Charakterisierung von Eigenschaften industrierelevanter elektrolythaltiger Lösungen

In diesem Projekt wurde ein neues Modul zur flexibleren Beschreibung der thermodynamischen Eigenschaften von Salzlösungen (Aktivitätskoeffizient, osmotischer Koeffizient, Dampfdruck, Verdünnungswärmen, Wärmekapazitäten) entwickelt. Das sogenannte verbesserte MSA-NRTL-Modul zeichnet sich durch eine große Flexibilität der Anpassung sowie durch eine physikalische Interpretierbarkeit der Parameter und deren Werte aus. Es ist gedacht für die Modellierung dieser Stoffeigenschaften in kleinen und mittleren Unternehmen, die in der Verfahrens- und Umwelttechnik oder der Biotechnologie arbeiten. Das Berechnungsmodul ist auf jedem gängigen PC lauffähig, die Oberfläche ist weitestgehend selbsterklärend.

Die folgenden Verbesserungen und Generalisierungen gegenüber dem vorhergehenden MSA-NRTL-Modul konnten durchgeführt werden:

• Die Temperaturabhängigkeiten des chemischen Potentials, d.h. Verdünnungswärmen und Wärmekapazitäten, können jetzt befriedigend und ausreichend flexibel beschrieben werden.
• Die Ionenassoziation wurde zum ersten Mal in die Betrachtung in mit NRTLA und MSA kohärenter Weise eingeführt. Dies ist die Basis für eine physikalisch sinnvolle Beschreibung von schwachen Elektrolyten, bzw. von Elektrolyten, die in Lösungsmittel(mischungen) niedriger Dielektrizitätskonstante assoziieren.
• Es hat sich gezeigt, daß ein Modell, das die Änderungen der Ionensolvatation mit zunehmender Ionenkonzentration nicht berücksichtigt, keine sinnvolle Parametrisierung der thermodynamischen Stoffeigenschaften liefern kann. Die ist ein generelles Problem aller Parametrisierungsversuche, unabhängig vom Modell. In diesem Projekt konnte das Problem gelöst werden, ohne im Gegensatz zu Elec-NRTL konzentrationsabhängige Parameter einzuführen, indem eine alte Idee von Robinson und Stokes in das MSA-NRTL-Modell eingebaut wurde.

Mit diesen Änderungen steht nun eine im Vergleich zu allen anderen auf dem Markt verfügbaren Modellen deutlich verbesserte Beschreibungsmöglichkeit der thermodynamischen Eigenschaften salzhaltiger Lösungen zur Verfügung.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 3/2003 bis 9/2005 am Institut für Phsikalische und Theoretische Chemie der Universität Regensburg (Universitätsstraße 31, 93053 Regensburg, Tel. (0941) 9434044) unter der Leitung von Prof. Dr. W. Kunz (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. W. Kunz) und bei der DECHEMA e.V., Informationssysteme und Datenbanken (Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main, Tel. (069) 75640) unter der Leitung von Dr. R. Sass (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. G. Kreysa).