Verfahrenstechnik

M.Sc.

Joschka Schulz

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

j.schulz@tu-berlin.de

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Adresse Marchstr. 23
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Transportprozesse und Grenzflächenphänomene in tensidhaltigen Mehrphasensystemen

Die Transportprozesse in Mehrphasensystemen werden maßgeblich durch die Eigenschaften der Phasengrenzfläche bestimmt. Grenzflächenaktive Substanzen treten in einer Vielzahl industrieller Anwendungen auf: Sie werden einerseits bewusst zur Prozessintensivierung eingesetzt oder liegen unerwünscht, beispielsweise als Verunreinigung oder Nebenprodukt, vor. Durch Adsorption und Desorption an der Phasengrenzfläche zwischen nicht-mischbaren Fluiden (siehe Abbildung oben) beeinflussen sie die auftretenden Transportprozesse und folglich wichtige Prozessgrößen maßgeblich.

Neben der Adsorption der grenzflächenaktiven Moleküle an der Phasengrenzfläche treten weitere Grenzflächeneffekte, wie beispielsweise der Marangoni-Effekt, auf. In bereits durchgeführten Arbeiten wurde sowohl eine Reduktion als auch eine mögliche Verbesserung des Stofftransportes beobachtet. Die Voraussage der auftretenden Grenzflächenphänomene, von Prozessgrößen und einer möglichen Reduktion oder Intensivierung der Transportprozesse in Gegenwart von grenzflächenaktiven Substanzen stellt eine große Herausforderung in Mehrphasensystemen dar.

Der Fokus der Arbeit liegt auf Fluiddynamik und Stofftransport in dispersen Systemen. Die im vorliegenden Projekt durch Einzeltropfenexperimente gewonnenen experimentellen Daten zeigen eine Überlagerung der genannten Effekte. Detaillierte orts- und zeitaufgelöste Messungen der Fluiddynamik (siehe Video Mitte) werden als sensitive Messmethode eingesetzt. Außerdem erfolgt eine Messung des Stofftransports am Einzeltropfen für verschiedene Kontaktzeiten. Mit Hilfe der eigens aufgebauten Farbverlaufs-Schlierenfotografie wird das Konzentrationsfeld während des Tropfenaufstiegs visualisiert (siehe Video unten), um die erhaltenen Ergebnisse zu interpretieren und ein besseres Verständnis der auftretenden Grenzflächenphänomene zu erreichen.

Publikationen

2022

Schulz, J.M.; Merker, D.; Böhm, L.; Kraume, M.
Fluid dynamics and mass transfer in disperse multiphase systems: A single-drop study concerning the role of surfactant transfer
Chemie Ingenieur Technik, 94 (9) :1334
2022

2021

Heine, J.; Schulz, J.; Junne, H.; Böhm, L.; Kraume, M.; Bart, H.-J.
Real-time visualization of internal and external concentration fields in multiphase systems via Laser-induced fluorescence and Rainbow Schlieren Deflectometry during and after droplet production
Chemie Ingenieur Technik, 93 (1-2) :180-190
2021
ISSN: 1522-2640
Schulz, J.; Petzold, M.; Böhm, L.; Kraume, M.
Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig-Systemen, Teil 1: Einzeltropfensedimentation ohne Grenzflächeneffekte
Chemie Ingenieur Technik, 93 (3) :353-363
2021
Schulz, J.; Petzold, M.; Böhm, L.; Kraume, M.
Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig-Systemen. Teil 2: Auswirkung von Grenzflächeneffekten und Verunreinigungen
Chemie Ingenieur Technik, 93 (8) :1214-1222
2021

2020

Schulz, J.M.; Junne, H.; Böhm, L.; Kraume, M.
Measuring local heat transfer by application of Rainbow Schlieren Deflectometry in case of different symmetric conditions
Experimental Thermal and Fluid Science, 110 :109887
2020

2018

Hohl, L.; Panckow, R.; Schulz, J.; Jurtz, N.; Böhm, L.; Kraume, M.
Description of Disperse Multiphase Processes: Quo Vadis?
Chemie Ingenieur Technik, 90 (11) :1709-1726
2018
Schulz, J.; Junne, H.; Böhm, L.; Kraume, M.
Development of an experimental setup applying rainbow schlieren deflectometry for visualization and quantification of heat and mass transfer in multiphase systems
In Kähler, C. and Hain, R. and Scharnowski, S. and Fuchs, T., Editor, Proceedings of the 5th International Conference on Experimental Fluid Mechanics ICEFM 2018 Munich, Seite 226-231
In Kähler, C. and Hain, R. and Scharnowski, S. and Fuchs, T., Editor
2018
Hohl, L.; Schulz, J.M.; Kraume, M.
Towards Drop Size Modeling in Three Phase Microemulsion Systems
Journal of Chemical Engineering of Japan, 51 (4) :383-388
2018

2016

Hohl, L.; Schulz, J.; Paul, N.; Kraume, M.
Analysis of physical properties, dispersion conditions and drop size distributions in complex liquid/liquid systems
Chemical Engineering Research and Design, 108 :210-216
2016
Pogrzeba, T.; Schmidt, M.; Hohl, L.; Weber, A.; Buchner, G.; Schulz, J.; Schwarze, M.; Kraume, M.; Schomäcker, R.
Catalytic Reactions in Aqueous Surfactant-Free Multiphase Emulsions
Industrial and Engineering Chemistry Research, 55 (50) :12765-12775
2016
Paul, N.; Schulz, J.; Kraume, M.
Determination of phase separation and mass transfer in complex micellar three phase systems
Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 99 :143-148
2016
ISSN: 0255-2701
Hohl, L.; Röhl, S.; Schulz, J.; Kraume, M.
Influence of Temperature and Composition on Dispersion Conditions and Stability of Liquid Multiphase Systems
Chemie Ingenieur Technik, 88 (9) :1303
2016
ISSN: 1522-2640

2015

Paul, N.; Röhl, S.; Schulz, J.M.; Kraume, M.
Auswirkungen von Grenzflächenphänomenen auf die Transport- und Trennprozesse in mizellaren dreiphasigen Systemen
Chemie Ingenieur Technik, 87 (8) :1078-1079
2015
ISSN: 1522-2640
Paul, N.; Schulz, J.; Kraume, M.
The fluid dynamics of droplets as a useful tool to determine the coverage and the adsorption kinetics of surfactants
Chemical Engineering & Technology, 38 (11) :1979-1984
2015
ISSN: 1521-4125
Paul, N.; Schulz, J.; Kraume, M.
Transport Processes in Micellar Three Phase Systems
Proceedings of the 2015 AIChE Annual Meeting
2015
ISBN
978-0-8169-1094-6