Einfluss von Wachstumskinetik und Transport von gasgetragenen Nanopartikeln auf deren Partition zwischen wässriger und gasförmiger Phase in Blasensäulen

• Applicant: Professor Dr. Alfred Weber
• Subject Area: Mechanical Process Engineering
• Term: from 2006 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 19903633

• Final Report Year: 2016

Final Report Abstract

Die Abscheidung von gasgetragenen Nanopartikeln in Blasensäulen ermöglicht die Herstellung von Nanosuspensionen durch effiziente Stabilisierung der Partikeln in der Flüssigphase. In diesem Projekt wurde erstmals ein geschlossenes und verifiziertes Modell für den Transport der Aerosolpartikel an die Gas-Flüssig-Grenzfläche entwickelt, das neben der Mobilität der Grenzfläche auch die Agglomeration in der Gasphase berücksichtigt. Das Abscheidemodell wurde schließlich auch auf die RESSAS-Anlage übertragen, wobei die beobachteten Unterschiede eine Folge von Mikroblasen sind, in denen die Abscheidung nahezu vollständig ist. Der Übergang der Partikeln an der Grenzfläche in die Flüssigkeit konnte nur an Schichten beobachtet werden, was für die Kinetik des Übertritts einzelner Partikeln nicht aussagekräftig ist. Für die Untersuchung der Stabilisierung in der Flüssigphase wurde eine Methode entwickelt, um die Oberflächenbelegung der Partikeln mit Stabilisatormolekülen zu bestimmen. Es zeigte sich, dass im Allgemeinen im mittleren Belegungsdichtebereich eine gute Stabilisierung möglich ist. Bei sehr geringen und sehr hohen Belegungsdichten treten dagegen verstärkt Instabilitäten auf. Allerdings konnte kein allgemein gültiger Parameter (z.B. mit der Benetzungsspannung) gefunden werden, der die Stabilität eindeutig definiert. Auch der Vergleich der Stabilität in der Modellblasensäule und in der RESSAS-Anlage war nicht immer deckungsgleich.

Publications

• Nanopartikeltransportprozesse in schaumbehafteten Blasensäulen. Chemie Ingenieur Technik, Vol. 80. 2008, Issue 9, page 1431.
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• Untersuchungen zu Stofftransportprozessen, Wachstumsverhalten und Stabilisierung von organischen Nanopartikeln, in: U. Teipel ( Hrsg.) 4. Symposium Partikeltechnologie, 12. - 13. Juni 2008, Fraunhofer ICT, Pfinztal, Produktgestaltung in der Partikeltechnologie, Bd. 4. 2008, pp. 157 – 167, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, ISBN 978-3-8167-7627-7.
  M. Hermeling, A.P. Weber
  
• Stabilisierte Nanosuspensionen aus Blasensäulen. Chemie Ingenieur Technik, Vol. 81. 2009, Issue 8, pp. 1170.
  M. Hermeling, A.P. Weber
  
• Stofftransportprozesse in Blasensäulen und Stabilisierung von organischen Nanopartikeln mit verschiedenen Tensiden. Chemie Ingenieur Technik, Vol. 81. 2009, Issue 6, pp. 785–789.
  M. Hermeling, A.P. Weber
  
• Partition von gasgetragenen Nanopartikeln in Modellblasensäulen. Dissertation, Fakultät für Mathematik, Informatik und Maschinenbau der Technischen Universität Clausthal, 2010, 118 S.
  M. Hermeling
  
• Einfluss von Schaumschichthöhe und pH-Wert auf die Stabilisierung von Nanopartikeln in schaumbehafteten Blasensäulen, in: U. Teipel (Hrsg.), 5. Symposium Partikeltechnologie, 19. - 20. Mai 2011, Fraunhofer ICT, Pfinztal, Produktgestaltung in der Partikeltechnologie, Bd.5. 2011, pp. 203-218, Fraunhofer IRB-Verlag, Stuttgart, ISBN 978-3-8396-0246-1.
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• Separation of gas-borne nanoparticles in bubble columns. Journal of Aerosol Science, Vol. 53. 2012, pp. 61–75.
  D. Koch, A.P. Weber
  
• Stabilisierung von Nanopartikeln in Blasensäulen – Einfluss von Schaumschichthöhe und pH-Wert. Chemie Ingenieur Technik, Vol. 84. 2012, Issue 3, pp. 244–251.
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• Abscheidung von gasgetragenen Nanopartikeln aus aufsteigenden Blasen in Blasensäulen. In: U. Teipel (Hrsg.), 6. Symposium Partikeltechnologie : 13. - 14. Juni 2013, TU-Clausthal, Clausthal-Zellerfeld, Produktgestaltung in der Partikeltechnologie, Bd. 6. 2013, pp. 333-339, Fraunhofer IRB-Verlag, Stuttgart, ISBN 978-3-8396-0537-0.
  D. Koch, A.P. Weber
  
• Separation and agglomeration kinetics of airborne nanoparticles in bubble columns, Aerosol Technology Conference, Karlsruhe, 16.-18.Juni 2014.
  M. Stender, A.P. Weber,
  
• Stabile Nanosuspensionen durch die Abscheidung von gasgetragenen Wirkstoff-Nanopartikeln in Blasensäulen. Chemie Ingenieur Technik, Vol. 86. 2014, Issue 3, pp. 280–286.
  D. Koch, A.P. Weber
  
• Herstellung von Wirkstoffnanosuspensionen in Blasensäulen bei gleichzeitiger Partikelabscheidung und Agglomeration. In: G. S. Ohm, U. Teipel (Hrsg.), 7. Symposium Partikeltechnologie: 23. - 24. April 2015, Fraunhofer-Forum, Berlin, Produktgestaltung in der Partikeltechnologie, Bd.7, Fraunhofer IRB-Verlag, Stuttgart, 2015, pp. 503-520, ISBN 978-3-8396-0877-7.
  A.P. Weber, M. Stender, D. Xu, D. Koch