Mathematische Modellierung und Validierung des Styrolabbaus anhand unterschiedlicher Biofiltermaterialien:
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| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
1999
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| adam_text | Titel: Mathematische Modellierung und Validierung des Styrolabbaus anhand unterschiedlicher Biofiltermateri
Autor: Forell, Kordula
Jahr: 1999
Inhaltsverzeichnis
Symbolverzeichnis III
1 Einleitung und Problemstellung 1
2 Einführung 4
2.1 Modellsubstanz Styrol 5
2.2 Verfahren zur Emissionsminderung 7
2.3 Prinzip des Biofilterverfahrens 10
2.4 Kondiäonierung der Rohluft 13
3 Theoretische Grundlagen 14
3.2 Bakterielles Wachstum und Stoffwechsel 14
3.1.1 Kinetik 15
3.1.2 Auswertungsmethoden 17
3.1.3 Wachstumsrate, Substratverbrauch und Reaktionsgeschwindigkeit 19
3.1.4 Immobilisierung von Mikroorganismen als Biofilm 21
3.2 Filtermaterial und Filtermaterialfeuchte 22
4 Modellbildung 24
4.1 Stoffübergang und Zweifilmtheorie 25
4.2 Stoffdurchgang 27
4.3 Diffusion im Biofilm 28
4.4 Modell I: Biofilter mit Flüssigkeitsfilm 30
4.5 Modell II: Biofilter ohne Flüssigkeitsfilm 34
5 Experimenteller Aufbau der Biofilter 36
5.1 Etagenbiofilter 36
5.2 Blähtonbiofilter 38
5.3 Detektion des Styrolabbaus 39
5.4 Taxonomische Bestimmung der Mikroorganismen 40
6 Bestimmung der Modellp»r»meter 41
6.1 Bestimmung der Kinetik 42
I
6.1.1 Bestimmung der Monodkonstanten Ko 42
6.1.2 Bestimmung der Monodkonstanten Ks und Ki und der Wachstumsrate ao,mia 43
6.1.3 Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten 44
6.2 Mittlere Verweilzeit im Biobeet 45
6.3 Parameterbestimmung aus Absorptionsmessungen 46
6.3.1 Strategie zur Bestimmung der Stoffaustauschparameter fiir Biqflltermodell I 47
6.3.2 Strategie zur Bestimmung der Stoffaustauschparameter fiir Biofiltermodell II 49
6.3.3 Auswertung der laplacetransformierten Impulse 51
6.4 Modellunabhängig bestimmte Parameter 54
7 Modellierung 56
7.1 Korrektur der submers bestimmten Kinetikparameter 56
7.1.1 Kinetik Etagenbiofilter 57
7.1.2 Kinetik Blähtonbiofilter 57
7.1.3 Kinetik Laubholzbiofilter 58
7.2 Modellierung des Etagenbiofilters 59
7.3 Modellierung des Blähtonbiofilters 63
7.4 Modellierung des Laubholzbiofilters 65
8 Sensitivität 68
8.1 Biofiltermodell I: Etagenbiofilter 68
8.2 Biofiltermodell II: Blähtonbiofilter 80
8.3 Vergleich der Biofilter 87
8.4 Modellkorrektur 89
9 Zusammenfassung und Ausblick 92
A Diskretisierung 95
I Diskretisierung der Gas-Flüssig-Bilanz 96
II Diskretisierung des Bio/Ums 96
B Laplacetransformation 98
I Biofiltermodell I 98
II Biofiltermodell II 103
C Literaturverzeichnis 106
II
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