Bestimmung der effektiven Phasengrenzfläche einer Packungskolonne im Labormaßstab mit dem chemischen System Kohlendioxid – wässrige Natronlauge

Packungskolonnen sind häufig eingesetzte Absorptionsapparate, zu deren Auslegung die Kenntnis der Stofftransportparameter nötig ist, die in aufwendigen und teuren experimentellen Verfahren bestimmt werden. Die Eignung einer Packungskolonne im Labormaßstab zur Untersuchung verschiedener Einflüsse auf Stoffaustauschversuche ist daher erstrebenswert.
Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Implementierung eines Verfahrens zur Bestimmung der effektiven Phasengrenzfläche einer Packungskolonne im Labormaßstab mit dem chemischen System Kohlendioxid aus Luft – wässrige Natronlauge. Dabei wurde der Einfluss der Hydroxidionen-Konzentration im Bereich von 0,1 bis 1 mol L-1 sowie der spezifischen Flüssigkeitsbelastung auf die effektive Phasengrenzfläche untersucht. Mittels 3D-Druck wurde ein Gasverteiler, ein Flüssigkeitsverteiler und ein Tragrost angefertigt.
Die in den Stoffaustauschexperimenten bestimmten effektiven Phasengrenzflächen wiesen eine positive Korrelation zu der spezifischen Flüssigkeitsbelastung bei einer Hydroxidionen-Konzentration von 0,1 bis 0,4 mol L-1 und eine negative Korrelation bei 1 mol L-1 auf. Unter Vernachlässigung des gasseitigen Stofftransportwiderstandes wurde eine Verringerung der effektiven Phasengrenzfläche bei steigender Hydroxidionen-Konzentration festgestellt. Der gasseitige Stofftransportwiderstand kann bei der Berechnung der effektiven Phasengrenzfläche bei einer Hydroxidionen-Konzentration von 0,1 bis 0,4 mol L-1 als vernachlässigbar angenommen werden, bei einer Konzentration von 1 mol L-1 ist diese Annahme nicht zulässig. Ab welcher Konzentration der gasseitige Stofftransportwiderstand nicht mehr vernachlässigbar ist, konnte nicht festgestellt werden.