Untersuchungen zur Beschreibung und Modifikation der Benetzungsphase bei der formselektiven Agglomeration in Suspensionen.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ulrich Bröckel
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467028815

Die formselektive Agglomeration ist ein wissenschaftlich ausgesprochen spannendes und zukunftweisendes Arbeitsgebiet, um nicht nur nach der Materialart, sondern auch nach der Partikelform eine Trennung gezielt durchführen zu können. Diese Möglichkeit der Aufbereitung kann in allen technischen Prozessen, bei denen die Partikelform eine wesentliche Rolle spielt, Anwendung finden. Beispiele sind neben dem Recycling von Batteriematerialien unter anderem in der Pigmentherstellung, in der Textur von Lebensmittelkomponenten oder der Bioverfügbarkeit von Pharmazeutika zu finden. Eine wesentliche Grundlage ist das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen suspendierten Partikeln und Bindeflüssigkeitstropfen während der Benetzungsphase, da hier über die Selektivität und Effizienz der formselektiven Agglomeration entschieden wird. In den Vorarbeiten wurde gezeigt, dass der dynamische Kontaktwinkel, der statische Kontaktwinkel und die Benetzungskinetik im Dreiphasensystem exakt gemessen werden können. Diese Methodik kann nun genutzt werden, um den Einfluss von Tensiden und Veränderungen des pH-Wertes auf die Benetzungsphase zu quantifizieren. Die Fragestellung der Interaktion von Partikeln und Bindeflüssigkeitstropfen in der Suspensionsflüssigkeit soll mit Hilfe eines FluidFM‘s auf AFM Basis untersucht werden. Ein wichtiges Indiz für eine erfolgreiche formselektive Agglomeration ist das erstmals gemessene Minimum des Drehmomentverlaufs zum Ende der Benetzungsphase. Hier gilt es zu klären, welche Strukturänderungen im Dreiphasensystem zu diesem Minimum und zum daran anschließenden Anstieg des Drehmoments führen. Ob und ggfs. wie sich das Verhältnis sphärischer zu plättchenförmiger Partikel in den Mikro-agglomeraten um dieses Minimum herum verändert ist wesentlich für das Verständnis der formselektiven Agglomeration.Daraus ergeben sich die folgenden Ziele:- Untersuchung des Einflusses der Partikelgröße auf die formselektive Agglomeration.- Einfluss von Oberflächenmodifikationen der Wechselwirkungspartner durch Tenside oder pH-Wertveränderungen auf die Benetzungseigenschaften.- Messung der Adhäsionskräfte zwischen Partikeln und Bindeflüssigkeitstropfen in der Suspensionsflüssigkeit mit einem FluidFM.- Untersuchung der Strukturänderungen um das Minimum im Drehmoment der Benetzungsphase- Gezielte Steigerung der formselektiven Trennung durch optimale Kombination der Einstellparameter wie Energieeintrag, Tensidzugabe, pH-Wert und/oder Überwachung des Drehmoments.- Auf Basis dieser Erkenntnisse sollte eine erste phänomenologische Beschreibung der formselektiven Agglomeration und deren Einflussparameter möglich sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen