Im ersten Teil dieses Beitrages haben wir einen sehr variablen und schwer nachzumessenden Einflussfaktor auf den Druckverlust betrachtet, nämlich die Porosität ε. "Epsilon" ε geht in die Ergun-Gleichung mehrfach ein, und kleine Fehler haben große Auswirkungen auf den berechneten Druckverlust. In der Praxis ist die Leerfraktion oder Porosität kaum direkt zu bestimmen: Die Porosität ergibt sich aus der Differenz der scheinbaren Korndichte und der Schüttdichte des Bettes. Die Schüttdichte im Adsorber selbst zu bestimmen ist so gut wie unmöglich - welcher Adsorber steht schon auf einer Waage? - und die identische Schüttdichte in einem kleineren Behälter bei nur "ähnlicher" Befüllungsmethode nachzumessen ist zumindest recht ungenau. Die scheinbare Korndichte - also die Dichte der … [Weiterlesen...]
Schüttdichte und Druckverlust, Teil I
Ursprünglich sollte dieser Artikel heißen "Über die Randgängigkeit von Schüttungen". Ich wollte darin der Frage nachgehen, ob die oft zitierte Behauptung, ein Schüttbett müsse für gleichmäßige Durchströmung wenigstens zehn Partikeldurchmesser als Durchmesser haben, irgendeine Grundlage hat. Diese Grundlage gibt es tatsächlich, aber die Frage ist nur eine Variation der größeren Frage nach der Schüttdichte, und somit dem Druckverlust eines Schüttbettes. … [Weiterlesen...]
Überschwingverhalten in Adsorbern („overshoot“ oder „roll-up“-Phänomen)
Das Diagramm zeigt die Durchbruchkurven von verschiedenen Verunreinigungen in einem Modell-Dieselkraftstoff, welche flüssig über ein Adsorbens gegeben wurden. Naphthalin und 1-Methylnaphthalin (1-MN) erscheinen ziemlich bald am Säulenausgang, und zwar im angereicherten Zustand - 20% bzw. 40% höher konzentriert als sie ursprünglich aufgegeben wurden. Dieses Überschwingverhalten wird in der Literatur gewöhnlich als "roll-up phenomenon" bezeichnet. Im flüssigen Zustand ist es gewöhnlich schärfer ausgeprägt als in der Gasphase und wird z. B. in der Chromatographie zur Anreicherung von Wirkstoffen verwendet. Was treibt diesen Vorgang an? … [Weiterlesen...]
Die genaue Dichte von feuchter Luft berechnen
... oder "Über den Sinn und Unsinn von Nachkommastellen". Luft kann, je nach Druck und Temperatur, recht unterschiedliche Dichten annehmen, das lehrt schon der Augenschein. Gerechnet wird im Abluft- und Klimabereich jedoch mit den pauschalen 1,2 kg/m³ - und sagte nicht schon Gauss: "Durch Nichts gibt sich mathematische Unbildung so zu erkennen wie durch maßlose Schärfe im Zahlenrechnen"? Wie genau muss die Dichte sein? … [Weiterlesen...]
Hygroskopie, oder Wasserdampfsorption
Hygroskopie (manchmal fälschlich als "Hydroskopie" buchstabiert) bezeichnet die Neigung von Feststoffen oder Flüssigkeiten, Wasserdampf aus der Atmosphäre anzuziehen. Diese Eigenschaft kann nicht direkt mit einer einzelnen Zahl - einem "Hygroskopizitätsindex" - charakterisiert werden, sondern man benötigt mindestens eine Adsorptionsisotherme dazu. Stoffe können auf ganz unterschiedliche Weise hygroskopisch sein: Manche, wie Zeolithe, lagern eine definierte Menge Wasser ein und bleiben ansonsten äußerlich unverändert. Andere, wie Calciumchlorid CaCl2, nehmen so lange Wasser auf, bis sie sich im aufgenommenen Wasser auflösen, wie der folgende Zeitraffer zeigt: Deliquescence of Calcium Chloride von boborama, gesehen auf Vimeo. … [Weiterlesen...]
Was taugen kostenlose Tools zur chemischen Stoffdatenberechnung?
Kostenlose Tools zur Berechnung von pKA-Werten, Löslichkeiten, kinetischen Durchmessern etc. sind verlockender als die große Tüte Pommes Frites oder ein Paar neuer Schuhe (je nach Vorliebe): Sie sind schnell, einfach zu bedienen, und anstatt nach Literatur zu suchen und durch den Bestellprozess zu gehen, nur um dann festzustellen, dass der benötigte Wert doch nicht in dem Artikel enthalten ist, hat man gleich eine Zahl zur Verfügung, mit der man zumindest erst einmal eine Abschätzung vornehmen kann. Oder? Auf der Jahresversammlung der FFCh-Mitglieder in Bamberg habe ich einen Vortrag zu dem Thema gehalten, welchen ich hiermit zum Download zur Verfügung stelle. Einen Blogbeitrag zu dem Thema hat es auch schon gegeben. Das Ergebnis bleibt leider - negativ. … [Weiterlesen...]
Rechenwege und Rechner für die Gasphase
Die Gasphase - viele Wege führen zum (Partial)druck Je nach Bedingungen und vorliegenden Daten kann man zur Abschätzung des (Partial)drucks einer Komponente in der Gasphase einen von mehreren Rechenansätzen benutzen. Die Rechenansätze basieren entweder auf vorhandenen, korrelierten Daten, wie der Verdampfungsenthalpie oder schon bekannten Wertepaaren, oder sie sind Abschätzungen, die auf den kritischen Daten basieren. … [Weiterlesen...]
Stoffdaten berechnen – was taugen kostenlose Tools?
Mit dem Begriff "Stoffdaten" sind in diesem Beitrag physikalische und chemische Daten reiner Stoffe gemeint. Mit dem Begriff "berechnen" meine ich nicht das einfache Ausrechnen von Lösungsvolumina, Konzentrationen oder Partialdrücken, wenn alle für die Berechnung notwendigen Daten bekannt sind. Hierfür gibt es zahlreiche Tools und Apps, welche im Grunde überflüssig sind: Den Chemiker/innen sind die Berechnungen gründlichst einge(t)rieben worden, und der Chemie Unkundige wissen gelegentlich nicht mal, was sie in die einzelnen Felder einsetzen sollen, vor allem wenn das Tool nicht gut dokumentiert ist. Gemeint ist statt dessen die Voraussage von Stoffeigenschaften durch Interpolation oder durch Modellrechnungen, z. B. der Wasser-Oktan-Verteilungskoeffizient, die Henry-Konstante oder Fest- … [Weiterlesen...]
Chemische Literatur für Praktiker Teil 2 – Adsorptionsisothermen aus wissenschaftlichen Aufsätzen verwerten
Beispiel 2: Isothermen konstruieren, wo keine sind Das folgende Beispiel stellt eine kinetische Untersuchung dar, es wurde PEG (Polyethylenglykol mit Molekulargewichten von 5.000 - 7.000) aus wässrigen Lösungen auf DAY adsorbiert (ein mittlerweile vom Markt verschwundener, aber vielfach kopierter hydrophober Faujasit, 13Y) [1]. Der DAY war vorher zermahlen, gesiebt, gewaschen und getrocknet worden. … [Weiterlesen...]
Chemische Literatur für Praktiker Teil 1 – Adsorptionsisothermen aus wissenschaftlichen Aufsätzen verwerten
Natürlich machen wir alle im Ernstfall eigene Messungen, ehe wir eine Adsorptionsanlage planen (wir sind ja schließlich nicht lebensmüde!), möchten aber vorweg wenigstens eine Vorstellung davon bekommen, was uns erwartet. Also suchen wir in der wissenschaftlichen Literatur nach den Messungen anderer Leute - um dann auf Isothermen mit den Achsenbezeichnungen p/kPa und Molekül/Elementarzelle zu stoßen. Was nun? Wie solche "enttäuschenden" Funde unter Umständen doch verwertet werden können, möchte ich Ihnen in diesem und dem folgenden Blogbeitrag anhand einiger Beispiele vorrechenen. … [Weiterlesen...]