2_Agglomeration_Mechanismen Flashcards
was ist die Generelle Unterscheidung in Konvektion und Diffusion?
Konvektion: Strömungskontrollierte Bewegung
Diffusion: Stochastische Bewegung
wie entstehen Sinterbrücken (Erzeugung)?
- Erhitzen der Partikeln auf ≈ 60% der absoluten Schmelztemperatur
- Diffusion an den Kontaktstellen durch erhöhte Molekülbeweglichkeit
• Schmelzerscheinungen bei weiterer Temperaturerhöhung
- > Entstehung von Flüssigkeitsbrücken
- > Haftung durch Kapillarkräfte, solange Schmelze vorliegt
- > Haftung durch festkörperliche Verbindung nach Wiedererstarren
wie ist die Festigkeit von Kristallbrücken in Abhängigkeit der Trocknungsgeschwindigkeit?
Hohe Geschwindigkeit → große Festigkeit durch kleine Kristalle Geringe Geschwindigkeit → kleine Festigkeit durch große Kristalle
was ist die Definition der Adhäsionsarbeit (Wij)?
Arbeit um zwei Flächen vom Kontakt bis zur unendlichen Entfernung im Vakuum zu trennen
Wo sind die Punkte im Diagram zur Zugfestigkeit eines Feuchtagglomerates im Bezug auf die Sättigung?
0-0,3 Brückenbereich - kurve schnell ansteigend, dann abschwächend
0,3-0,8 Im Übergangsbereich existieren sowohl gesättigte Bereiche als auch entfeuchtete Poren mit Flüssigkeitsbrücken - linearer anstieg
ab 0,8 Zusammenhalt eines Agglomerates im Wesentlichen durch Kapillardruck 𝑝𝐾 im Innern bestimmt
Bei ca 0,9 maximum danach Abfall der Zugfestigkeit.
was sind die Folgen dass beim wiederbefeuchten keine Sättigung von 1 mehr erreicht werden kann?
- > Agglomeratfestigkeit beim Befeuchten kleiner als beim Entfeuchten
- > Antrocknen feuchter Agglomerate ergibt größere Festigkeit als trockene Agglomerate zu befeuchten
wie verhält sich der kapillardruck beim be-und entfeuchten?
𝑝𝐾,𝐵𝑒𝑓𝑒𝑢𝑐h𝑡𝑢𝑛𝑔 < 𝑝𝐾,𝐸𝑛𝑡𝑓𝑒𝑢𝑐h𝑡𝑢𝑛𝑔
wie wird die Haftung durch Formschluss gebildet? Beispiele?
Bindung erfolgt durch Verpressen, Rollagglomeration, Verfilzen, Vernadeln ohne oder mit zusätzlichen Bindemitteln
Beispiele: Torf, Holzmehl, Papier, Stroh, Heu, Futtermittel.
wie entstehet die Haftung durch van-der-vaals kräfte?
Ursache liegt in der Elektronenverteilung auf molekularer bzw. atomarer Ebene.
Welche Wechselwirkungen gibt es zwischen Molekülen, wodurch es zur Van-der-Vaal WW kommt?
- Keesom-WW: Interaktion zweier permanenter Dipole (Orientierungs-WW)
- Debye-WW: Ein permanenter Dipol induziert einen temporären Dipol (Induktions-WW)
- London-WW: Interaktion zwischen zwei grundsätzlich neutralen Molekülen. Zu jedem Zeitpunkt exisitiert ein finites Dipolmoment durch Fluktuation der Elektronen (Dispersions-WW)
wodurch ist der Kontaktabstand zwischen zwei Molekülen limitiert?
Kontaktabstand limitiert durch Bornsche Abstoßung: 𝑎𝑚𝑖𝑛 ≈ 4Å
Wie nimmt die Van-der-Waals kraft mit dem Abstand ab?
Bei Punktuellem Kontakt (platte-Kugel, Kugel-Kugel) /a^2
Bei Flächenkontakt (Platte-Platte) /a^3
Wie wirkt sich die rauhigkeit auf die van der Waals kraft aus?
Rauhigkeiten wirkt als „Abstandshalter“ zwischen Partikeln→𝐹 ↓
sobald rauhigkeitsradius zu groß ist wirkt dieser selbst als Partikel und nimmt mit steigendem Durchmesser wieder zu.
- Kleine Rauhigkeit: Abstandsvergrößerung (Steigung -2)
- Große Rauhigkeit: Wirkt selbst wie ein Partikel (Steigung +1)
Wie wirkt sich die rauhigkeit auf die van der Waals kraft aus?
Rauhigkeiten wirkt als „Abstandshalter“ zwischen Partikeln→𝐹 ↓
sobald rauhigkeitsradius zu groß ist wirkt dieser selbst als Partikel und nimmt mit steigendem Durchmesser wieder zu.
- Kleine Rauhigkeit: Abstandsvergrößerung (Steigung -2)
- Große Rauhigkeit: Wirkt selbst wie ein Partikel (Steigung +1)
Warum macht verpressen sinn wenn man Partikel agglomerieren will?
- > durch verpressen werden Partikel näher zusammen gebracht, was die Van der Waals kraft steigt.
- > durch verpressen werden die Partikel platt gedrückt und so punktuell zu Flächenberührung umgewandelt (Abplattung) (1/a^2->1/a^3)
was ist die Hamaker Konstante?
ist ein Materialparameter:
Die Hamaker-Konstante A ist eine Größe für die Kraft zwischen zwei Teilchen, zwischen denen Van-der-Waals-Kräfte wirken. Die Hamaker-Konstante hängt sowohl von den Stoffen der beiden Teilchen als auch dem dazwischen liegenden Medium ab. Sie ist von der Geometrie der Teilchen unabhängig.
woher weiß man ob die Adsorptionsschichten um ein Partikel die v.d.W.-Kräfte vergrößern oder vermindern?
Hamaker-Konstante 𝐴_H der Adsorptionsschicht bestimmt den Effekt
Welche Partikelwechselwirkung gibt es in flüssiger Umgebung?
- Van der Waals Anziehung
- Elektrostatische Abstoßung
- Bornsche Abstoßung (bei geringen Partikelabständen auf molekularer Ebene)
- Hydrophobe Anziehung
- Sterische Abstoßung
warum weisen in Flüssigkeit dispergierte Partikel i. d. R. Oberflächenladungen auf?
• Gitterdefekte • Dissoziationsreaktionen -> Abgabe und Wiederaufnahme von H+ -> Gleichgewicht und damit OF-Ladung abhängig vom 𝑝𝐻-Wert • Spezifische Ionenadsorption
wie verläuft die Abschirmung des Oberflächenpotentials?
Zunächst linear (in der Sternschicht, nimmt mit abstand ab) Dann exponentiell (in der Diffusen Schicht schnell und dann abflachend)
In der Bulk schicht kein Elektrisches Potential mehr messbar.
was ist die Debye-Länge 𝜅−1?
- Abstand von der Oberfläche, bei dem das Potential auf das 1/𝑒-fache abgesunken ist
- Maß für Ausdehnung der Doppelschicht / Reichweite der elektrostatischen Wechselwirkung
wie ist die Debye-Länge abhängig von der ionenstärke?
ist abhängig, denn mehr Ionen, und/oder eine höhere Wertigkeit der Ionen führt zu einer schnelleren Abschirmung.
was ist das Problem beim sternpotential?
Stern Potential nur näherungsweise zu bestimmt.
→Zeta-Potential 𝜁
damit ist das zeta-potential ein maß für das sternpotential aber nicht identisch.
Was ist das zeta potential und wie wird es bestimmt?
Das Zeta-Potential ist das elektrische Potential an der Abscherschicht eines bewegten Partikels in einer Suspension oder Emulsion.
Zeta-Potential ist i. d. R. abhängig vom 𝑝𝐻-Wert und der Ionenstärke
Größere Differenzgeschwindigkeit→Scherebene näher bei Partikelgrenzfläche
Zeta-Potential 𝜁 aus Messung der Geschwindigkeit bei bekannter E-Feldstärke
wo ist die Agglomerationsneigung am höchsten (auf das Elektrische potential bezogen)?
elektrische Neutralität am isoelektrischen Punkt (IEP)
→ maximale Agglomerationsneigung (keine abstoßenden el. WW)
wie ist für gewöhnlich die Ladung der Partikel im sauren Bereich?
im sauren Bereich ist die Oberflächen-Ladung infolge
Protonenüberschuss positiv
