Stofftransport an Einzeltropfen mit Konzentrationsprofil in der kontinuierlichen Phase

Der Stofftransport an Einzeltropfen wird in standardisierten Messapparaturen ge-messen, um darauf aufbauend mittels geeigneter Simulations-Tools Extraktionsko-lonnen auszulegen. Diese standardisierten Apparaturen haben den Nachteil, dass sich die Konzentrationsverläufe während der Messung stark von jenen in Extrakti-onskolonnen unterscheiden. Während die Konzentration in der kontinuierlichen Pha-se in den Standard-Messapparaturen konstant bleibt, bildet sich aufgrund des Ge-genstroms in einer Extraktionskolonne in beiden Phasen ein Konzentrationsprofil aus. Diese unterschiedlichen Bedingungen werden in den Kolonnen-Simulationen bisher durch theoretische Überlegungen berücksichtigt. Um diese Theorien zu überprüfen und den Stofftransport besser zu verstehen wurde am CEET eine neue Messappara-tur entwickelt, die Stofftransportmessungen an Einzeltropfen unter realistischen Be-dingungen ermöglicht.
Die neue Apparatur ermöglicht zum ersten Mal die Bestimmung des Konzentrations-verlaufs in einzelnen Tropfen, die mit einem realistischen Konzentrationsprofil wie in einer Extraktionskolonne kontaktiert werden. Dazu wird ein Rohr mit vier verschiede-nen Konzentrationen an Übergangskomponente befüllt (beispielsweise 2, 4, 6 und 8 Prozent). Mittels Spritzenpumpe wird eine definierte Tropfengröße erzeugt und die übergegangene Stoffmenge in verschiedenen Höhen und somit bei unterschiedlichen Verweilzeiten gemessen.
Weiters ermöglicht dieser Aufbau die gleichzeitige Messung von Tropfensedimentati-on und Stofftransport. Aus vergangenen Arbeiten ist bekannt, dass sich diese ge-genseitig beeinflussen, was in den Modellen noch nicht berücksichtigt ist und daher ebenfalls näher mit untersucht wurde.
In diesem Beitrag werden der Aufbau der neuen Messapparatur, sowie Messreihen mit und ohne Konzentrationsprofil vorgestellt. Aus den Messungen wird der Zusam-menhang zwischen Sedimentationsgeschwindigkeit und Stofftransport abgeleitet. Weiters werden die optimierten Modelle für die Kolonnensimulationen vorgestellt, in die das bessere Verständnis von Stofftransport und Sedimentation eingeht.