Bei der Reaktion zweier gut wasserlöslicher Salze können Partikel erzeugt werden, die aufgrund der geringen Löslichkeit des Produktes im Lösungsmittel die bei Fällungen üblichen Übersättigungen zu Prozessbeginn auslösen. Diese sind im Vergleich zu üblichen Übersättigungen bei Kristallisationen vielfach höher und führen deshalb zu höheren Keimbildungs- und Wachstumsraten. Je nach Anfangsübersättigung werden mittlere Partikelgrößen zwischen einigen Nanometern und ca. 5 µm erreicht, diese weisen je nach Anfangsübersättigung eine unterschiedliche Morphologie auf. Die Morphologie hängt von den bei der Partikelbildung ablaufenden Mechanismen ab, die es zu klären gilt. Beispielsweise wird beim Modellsystem für Fällungen, Bariumsulfat, einerseits vermutet, dass es sich um ein Aggregat aus Primärpartikeln handelt, andererseits werden alle Einzelpartikel als Einkristalle erkannt.

Im Rahmen der Arbeit soll der Einfluss der Übersättigung auf den Wachstumsmechanismus bei der Fällung von Bariumsulfat untersucht werden. Ziel ist es, die Partikelbildungsgeschichte bei der Fällung näher zu beleuchten. Dazu soll mit geeigneten experimentellen Methoden und Modellierungen der Zusammenhang zwischen Anfangsübersättigung, Wachstumsmechanismus und Morphologie hergestellt werden.

Während der Arbeit sollen Fällungsexperimente mit Impfkristallen durchführen und die Partikel hinsichtlich ihres Wachstumsmechanismus mit REM-, TEM-Aufnahmen und Lichtbeugung untersuchen. Weiterhin soll die Oberflächenladung der Partikeln mit Zeta- sowie Strömungspotential-Messungen experimentell ermittelt werden. Am Institut für Thermische Verfahrenstechnik ist eine Mischdüsenanlage vorhanden, mit der die Fällungsexperimente durchzuführen sind. In einer ersten Fällung werden nanopartikuläre Impfkristalle hergestellt, die in einer elektrostatisch stabilisierten Suspension mit Barium-Ionenüberschuss vorliegen. Diese Suspension soll dann mit unterschiedlichen Konzentrationen an Bariumsalz versetzt und nochmals mit Natriumsulfat gefällt werden.

Mittels einer am Institut für Thermische Verfahrenstechnik bestehenden eindimensionalen Modellierung sollen die Endpartikelgrößen mit Keimbildungsraten nach der klassischen Keimbildungstheorie und Wachstumsmodellen aus der Literatur berechnet werden. Dabei soll auch die Aggregation/Agglomeration während der Fällung mit in die Modellierung einbezogen werden.

Die Ergebnisse sind in einem Abschlussbericht darzustellen und nach der Abgabe dieser Arbeit im Rahmen des Seminars für Thermische Verfahrenstechnik in einem Vortrag zu präsentieren und zu diskutieren.