Nanoblasen-induzierte Zentrifugalfeld-Flotation von Nanopartikeln

Bearbeiter: Juliana Rivas-Botero

Die Flotation ist eine etablierte Technologie, die seit Jahrzehnten eine wichtige Rolle bei der Mineralienaufbereitung, dem Papierrecycling und der Wasseraufbereitung spielt. Allerdings gibt es gewisse Grenzen hinsichtlich der Größe der abscheidbaren Partikel, die ein Minimum von etwa 40 µm erreicht.  Diese kleinen Partikel nähern sich den Gasblasen mit einer kinetischen Energie, die zu gering ist, um den sie umgebenden Film (Energiebarriere) zu überwinden. Infolgedessen ist eine Fixierung sehr unwahrscheinlich, was zu einer geringen Prozesseffizienz führt.

 

Das Ziel dieses Projekts ist die selektive Abtrennung von Nanopartikeln (NP), die kleiner als 10 µm sind, aus einer Flüssigkeit durch ein durch Nanoblasen (NB) induziertes Zentrifugalfeld. Dafür werden Nanopartikelsuspensionen mit gefilterter Luft bei verschiedenen Drücken begast. Dabei bilden sich Nanoblasen (NB) auf den Rissen oder Unebenheiten der Oberfläche der begasten Nanopartikel (NP), da diese als Keime für die Bildung der NB dienen. Die Bildung von NB hängt von der Partikelmorphologie und den Eigenschaften der Partikeloberfläche ab (z.B. Struktur, Chemie und substanzspezifische Hydrophobierung der Oberfläche). Je nach Oberflächeneigenschaften der Nanopartikeln werden die NB zu freien NB oder bleiben an der Oberfläche der NP gebunden. Die freien NB, die NP sowie der Nanoblasen-Cluster werden untersucht.

Link: https://tu-freiberg.de/fakult4/mvtat/SPP2045

 

Ein Schlüsselschritt des Verfahrens ist die Nukleation der NB auf der Oberfläche der Partikel während der Druck-Entspannung. Hier wird ein spezielles Luftinjektionssystem verwendet, um die Sättigung der Suspensionen mit gereinigter, partikelfreier Luft einzustellen. Dekompressionsprobleme wie Kavitationseffekte und Scherspannungen der NP-NB-Aggregate in der Suspension werden durch eine moderate Druckentlastung durch die Gasphase vermieden.