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Aufbau einer Messtechnik zur kontinuierlichen Erfassung mehrdimensionaler Eigenschaftsverteilungen in Partikelsuspensionen.

Aufbau einer Messtechnik zur kontinuierlichen Erfassung mehrdimensionaler Eigenschaftsverteilungen in Partikelsuspensionen.
Forschungsthema:experimentell
Typ:Bachelor- / Masterarbeit
Datum:ab sofort
Betreuer:

M. Sc. Marvin Winkler

Das Feld der Nanotechnologie umfasst ein breites Spektrum an interessanten Themengebieten. Ein großer Teil der Forschung befasst sich mit der Herstellung, Verarbeitung und Anwendung komplexer Feststoffprodukte im unteren Mikro- und Nanometerbereich. Die Kontrolle der Qualität und produktrelevante Eigenschaften stehen dabei im Mittelpunkt und sind an Verteilungsfunktionen der Partikelgröße und –form, sowie an stoffliche Parameter wie Dichte und Oberflächenfunktionalisierung gekoppelt.

Die Grundoperation der Feststoffverfahrenstechnik, welche die Trennung eines Partikelsystems anhand solch differenzierter Merkmale beschreibt ist die Fraktionierung. Mit dem Ziel einer scharfen Trennung und Durchsätzen in technisch relevanten Mengen können schnelldrehende Röhrenzentrifugen verwendet werden, die über ein starkes Zentrifugalfeld große Kräfte auf feinste Partikel übertragen.

Um die Effizienz neuentwickelter Verfahren zu untersuchen bedarf es einer geeigneten Messmethodik, die es ermöglicht, mehrdimensionale Eigenschaftsverteilungen von Partikelsuspensionen zu analysieren und die gewonnenen Informationen gewinnbringend in den Gesamtprozess zu integrieren. Eine vielversprechende Lösung bietet die UV-VIS-Spektroskopie, welche die Absorption von Partikelsuspensionen in einem Wellenlängenbereich von 200 – 800 nm messen kann. Über eine Kalibrierung mehrerer Standardlösungen und die anschließende Korrelation der Messdaten ist eine Konzentrationsbestimmung einer unbekannten Messlösung möglich.

Ziel der Arbeit ist es, eine geeignete online-Messtechnik für die Analyse der Zusammensetzung des Zentrifugenüberlaufs zu entwickeln. Hierfür werden zunächst potentielle Einstoffsysteme hinsichtlich ihrer Partikelgröße, -form und Absorptionscharakteristika untersucht und bewertet. Die erste Kalibrierung der Konzentrationsbestimmung erfolgt in Batch-Messungen mittels eines kleinen UV-VIS-Spektrometers (siehe Abbildung 1) und Quarzglasküvetten bei verschiedenen optischen Weglängen. Aus einer aufgezeichneten Absorptionskurve einer Mischsuspension kann mit Hilfe der erfassten Kalibrierdaten in einer Auswerteroutine (MatLab®) die Konzentration der einzelnen Komponenten und damit die Zusammensetzung des Systems ermittelt werden. Im weiteren Verlauf ist eine kontinuierliche Erfassung der Spektraldaten in einer Durchflussküvette vorgesehen, um das Messprinzip mit dem Prozess der Fraktionierung in Röhrenzentrifugen zu verknüpfen.

Experimentelle Untersuchungen bilden den Schwerpunkt der Arbeit. Die Aufgabenstellung kann gerne individuellen Wünschen und Ideen angepasst werden. Falls du Interesse an dem Thema oder Fragen hast, komme gerne bei mir vorbei oder schreibe mir eine Mail.

 

 Kontakt:  M.Sc. Marvin Winkler
   Tel.: +49 721 608-42408
    E-Mail: marvin winkler2Fye2∂kit edu
   Geb. 30.70, Raum 009 (EG)