Stofftransport bei der Pervaporation aus mizellaren Systemen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Mechanismen bei dem Stofftransport bei der Pervaporation aus mizellaren Systemen durch nichtporöse Membranen qualitativ und quantitativ beschrieben. Die in dieser Arbeit untersuchten Stoffsysteme bestehen aus 3 Komponenten: Das Lösungsmittel, ein organisches Molekül und ein Tensid. Das Tensid liegt hierbei in Konzentrationsbereichen vor, in denen es Mizellen ausbildet. Für den Fall eines tensidfreien Systems ist der Stofftransport organischer Moleküle bei der Pervaporation in den Bereichen sowohl außerhalb und innerhalb von Membranen bereits gut verstanden. Im Gegensatz dazu ergeben sich durch die Anwesenheit des Tensids, insbesondere durch die Anwesenheit der Mizellen, für den Stofftransport signifikante Veränderungen, die durch bisherige Modelle weder quantitativ noch qualitativ befriedigend beschrieben werden können. Das wesentlichste Ergebnis dieser Arbeit liegt in der Erkenntnis, dass bei der Pvervaporation bei hohen Tensidkonzentrationen und bei bestimmten Tensid-Membran-Stoffsystemen zusätzlich zu den gängigen Stofftransportwiderständen (Membran, Grenzschichten) ein weiterer Stofftransportwiderstand zu berücksichtigen ist. Durch verschiedene experimentelle Untersuchungen (Gravimetrie, Atomic Force Microscopy) lässt sich für die untersuchten Stoffsysteme zeigen, dass diese zunächst rein mathematische Notwendigkeit auch physikalisch begründbar ist, da signifikant große Tensidschichten auf den Membranoberflächen ausgebildet werden. Das Vorhandensein dieser Tensidschichten ist aus Verfahren wie der Nano- und Ultrafiltration wohlbekannt, war jedoch im Falle der Pervaporation, wo nichtporöse Membranen verwendet werden, zunächst nicht zu erwarten, denn es ist hier zunächst völlig offen, für welche Systeme Tensid-Membran sich auf der Membranoberfläche auch unter Strömungsbedingungen Tensidschichten ausbilden können, die den Stofftransport maßgeblich beeinflussen können. Die hier vorgeschlagenen Gleichungen stellen eine Basis zur Weiterentwicklung gängiger Stofftransportansätze dar. Mit Hilfe weiterer experimenteller Daten, z. B. mit elektrochemischen Methoden, kann die Dicke von Tensidschichten in-situ gemessen werden, wodurch das vorgestellte Modell eine physikalisch begründbarere und quantifizierbarere Basis erhalten kann.