1 Einleitung ................................................... 1
2 Grundlagen ................................................... 4
2.1 Mechanismen der Fest-Flüssig-Trennung über
kuchenbildende Filtration ............................... 5
2.2 Filterkuchenwaschung .................................... 6
2.2.1 Resuspendierungswäsche ........................... 7
2.2.2 Durchströmungswäsche ............................. 8
3 Komponenten- und Prozesscharakterisierung im Bereich der
mechanischen Trenntechnik .................................... 9
3.1 Charakterisierung von Suspensionen ...................... 9
3.1.1 Flüssigkeitscharakterisierung .................... 9
3.1.2 Feststoffcharakterisierung ...................... 12
3.1.3 Suspensionscharakterisierung .................... 15
3.2 Haufwerkscharakterisierung ............................. 19
3.2.1 Charakterisierung von Filterkuchen und
Filtrationsprozessen ............................ 20
3.2.2 Charakterisierung von
Filterkuchenwaschprozessen ...................... 25
4 Modelle der Filterkuchenwaschung ............................ 30
4.1 Dispersionsmodell ...................................... 32
4.2 Filmmodell ............................................. 35
4.3 Kapillarmodelle der Waschung ........................... 37
4.4 Betrachtung von Waschprozessen über eine
Dimensionsanalyse ...................................... 38
4.5 Restgehaltmodell ....................................... 39
5 Materialien ................................................. 41
5.1 Feststoff System ....................................... 42
5.2 Lösungsmittel .......................................... 44
5.3 Suspensionseigenschaften ............................... 48
6 Methodik und Versuche ....................................... 51
6.1 Filtration ............................................. 51
6.2 Waschung ............................................... 54
6.3 Analyseverfahren ....................................... 57
7 Voruntersuchungen im Bereich der Filterkuchenbildung ........ 64
7.1 Porositäts- und Permeabilitätsverhalten in
Abhängigkeit der Lösungsmittelmischungen ............... 65
7.2 Entfeuchtungsverhalten ................................. 70
7.3 Benetzungsverhalten der Feststoffsysteme ............... 71
8 Grundlegende Voruntersuchungen zum Waschverhalten von
Filterkuchen ................................................ 76
8.1 Modellvorstellung zum Strömungsverhalten im
Flushing-Prozess ....................................... 76
8.2 Strukturverhalten der Filterkuchen und deren Einfluss
auf das Waschverhalten ................................. 83
8.3 Betrachtung von strukturkonstanten Sinterkörpern ....... 87
9 Untersuchungen zum Waschverhalten realer Filterkuchen ...... 102
9.1 Waschverhalten des hydrophilen Feststoffes DF600 ...... 102
9.1.1 Kuchenbildung des Systems DF600 ................ 102
9.1.2 Übersichtsdarstellung der Waschung des
Feststoffes DF600 .............................. 103
9.1.3 Waschung des Feststoffes DF600 mit den
Flüssigkeiten Wasser und Methanol .............. 105
9.1.4 Waschung des Feststoffes DF600 mit den
Flüssigkeiten Wasser und Isopropanol ........... 122
9.1.5 Waschung des Feststoffes DF600 mit den
Flüssigkeiten Isopropanol und Butanoll ......... 132
9.2 Waschung des semi-hydrophilen Feststoffes DF601 ....... 137
9.3 Waschung des hydrophoben Feststoffes DF602 ............ 161
9.4 Waschverhalten des Kalksteins FW ...................... 165
10 Modellierungen von Waschprozessen .......................... 180
10.1 Bestimmung der Hold-Up Masse im Nutschenkonus ......... 181
10.2 Einfluss von Porositätsänderungen auf den
Volumenstrom innerhalb eines Haufwerkes ............... 183
10.3 Differenzierung von Waschprozessen über
Prozessgrößenanalysen ................................. 187
10.4 Modellierung der Kapillarströmung infolge der
Rückvermischung ....................................... 195
10.5 Anwendung des Restgehalt-Modells nach Heuser und
Erweiterung dieses Modells über die spez.
Volumenstromgröße ..................................... 202
10.6 Bestimmung des Dispersionskoeffizienten über die
Bodensteinzahl ........................................ 204
10.7 Anwendung des Dispersionsmodells ...................... 210
10.8 Zwischenschichtdickenmodell ........................... 212
10.9 Grundlegende Betrachtung der Bestimmung von
Oberflächeneigenschaften über die inverse
Gaschromatographie .................................... 221
11 Zusammenfassung ............................................ 223
11.1 Zielsetzung und Fragestellung ......................... 224
11.2 Einflussgrößen und Prozessgrößen
des Flushings ......................................... 224
11.3 Darstellung der relevanten Prozessgrößen .............. 229
11.4 Modellierungsansätze .................................. 230
11.5 Ausblick .............................................. 231
12 Symbolverzeichnis .......................................... 232
13 Literaturverzeichnis ....................................... 236
14 Anhang ..................................................... 247
14.1 Massenbilanz des Dispersionsmodells ................... 247
14.2 Stoffdaten der Feststoffe ............................. 247
14.3 Stoffdaten zu den Lösungsmitteln ...................... 249
14.4 Lösungsmittelmengen für die Suspensionsherstellung .... 251
14.5 Zeichnung zur Kapillarvereinfachung bei der
Benetzungswinkel-bestimmung nach Schubert ............. 251
14.6 Suspensionsvorbereitung und Handhabung ................ 251
14.7 Oberflächenspannungen ................................. 252
14.8 Brechungsindex von Lösungsmittelmischungen ............ 254
14.9 Gegenüberstellung des Zetapotentials und der
elektrophoretischen Mobilität ......................... 256
14.10 Porengrößenverteilungen .............................. 257
14.11 Vergleich der in der Arbeit nicht dargestellten
Waschfiltratkurven und Beladungskurven des
semi-hydrophilen DF601 ............................... 258
14.12 Tabellarische Darstellung der mittleren bzw.
maximalen und minimalen Volumenströme der
untersuchten Systeme ................................. 260
14.13 Rechnerische Darstellung der
Tropfengrößenverhältnisse am Feststoff
DF600 für die Lösungsmittel Wasser, Isopropanol
und Methanol ......................................... 261
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