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Experimentelle Studie zum Einfluss der Agglomeration auf das Verhalten von TiO2-Filterkuchen unter einem innovativen Verdichtungsverfahren

Experimentelle Studie zum Einfluss der Agglomeration auf das Verhalten von TiO2-Filterkuchen unter einem innovativen Verdichtungsverfahren
type:Bachelor- oder Masterarbeit
time:ab sofort
tutor:

M. Sc. Tolga Yildiz

person in charge:

ab sofort

Motivation:

In verschiedenen Anwendungsgebieten nimmt die Nachfrage nach feinpartikulären Produkten stetig zu. Beispielsweise sind Pigmente in der Farb- und Lackindustrie mit einer Partikelfeinheit im unteren Mikrometerbereich aufgrund der optimalen optischen Eigenschaften von hoher Bedeutung. Die Handhabung solcher feinen Partikelsysteme bringt im Laufe der Herstellung und somit auch im zunehmend geforderten Fest-Flüssig-Trennschritt einige Herausforderungen mit sich.

Eine bewährte Methode zur Abtrennung von Feststoffpartikeln aus einer Suspension stellt die Kuchenfiltration dar. Nach der Kuchenbildung liegt ein Partikelnetzwerk vor, dessen Poren mit Flüssigkeit gefüllt sind. Zur anschließenden Kuchenentfeuchtung stellt die Beaufschlagung des Filterkuchens mit Gasdruck als mechanische Methode eine kostengünstigere Alternative zur thermischen Trocknung dar. Problematisch ist hierbei die Entstehung von Schrumpfrissen insbesondere bei feinpartikulären, kompressiblen Filterkuchen, die zu erhöhten Betriebskosten infolge eines höheren Gasverbrauchs führen.

                        

Abbildung 1: Calciumcarbonat-Filterkuchen nach der Entfeuchtung ohne (links) und mit Vorverdichtung durch Vibrationseintrag (rechts).

Aus früheren Forschungstätigkeiten ist bekannt, dass die Rissbildung durch Vorverdichten des Filterkuchens verhindert werden kann. Ein neuartiges Verfahren zur Kuchenverdichtung stellt der Eintrag von horizontalen Vibrationen in den Filterkuchen dar, dass zur Vermeidung der Rissbildung bereits erfolgreich erprobt wurde (siehe Abbildung 1). Die Vibrationsverdichtung bietet im Vergleich zur üblichen Verdichtung durch Anwendung hoher Pressdrücke den Vorteil, dass die meist empfindlichen Produkte deutlich materialschonender verdichtet werden können. Außerdem können je nach Produktsystem durch das innovative Verfahren sogar eine höhere Verdichtung und somit auch eine niedrigere Restfeuchte des Filterkuchens erreicht werden.

Zielsetzung der Arbeit:

                                             

                                 

                                      Abbildung 2: REM-Aufnahme von Titandioxid-Partikeln.

Ein industriell relevantes Produkt mit hoher Partikelfeinheit stellt Titandioxid dar, das vor allem als Weißpigment in Farben und Lacken zum Einsatz kommt und sich durch stark agglomerierte Primarpartikel auszeichnet (siehe Abbildung 2).  Im Rahmen der experimentellen Arbeit gilt es den Einfluss unterschiedlicher Agglomerationszustände auf das Verdichtungsverhalten von Titandioxid-Filterkuchen unter Vibrationseintrag fortführend zu untersuchen. Hierfür sind experimentelle Studien an einer bestehenden Laboranlage unter Variation von verschiedenen Prozessparameter durchzuführen. Außerdem soll der Erhalt der Partikelform nach der Verdichtung anhand von üblichen Messtechniken zur Charakterisierung von Partikelgrößenverteilungen und partikulären Strukturen überprüft werden.

Startzeitpunkt, Inhalt und Umfang der experimentellen Arbeit können je nach persönlichen Interessen und Wünschen angepasst werden. Wenn das Thema dein Interesse geweckt hat oder Fragen bestehen, kannst du dich gerne per Email bzw. telefonisch bei mir melden oder direkt persönlich vorbeikommen.

Ich freue mich auf deine Rückmeldung!

 

Kontakt:

Tolga Yildiz

Tel: +49 721 608-42353

Email: tolga.yildiz∂kit.edu

Geb. 30.70 - Raum 207