Abtrennung und Klassierung kolloidaler Partikel in Zentrifugen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen und der apparativen Umsetzung zur Klassierung feinster Partikel in Suspensionen. Bisher werden Partikel mit einer Größe unter einem Mikrometer im Labormaßstab mit Mikrokanalverfahren und Membranen nach ihrem Größenmerkmal fraktioniert. Im industriellen Maßstab sind Filter Stand der Technik. Während der Durchsatz in allen Mikrokanalverfahren für eine industrielle Anwendung zu gering und die Parallelisierung mit hohen Kosten und apparativem Aufwand verbunden ist, können in Filtern abgetrennte Partikel nicht vollständig zurück gewonnen werden. Daher wird der Fokus dieser Arbeit auf Zentrifugen liegen, denn hier lassen sich selbst Partikel bis zu wenigen Nanometern abtrennen, große Produktströme verarbeiten und alle Fraktionen vollständig nutzen.

Um die Klassierung kolloidaler Suspensionen in Zentrifugen zu beschreiben, wird ein theoretisches Modell erarbeitet. Es ermöglicht eine Prognose des Klassiererfolgs, der Prozessführung sowie eine Optimierung des Zentrifugendesigns unter Berücksichtigung der Zentrifugengeometrie, der Betriebsparameter und der Eigenschaften der Suspension. Dies setzt die Kenntnis der Strömungsbedingungen, der Sedimentationseigenschaften der Partikel sowie der Effektivität der Zentrifuge selbst voraus. Aufgrund des unzureichenden Kenntnisstandes, der aus der bisher veröffentlichten Literatur zur Sedimentation submikroner Partikeln in Zentrifugen folgt, sind zunächst grundlegende Untersuchungen erforderlich.