Die Partikeltechnologie konnte in den letzten Jahren enorme Fortschritte verbuchen und bietet immer breitere Anwendungsmöglichkeiten. Engineered Nanoparticles (ENPs) werden in vielen Branchen eingesetzt, von der Einarbeitung in Reifen bis hin zur Medizintechnik. Dies führt zu steigenden Produktionszahlen, die auch in Zukunft kaum sinken werden. Die Separationstechnik konnte mit diesem Fortschritt nur bedingt Schritt halten, obwohl sie sowohl für die Produktion als auch für die Rückgewinnung dieser Partikel aus der Umwelt entscheidend ist. Die Nachfrage nach hochspezifischen Partikelsystemen mit einer Reihe an definierten Eigenschaften wächst stetig, jedoch sind die meisten Trenntechniken lediglich für ein einzelnes Partikelmerkmal optimiert. So trennen beispielsweise Filtrationsprozesse nach Größe oder klassische Magnetabscheider nach der Suszeptibilität. Um ein Partikelgemisch nach mehreren Partikeleigenschaften zu fraktionieren, wird deshalb traditionell eine Reihenschaltung mehrerer Trennverfahren realisiert, was die Kosten und den Produktverlust erhöht. Diese motiviert die Suche nach neuen Techniken, die in der Lage sind, nach mehreren Partikelmerkmalen gleichzeitig zu trennen und daher als mehrdimensional bezeichnet werden können.

Im Rahmen des übergeordneten Forschungsprojektes soll ein mehrdimensionales Trennverfahren entwickelt werden, das gezielt im Partikelgrößenbereich 100 nm – 10 µm ansetzt. Dazu sollen (vereinfacht formuliert) magnetische Partikel selektiv mit den zu trennenden nichtmagnetischen Partikeln agglomeriert und anschließend im Magnetfeld abgeschieden werden. Dieser Prozess ist sowohl abhängig von der Partikelgröße als auch von den Oberflächeneigenschaften. Besonders die selektive Agglomeration stellt dabei die Herausforderung dar.  

Die Machbarkeit wurde bereits in Vorgängerarbeiten gezeigt. Möglicher Inhalt einer Aufgabenstellung ist die Weiterentwicklung der notwendigen Analytik sowie das gezielte Untersuchen der Selektivität des Prozesses bzw. mit welchen Parametern sich diese beeinflussen lässt. Der Umfang und konkrete Inhalt der Arbeit können dabei auf deine Interessenschwerpunkte angepasst werden. Falls dir das Themenfeld insgesamt zusagt, würde ich mich freuen, wenn du bei mir vorbeischaust oder mir eine E-Mail schreibst, dann können wir am besten persönlich den aktuellen Stand und mögliche Aufgabenstellungen besprechen.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der mehrdimensionalen magnetic seeded filtration. Schwarz: Magnetpartikel. Grün / Rot: Nichtmagnetische Partikel.

Kontakt        

M. Sc. Frank Rhein
Geb. 30.70 R 009
Tel.: 0721 – 608 42408
E-Mail: frank.rhein∂kit.edu

Für besonders Interessierte

F. Rhein, S. Eric, F.B. Esquivel, H. Nirschl: Opportunities and Challenges of Magnetic Seeded Filtration in Multidimensional Fractionation, Chemie Ingenieur Technik
https://doi.org/10.1002/cite.201900104