Die Bestimmung von Filtrationswiderständen und Porositäten erfolgt bislang rein empirisch, die Berechnung und Vorhersage beschränkt sich allein auf wässrige Systeme. Ziel des Projektes war die Bestimmung und Quantifizierung der für die Filtration nicht-wässriger Suspensionen entscheidenden Parameter.
Dazu war die Beschaffung einer breiten Datenbasis notwendig. Es wurden umfangreiche Untersuchungen zu Filtration und Entfeuchtung sowie zur Benetzung der Feststoffpartikel durchgeführt.
Bei den Filtrationsversuchen wurden in Abhängigkeit von der jeweiligen Feststoff-Flüssigkeits-Kombination stark unterschiedliche Filtrationswiderstände gemessen (Unterschiede um bis zu Faktor 6).
Ein Einfluss der relativen Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit auf die Filtrationsergebnisse konnte nicht nachgewiesen werden, lediglich die Polarität und die damit verbundene Benetzung des Feststoffs zeigen Auswirkungen auf den Filtrationsprozess. Je besser die flüssige Phase den Feststoff benetzt, desto höher ist der resultierende Filtrationswiderstand und desto geringer ist die Porosität.
Aus Untersuchungen mit Flüssigkeitsgemischen ergab sich, dass der Filtrationswiderstand nicht linear von der Zusammensetzung einer Flüssigkeitsmischung abhängt. Es wurden 2 Bereiche unterschiedlichen Filtrationsverhaltens gefunden. Mit steigenden Prozentanteilen des besser benetzenden Lösungsmittels erhöht sich der Widerstand extrem starkt, unterschreitet dieser Anteil jedoch einen bestimmten Volumenteil, so ändert sich der Filtrationswiderstand nur noch wenig.
Zudem zeigt sich für hydrophobe Feststoffpartikel über alle Lösungsmittel ein grundsätzlich höherer Filtrationswiderstand im Vergleich zu hydrophilen oder semihydrophilen Oberflächen, bei gleicher Form und Partikelgrößenverteilung des Feststoffs.
Die Messungen zur Entfeuchtung von hydrophilen- bzw. hydrophoben Haufwerken des Alumosilicat-Stoffsystems weisen eine große Bandbreite bezüglich der Parameter kapillarer Eintrittsdruck und remanente Sättigung auf. Die remanente Sättigung schwankt für die unterschiedlichen Suspensionsflüssigkeiten zwischen 0,1 und 0,95, während sich der kapillare Eintrittsdruck zwischen 2,5 und 3,5 bar bewegt.
Das Ziel der Identifikation der die Filtrations- und Entfeuchtungsschritte bestimmenden Parameter und der Quantifizierung von deren Einfluss wurde erreicht. Die Möglichkeit der Rückführung der Einflüsse auf einen einzelnen Parameter (z. B. Strukturparameter, Zetapotential) konnte jedoch nicht abschließend gezeigt werden, so dass ein entsprechender formelmäßiger Zusammenhang nicht ermittelt wurde.
Forschungsstelle:
TU Clausthal, Institut für Chemische Verfahrenstechnik
Leiter des Projektes: Prof. Dr.-Ing. U. Peuker
Laufzeit: 01.07.2005 – 30.06.2008
Betreut durch: AK 3
Das IGF-Vorhaben Nr. 14421 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.