Die Messung der dynamischen Grenzflächenspannung während der Austauschprozesse an den fluiden Phasengrenze erfasst die Änderung der Zusammensetzung der Phasengrenze als Folge der jeweiligen Transportmechanismen.
Mit den approximativen Lösungen der Stofftransportbeziehungen an der Phasengrenze werden zwei wesentliche Ziele verfolgt: Zum einen erlauben diese Näherungslösungen die Validierung der transportdirigierenden Mechanismen und zum anderen kann der effektive Diffusionskoeffizient ermittelt werden, wenn zuvor die Gleichgewichtskenngrößen bestimmt wurden. Die Kurzzeitnäherungen sind im Vergleich zu den Langzeitapproximationen aussagekräftiger, da diese eine mischkinetische Analyse, bei der sowohl diffusive wie auch sorptive Hemmungen berücksichtigt werden können, erlauben. Bei den Langzeitapproximationen hingegen sind die Lösungen der diffusiven und der mischkinetischen Transportgleichungen identisch.
Die approximativen Lösungen werden mit Hilfe der Laplace-Transformation hergeleitet.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Problemstellung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die kinetisch relevanten Transportschritte bei der Zinkextraktion mit Di(2-ethylhexyl)phosphorsäure (D2EHPA) mittels dynamischer Grenzflächenspannungsuntersuchungen. Die Zielsetzung ist die Entwicklung einer Methode zur Detektierung von Stofftransportmechanismen anhand von Näherungslösungen für die Adsorptionskinetik.
- Bestimmung kinetisch relevanter Transportschritte bei der Zinkextraktion
- Anwendung der Tropfenprofilanalyse zur Erfassung der dynamischen Grenzflächenspannung
- Herleitung von Näherungslösungen für die Einkomponentenadsorption
- Analyse der Einflüsse von Sorptionsbarrieren und reaktionskinetischer Hemmung
- Untersuchung der Konzentrationsabhängigkeit der Transportmechanismen
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung diskutiert die Herausforderungen bei der Modellierung dynamischer Extraktionsprozesse, insbesondere die begrenzte Auflösungsgenauigkeit optischer Messverfahren und die methodischen Einschränkungen bei der Charakterisierung der Phasengrenze. Sie betont die Bedeutung der dynamischen Grenzflächenspannung für die Analyse transportabhängiger Grenzflächeneigenschaften und die Optimierung extraktiver Prozesse. Die Einleitung beleuchtet den unterschiedlichen Modellierungsaufwand in der Literatur, der sich aus der Festlegung der grenzflächenspannungskontrollierenden Stofftransportschritte und der Wahl von Adsorptionsisothermen bzw. -kinetiken ergibt. Es werden verschiedene Ansätze zur Beschreibung der dynamischen Grenzflächenspannung (sorptionskinetisch, diffusionskontrolliert, mischkinetisch) verglichen und deren Vor- und Nachteile diskutiert, wobei die Komplexität und Aussagekraft der jeweiligen Methoden hervorgehoben werden. Die Arbeit fokussiert auf die Entwicklung einer vereinfachten Methode zur Detektierung von Stofftransportmechanismen mittels tensiometrischer Untersuchungen, am Beispiel der Zinkextraktion mit D2EHPA.
2. Problemstellung: Dieses Kapitel beschreibt die komplexen Stofftransportvorgänge bei der reaktiven Extraktion, wobei die Überlagerung von reinen Stofftransportmechanismen in den Volumenphasen durch homogene Reaktionen im Fokus steht. Es erläutert die Rolle von Adsorption und Desorption beim Stofftransport in die und aus der Phasengrenze, sowie deren Einfluss auf die heterogenen Reaktionen. Die verschiedenen Reaktionen und Grenzflächenanreicherungen bei der Zinkextraktion mit D2EHPA werden schematisch dargestellt und deren Zeitskalen diskutiert. Die schnellen Reaktionsgeschwindigkeiten der Solvatisierungs-, Salzbildungs- und Neutralisationsreaktionen sowie der Mizell- und Aggregatbildung werden betont, sodass eine Verzögerung des Stofftransportes nur durch Sorptionsmechanismen erklärt werden kann. Das Problem der Vielzahl grenzflächenaktiver Komponenten im gewählten Stoffsystem wird angesprochen, und die Möglichkeit einer separaten Analyse der sorptionskinetischen Einflüsse für verschiedene Komponenten wird erläutert.
Schlüsselwörter
Dynamische Grenzflächenspannung, Zinkextraktion, Di(2-ethylhexyl)phosphorsäure (D2EHPA), Adsorptionskinetik, Stofftransport, Näherungslösungen, Transportmechanismen, Sorption, Diffusion, Mischkinetik, Tropfenprofilanalyse.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Hauptziel dieser Arbeit über Zinkextraktion mit D2EHPA?
Das Hauptziel ist die Entwicklung einer Methode zur Detektierung von Stofftransportmechanismen bei der Zinkextraktion mit Di(2-ethylhexyl)phosphorsäure (D2EHPA) mittels dynamischer Grenzflächenspannungsuntersuchungen. Es soll eine Methode entwickelt werden, um anhand von Näherungslösungen für die Adsorptionskinetik Stofftransportmechanismen zu identifizieren.
Welche Themenschwerpunkte werden in dieser Arbeit behandelt?
Die Arbeit konzentriert sich auf die Bestimmung kinetisch relevanter Transportschritte bei der Zinkextraktion, die Anwendung der Tropfenprofilanalyse zur Erfassung der dynamischen Grenzflächenspannung, die Herleitung von Näherungslösungen für die Einkomponentenadsorption, die Analyse der Einflüsse von Sorptionsbarrieren und reaktionskinetischer Hemmung sowie die Untersuchung der Konzentrationsabhängigkeit der Transportmechanismen.
Was wird im Kapitel "Einleitung" diskutiert?
Die Einleitung erörtert die Herausforderungen bei der Modellierung dynamischer Extraktionsprozesse, die Bedeutung der dynamischen Grenzflächenspannung für die Analyse transportabhängiger Grenzflächeneigenschaften und die Optimierung extraktiver Prozesse. Verschiedene Modellierungsansätze zur Beschreibung der dynamischen Grenzflächenspannung werden verglichen und deren Vor- und Nachteile diskutiert.
Was ist der Inhalt des Kapitels "Problemstellung"?
Dieses Kapitel beschreibt die komplexen Stofftransportvorgänge bei der reaktiven Extraktion, wobei die Überlagerung von reinen Stofftransportmechanismen durch homogene Reaktionen im Fokus steht. Es erläutert die Rolle von Adsorption und Desorption beim Stofftransport in die und aus der Phasengrenze und die verschiedenen Reaktionen bei der Zinkextraktion mit D2EHPA.
Welche Schlüsselwörter sind relevant für diese Arbeit?
Relevante Schlüsselwörter sind: Dynamische Grenzflächenspannung, Zinkextraktion, Di(2-ethylhexyl)phosphorsäure (D2EHPA), Adsorptionskinetik, Stofftransport, Näherungslösungen, Transportmechanismen, Sorption, Diffusion, Mischkinetik, Tropfenprofilanalyse.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2013, Dynamische Grenzflächenspannungsuntersuchungen zur Bestimmung der kinetisch relevanten Transportschritte bei der Zinkextraktion mit Di(2-ethylhexyl)phosphorsäure, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1522575
