Zur Untersuchung des Stoffaustausches in Gas-Flüssigphase-Systemen mittels der Sauerstoff-Oxidation wässriger Natriumsulfitlösungen:
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| adam_text | Titel: Zur Untersuchung des Stoffaustausches in Gas-Flüssigphase-Systemen mittels der Sauerstoff-Oxidation
Autor: Eskuchen, Rainer
Jahr: 1986
Inhaltsverzeichnis
Seite
1 Einleitung und Problemstellung 1
2 Stoffaustausch in einem Gas-Flüssig-System 4
2.1 Physikalischer Stoffaustausch 5
2.2 StoffÜbergang mit chemischer Reaktion 11
2.2.1 Stationäre Stoffbilanz 12
2.2.2 StoffÜbergang mit chemischer
Reaktion n-ter Ordnung 14
2.2.2.1 Vereinfachungen und Vorausset¬
zungen aus Stoffübergangsmodell
und Modellreaktion 14
2.2.2.2 Enhancement-Faktor 18
2.2.2.3 Hatta-Zahl 19
2.2.2.4 Konzentrationsverlauf der
absorbierten Gaskomponente
im Flüssigkeitsfilm 20
2.2.2.5 Relative Film- und bulk-Phase-
Konzentration 28
2.2.3 Absorptionsbereiche bei StoffÜbergang
mit chemischer Reaktion 30
2.2.3.1 Bereich der langsamen Reaktion 31
2.2.3.2 Kinetikbereich der langsamen
Reaktion 34
2.2.3.3 Diffusionsbereich der
langsamen Reaktion 35
2.2.3.4 Übergangsbereich der
langsamen Reaktion 36
2.2.3.5 Übergangsbereich zwischen
langsamer und schneller Reaktion 37
2.2.3.6 Bereich der schnellen Reaktion 37
2.3 Bestimmung von StoffÜbergangskoeffizienten 33
2.3.1 Stationäre Bestimmung von Stoffüber-
gangskoeffizienten ohne chemische Reaktion 40
2.3.2 Instationäre Bestimmung von StoffÜber¬
gangskoeffizienten ohne chemische Reaktion 40
2.3.3 Übertragungsfunktionen für Meßstrecken
1. und 2. Ordnung 43
Seite
2.3.4 Bestimmung von StoffÜbergangskoeffi¬
zienten durch Stoffübergang mit
chemischer Reaktion 45
2.4 Gasphasendurchmischung in begasten Rührkesseln 46
2.4.1 Mittlere Sauerstoffkonzentration bei
idealer Durchmischung der Gasphase 49
2.4.2 Mittlere Sauerstoffkonzentration bei
Pfropfenströmung der Gasphase 49
3 Die Sulfitoxidation als Modellreaktion 51
3.1 Einführung 51
3.2 Reaktionsmechanismus der heterogenen
Sulfitoxidation 53
3.3 Einfluß des Katalysators 54
3.4 Einfluß der Sulfitkonzentration 57
3.5 Einfluß der Sauerstoffkonzentration 59
3.6 Einfluß des pH-Werts 60
3.7 Einfluß von Zusatzstoffen auf die Sulfit¬
oxidation 62
4 Versuchsanlage und Versuchsdurchführung 64
4.1 Versuchsanlage 64
4.1.1 Der Rührkessel 67
4.1.1.1 Temperaturkonstanthaltung 69
4.1.1.2 pH-Wert-Regelung 70
4.1.2 Bestimmung des Sauerstoffgehalts von
Gas- und Flüssigphase 71
4.1.3 Dosiereinrichtung für den Gasstrom 72
4.2 Versuchsdurchführung 73
5 Versuchsauswertung 76
5.1 Bestimmung der Zeitkonstanten zur dynamischen
Korrektur der Meßwerte 76
5.1.1 Bestimmung der Zeitkonstante der Sauer¬
stoffelektrode für den in der Flüssig¬
phase gelösten Sauerstoff 76
5.1.2 Bestimmung der Zeitkonstante der Sauer¬
stoffelektrode für den Sauerstoffgehalt
der Gasphase 77
Seite
5.1.3 Bestimmung der Zeitkonstante für
den Gasraum oberhalb der Flüssigphase 78
5.1.4 Gas-Phasen-Dynamik 79
5.2 Experimentelle Bestimmung von StoffÜbergangs¬
koeffizienten ohne chemische Reaktion 79
5.2.1 Versuchsauswertung 81
5.2.2 Versuchsdiskussion 82
5.3 Physikalische Systemgrößen 88
5.3.1 Sauerstofflöslichkeit in Elektrolyt¬
lösungen 88
5.3.1.1 Experimentelle Bestimmung der
Sauerstofflöslichkeit in
Salzlösungen 90
5.3.1.2 Versuchsauswertung 92
5.3.2 Diffusionskoeffizienten von Gasen
in Elektrolytlösungen 98
5.3.2.1 Experimentelle Bestimmung der
Diffusionskoeffizienten in
Elektrolytlösungen 99
5.3.2.2 Versuchsauswertung 100
5.4 Bestimmung der Sauerstoffabsorptionsraten
bei StoffÜbergang mit chemischer Reaktion 104
5.4.1 Experimentelle Durchführung 104
5.4.2 Versuchsauswertung 104
5.4.3 Versuchsdiskussion 107
5.5 Bestimmung der Reaktionsordnung n bezüglich
Sauerstoff und der Reaktionsgeschwindigkeits¬
konstanten kn 111
5.5.1 Versuchsdurchführung 111
5.5.2 Versuchsauswertung 112
5.5.3 Versuchsergebnisse und
Versuchsdiskussion 113
5.6 Bestimmung der Phasengrenzfläche 118
5.6.1 Bestimmung von A mit Gleichung 2.60 119
5.6.2 Bestimmung von A nach dem Danckwerts- 120
Plot
Seite
5.6.3 Bestimmung der Phasengrenzfläche durch
Vergleich der gemessenen Absorptions¬
rate mit der Absorptionsrate eines Reak¬
tors mit bekannter Phasengrenzfläche 121
5.6.4 Versuchsauswertung und Versuchs¬
diskussion 122
5 . 7 Bestimmung des volumetrischen StoffÜbergangs¬
koeffizienten k?a durch chemische Reaktion 130
5.7.1 Bestimmung von StoffÜbergangskoeffizien¬
ten nach der Auswertemethode von
Danckwerts 131
5.7.2 Bestimmung von StoffÜbergangskoeffi¬
zienten nach der Auswertemethode
von Reith 132
5.7.3 Bestimmung von StoffÜbergangskoeffi¬
zienten nach der Auswertemethode
von Hirner 133
5.7.4 Bestimmung von StoffÜbergangskoeffi¬
zienten aus der Sauerstoffabnahme in
der Gasphase 135
5.7.5 Versuchsdiskussion 138
6 Untersuchung der Sulfitoxidation auf Nebenreaktionen 144
6.1 Versuchsdurchführung 145
6.2 Bestimmung der Anionen 146
6.3 Versuchsdiskussion 147
7 Die Anwendbarkeit der Sulfitoxidation als
Modellreaktion 149
8 Zusammenfassung 152
9 Symbolverzeichnis 154
9.1 Lateinische Buchstaben 154
9.2 Griechische Buchstaben 160
9.3 Indices 160
Sexte
10 Literaturverzeichnis 161
11 Anhang 161
11.1 Liste der verwendeten Geräte und
Apparaturen 181
11.2 Rechenprogramm VERT1 185
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