Nasselektroabscheider zur Überführung gasgetragener Nanopartikel in Suspensionen

Gasphasenprozesse wie etwa die Flammensynthese bieten die Möglichkeit, hochreine Nanopartikel kontinuierlich herzustellen, und sind leicht skalierbar. Durch die i.d.R. sehr hohen Prozessgeschwindigkeiten kann die Partikelsynthese in der Gasphase kinetisch kontrolliert werden. Dadurch können hoch definierte und funktionalisierte Partikelstrukturen erzeugt werden.

Unabhängig vom Herstellungsverfahren findet die weitere Prozessierung und Anwendung von Nanopartikeln oftmals als Suspension statt. In Suspensionen gebundene Nanopartikel können gegen Agglomeration und Aggregation geschützt werden, lassen sich verglichen mit Pulvern deutlich einfacher handhaben und sind im Hinblick auf Gesundheitsrisiken durch Exposition gegenüber Nanopartikeln von Vorteil.

Vor diesem Hintergrund wurde die direkte Überführung von Nanopartikeln aus dem Aerosol in stabile Suspensionen untersucht. Es soll die Fragestellung beantwortet werden, inwiefern Partikel energieeffizient und ohne Veränderung ihrer Partikelgrößenverteilung in Suspensionen abgeschieden werden können. Dazu wurde ein neuartiger Nasselektroabscheider (WESP) auf seine Eignung getestet. Um die Partikelüberführung anhand eines realitätsnahen Nanopartikelaerosols zu untersuchen, wurde erstmalig eine Versuchsanlage zur Flammensynthese oxidischer Nanopartikel (SiO2 und TiO2) im Technikumsmaßstab mit anschließender Partikelabscheidung im WESP aufgebaut. Mit Hinblick auf die Kombination von Partikelsynthese und Abscheidung zu einem Gesamtprozess müssen daher auch die apparate- bzw. technologiespezifischen Eigenheiten des WESP berücksichtigt werden. Im Zuge dessen wurden auch im WESP auftretende Phänomene zum Wärme- und Stoffübergang sowie zur Stoffumwandlung untersucht und sich daraus ergebende Limitierungen für die Anwendung diskutiert. Die Veränderungen der Partikel wurde anhand der Partikelgrößenverteilungen in Gas- und Flüssigphase bewertet. Um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, wurde zusätzlich zu den üblichen Techniken ein neuartiges Messgerät, das die Bestimmung von Suspensions-Partikelgrößenverteilungen in der Gasphase ermöglicht, eingesetzt und Methoden zur Auswertung entwickelt. Hiermit wird eine deutlich detailliertere Untersuchung von (Des-)Agglomerationseffekten als bisher möglich.