Wilhelm

Bei der industriellen anorganischen Flüssigphasenfällung von SiO ₂ werden in einem Semi-Batch-Prozess eine Natriumsilikatlösung und Schwefelsäure einem Rührreaktor zugeführt. Die Agglomeration der entstehenden Primärpartikel führt so weit, dass ein partikuläres Gel entsteht. Durch den Rührer wird dieses Gelnetzwerk fragmentiert, wodurch poröse Gelfragmente entstehen, die sich im weiteren Prozessablauf unter Abgabe von Flüssigkeit zusammenziehen. Diese Verdichtung der Fragmente wird als „Synärese“ bezeichnet. Bedeutende Produkteigenschaften, wie z.B. Partikelgröße und ‑form, die spezifische Oberfläche oder die Porosität des SiO ₂ , werden somit direkt durch den Fortschritt der Synärese beeinflusst.

Die Verdichtung der SiO ₂ -Partikel wird auch in nicht fragmentierten Gelen beobachtet („natürliche Synärese“). Sie läuft nur sehr langsam unter einer geringen Verdichtung der Partikel ab (eine Verdichtung von etwa 15% erfolgt in ca. 5 Tagen). Durch den sogenannten „Ödometer“ wird die natürliche Synärese durch Aufprägen einer zusätzlichen, externen Kraft beschleunigt, um wissenschaftliche Untersuchungen in wesentlich kürzerer Zeitdauer durchzuführen. Dieses Verfahren nennen wir „erzwungene Synärese“.

Ziel dieser Arbeit ist es, die maximale Verdichtung des Gels sowie die Kinetik des Synäresevorgangs als Funktion der aufgebrachten externen Kraft zu untersuchen. Dabei sollen Gele mit unterschiedlichen pH-Werten und Ionenstärken betrachtet werden, deren Temperaturen während des Versuchs jedoch variiert werden sollen. Auf diese Weise wird festgestellt, ob ein Zusammenhang zwischen Temperatur und maximaler Verdichtung bzw. Kinetik besteht.