X-ray microtomography investigations on deep bed filtration
Final Report Abstract
Das Zusammenspiel der wirkenden Mechanismen bei Tiefenfiltrationsprozessen ist hochkomplex, von einer Vielzahl von Parametern abhängig und nach wie vor nicht umfassen verstanden bzw. vorhersagbar. Die Röntgen-Mikrotomographie ist inzwischen eine etablierte Messtechnik zur experimentellen Untersuchung der Tiefenfiltration, wird nach bestem Wissen aber immer noch selten zur Charakterisierung von Filtrationssystemen eingesetzt, obwohl gerade Labortomographieanlagen hinsichtlich erreichbarer Auflösung, Scangeschwindigkeit und Signal-Rausch-Verhältnis immer leistungsfähiger werden. Diese liefern eine hervorragende Datengrundlage zur Bestimmung von Abscheidungsprofilen und/oder zur Korrelation von Partikel-Abscheidungen und Filterstruktur. Im Rahmen des Projekts ist es gelungen ein Quantifizierungsverfahren derart an das untersuchte Materialsystem aus Glas (Filterbettschüttung), Wasser und SnO2-Partikel anzupassen, dass für relevant hohe Abscheidungsmengen eine Quantifizierung mit einer Genauigkeit von ca. ± 20 % möglich wird, obwohl die Partikelgröße mit ca. 0,85 µm weit unter der Auflösung von ca. 10 µm der Tomogramme liegt. Außerdem wurde der Einfluss der Filtrationsgeschwindigkeit untersucht. Hier konnten für drei verschiedene Geschwindigkeiten Abscheidungsprofile mit reproduzierbarer Charakteristik gemessen werden, die mit zunehmender Geschwindigkeit immer flacher verlaufen. Die hierfür erforderlichen Arbeiten waren aber wesentlich zeitintensiver als ursprünglich veranschlagt, sodass viele geplante Parametervariationen wie zum Beispiel die Untersuchung verschiedener Partikelgrößen oder der Einfluss von Luftblasen im Filterbett nicht mehr durchgeführt werden konnten. Ein zunehmendes Problem stellt dabei die immer größer werdenden Datenmengen dar.
