration.
Publications
- Fluctuations of the stress tensor and their correlations near rigid boundaries. Internationaler Workshop Noise in complex systems im Oktober 2008 in Daejeon, Südkorea
M. Schindler
- Modeling phase behavior for quantifying micro-pervaporation experiments, Eur. Phys. J. E (2009)
M. Schindler und A. Ajdari
(See online at https://doi.org/10.1140/epje/i2008-10419-y)
