Untersuchungen zu Phasengleichgewichten in ternären Systemen mit nahekritischem Kohlendioxid und einer ionischen Flüssigkeit

  • Ionische Flüssigkeiten werden als alternative zu klassischen Lösungsmitteln für chemische Umsetzungen diskutiert u. a. auch für Reaktionen an denen gelöste Gase beteiligt sind. Deshalb ist die Kenntnis der Gaslöslichkeit sowie der eventuell auftretenden Hochdruck-Mehrphasen-Gleichgewicht in Systemen mit ionischen Flüssigkeiten sowohl von wissenschaftlichem als auch von technischem Interesse. Das Aufpressen von Kohlendioxid bei einer Temperatur nahe dessen kritischer Temperatur auf eine homogene, einphasige, binäre flüssige Mischung aus einem organischen Lösungsmittel und einer hydrophoben ionischen Flüssigkeit bzw. aus Wasser und einer hydrophilen ionischen Flüssigkeit, kann zur Entmischung der zuvor homogenen Flüssigkeit in zwei koexistierende Flüssigphasen L1 und L2 (die mit einer Dampfphase V im Gleichgewicht stehen) führen. Das zweiphasige flüssige System kann z. B. bei chemischen Umsetzungen, aber auch bei der Aufarbeitung von Reaktionslösungen von Vorteil sein, wenn z. B. die Extraktion eines Produkts in die zweite flüssige Phase zu einer Erhöhung des Umsatzes einer chemischen Reaktion führt. In der vorliegenden Arbeit wurde das Hochdruck-Mehrphasen-Gleichgewicht ternärer Systeme bestehend aus (Kohlendioxid + Alkohol/Wasser + ionische Flüssigkeit bzw. Ethylencarbonat) experimentell untersucht. Zunächst wurden die Hochdruck-Mehrphasen-Gleichgewichte von zwei organischen ternären Systemen (Kohlendioxid + Methanol + [bmim][PF6]) und (Kohlendioxid + 1-Butanol + [hmim][Tf2N]) bei Temperaturen zwischen 293 und 333 K und Drücken bis zu 12 MPa experimentell bestimmt. Die Untersuchungen bestanden aus dem Vermessen der Druck-Temperatur-Koordinaten der kritischen Endpunktlinien, sowie der Zusammensetzungen der im Dreiphasengleichgewicht koexistierenden flüssigen Phasen L1 und L2. Danach wurden an vier Systemen aus (Kohlendioxid + Wasser + ionische Flüssigkeit) ähnliche experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Diese beschränkten sich jedoch im wesentlichen auf die Bestimmung des Druckbereiches in dem solche Mehrphasen-Gleichgewichte auftreten. Bei dem wässrigen System (Kohlendioxid + Wasser + Ethylencarbonat), das untersucht wurde, wurde ein deutlich komplizierteres Phasenverhalten beobachtet, in dem auch ein Vierphasengleichgewicht L1L2L3V sowie zwei Typen von Dreiphasengleichgewichten auftreten. Für dieses System wurden sowohl die Druck-Temperatur-Koordinaten des unteren kritischen Endpunkts des Dreiphasen-Gleichgewichts als auch die des Vierphasengleichgewichts bestimmt. Außerdem wurde die Zusammensetzung der im Gleichgewicht koexistierenden flüssigen Phasen L1 und L2 bei 313 und 333 K im Druckbereich von 6,05 bis 20,3 MPa bestimmt. Darüber hinaus wurde die Löslichkeit von Kohlendioxid in drei homogenen, einphasigen Lösungsmittelgemischen aus (Methanol + [bmim][PF6]) mit unterschiedlicher Zusammensetzung experimentell bestimmt. Diese Untersuchungen erfolgten mit einer nach der synthetischen Methode arbeitenden Versuchsapparatur. Abschließend wurde die Löslichkeit von Kohlendioxid in den untersuchten binären Lösungsmittelgemischen (Methanol + [bmim][PF6]) mit Hilfe von Modellen der molekularen Thermodynamik abgeschätzt.

Volltext Dateien herunterladen

Metadaten exportieren

  • Export nach Bibtex
  • Export nach RIS
Metadaten
Verfasserangaben:Krasimir Chobanov
URN (Permalink):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-26859
Betreuer:Gerd Maurer
Dokumentart:Dissertation
Sprache der Veröffentlichung:Deutsch
Veröffentlichungsdatum (online):25.07.2011
Jahr der Veröffentlichung:2011
Veröffentlichende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Titel verleihende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Datum der Annahme der Abschlussarbeit:03.10.2011
Datum der Publikation (Server):25.07.2011
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Sachgruppen:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Lizenz (Deutsch):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 27.05.2011

$Rev: 13581 $