Dipl.-Chem. Andreas Wildberger

Reaktivextraktion organischer Säuren: Die Reaktivextraktion organischer Säuren basiert auf einer reversiblen Reaktion zwischen der Säure und einer organischen Base. Der sich bildende Säure-Base-Komplex löst sich bevorzugt in der organischen Phase und so ist es möglich, im Vergleich zur rein physikalischen Flüssig-Flüssig-Extraktion, deutlich höhere Verteilungskoeffizienten zu erreichen. Kürzlich konnte am Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik der Universität Kaiserslautern anhand der organischen Säure Hydrogenacetat zum einen gezeigt werden, daß Salze einen starken Einfluß auf die Reaktivextraktion organischer Säuren haben und bei der Verwendung von beispielsweise Natriumchlorid neben der organischen Base Tri-n-octylamin (TOA) sich der Stoffübergang erheblich steigeren läßt. Zum anderen wurde gefunden, daß der Einsatz kationischer Tenside mit einem stark verbesserten Stofftransfer einhergeht. Auch ist bekannt, daß sich der Stoffaustausch bei extraktiven Flüssig-Flüssig-Systemen durch Anlegen elektrischer Felder beschleunigen läßt.

Zielsetzung: Ziel ist es nun durch grundlegende Untersuchungen eine Basis zu schaffen, welche den Einsatz von Elektroextraktoren für Flüssig-Flüssig-Systeme als sinnvoll erscheinen läßt. Auch ist zur Auslegung technischer Extraktionsapparate die Kenntnis des thermodynamischen Gleichgewichtsverhaltens und des zeitlich veränderten Extraktionsgeschehens unumgänglich. Dazu ist es zunächst erforderlich das Extraktionsverhalten organischer Säuren aufbauend auf den obig geschilderten Resultaten einerseits unter dem Einfluß elektrischer Felder und andererseits ohne Anlegung äußerer elektrischer Felder unter definierten Bedingungen zu untersuchen, um diesen Einfluß quantifizieren und zur theoretischen Beschreibung notwendige Parameter bestimmen zu können.

Experimentelle Arbeiten: In einer planaren Stoffübergangszelle mit definierter Stoffaustauschfläche (s. Abb. 1) wurde die Stoffübergangskinetik im Stoffsystem p-Toluolsulfonsäure (PTS) / Wasser // TOA / Methylbenzol im kinetischen Regime unter Anlegung äußerer elektrischer Hochspannungsfelder (DC) untersucht (s. Abb. 2)

Es konnte gezeigt werden, daß der Stoffübergang auch durch extern angelegte Felder (DC) erhöht werden kann, wenn diese die Grenzfläche positiv aufladen, was erreicht werden konnte, wenn die Elektrode in organischer Phase positiv geladen ist. Das erhaltene Ergebnis steht in Einklang zu der durch Verwendung kationischer Tenside erhaltenen Stoffübergangsbeschleunigung.

Ausblick: In zukünftigen Arbeiten ist die theoretische Beschreibung des elektrischen Feldeinflusses auf die Stoffübergangskinetik organischer Säuren geplant. Dabei soll das Extraktionsgeschehen mit Hilfe eines um die Applikation äußerer elektrischer Felder erweiterten, elektrostatischen Kinetikmodells, basierend auf der Poisson-Boltzmann Gleichung, simuliert werden. Des Weiteren sind auch Stoffübergangsuntersuchungen an sphärischen Grenzflächen (Tropfenexperimente) im elektrischen Feld vorgesehen.