Im Projekt wurde die Durchströmungswäsche von Filterkuchen aus porösen Partikeln untersucht. Als Modellpartikelsysteme wurden makro- und mesoporöse Kieselgele ausgewählt, als unporöse Vergleichsmaterialien dienten Quarzpulver und Glaskugeln.
Die Analyse industriell relevanter Stoffsysteme, die in die Definition des vorwettbewerblich untersuchten Modellsystems mündete, gibt nun einen qualitativen und quantitativen Überblick über typische Materialeigenschaften poröser Partikelsysteme. Dies betrifft das relative Porenvolumen und die Größe und die Verteilung der Poren. Es zeigt auch ein typisches Verhältnis der Porenradien von Filterkuchen und innerhalb des Partikels. So erhalten kmU einen quantitativen Einblick in die Eigenschaftsfunktion typischer poröser Partikelsysteme, was sie für die Prozessauslegung nutzen können.
Die experimentellen Untersuchungen zur Durchströmungswäsche zeigen einen zuerst unerwarteten Verlauf der Waschkurve X/X* = f (W). Bei einem Anteil der Partikelporosität an der Gesamtporosität von ca. 50 % erstreckt sich der ideale Waschbereich bis zu Waschverhältnissen von 0,6 bis 0,7. Das heißt für die Praxis, dass ein merklicher Anteil der inneren Partikelporosität ein ideales Waschverhalten aufweist. Die quantitative Analyse auf Basis der Strukturdaten zeigt, dass sowohl interne konvektive als auch diffusive Effekte prinzipiell in der Lage sind, schnell zum Transport der Verunreinigungen aus den Poren in den Partikeln beizutragen. Daraus kann abgeleitet werden, dass nur bei sehr schnellen Filtrationsprozessen (tv < 1 min) oder sehr großen Partikeln der Transport aus den Partikeln geschwindigkeitsbestimmend ist. Es wird daher angenommen, dass der Diffusionsbereich besser als Desorptionsbereich bezeichnet werden sollte. Für kmU heißt das, dass es für die Waschung essentiell ist, die Sorptionsisotherme der Verunreinigung am partikelförmigen Wertprodukt zu kennen.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 10/2014 bis 12/2017 an der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik (Agricolastr. 1, 09596 Freiberg, Tel.: 03731 / 39-2795) unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Urs Peuker (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr.-Ing. Urs Peuker).
Das IGF-Vorhaben Nr. 18398 BR 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.