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Dissertation angenommen durch: Universität Duisburg-Essen, Standort
Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Maschinenbau,
2003-07-28
BetreuerIn: Prof. Dr. rer. nat. Jan-Dirk Herbell ,
Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für
Ingenieurwissenschaften, Abteilung Maschinenbau, Institut für Energie-
und Umweltverfahrenstechnik
GutachterIn: Prof. Dr. rer. nat. Jan-Dirk Herbell ,
Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für
Ingenieurwissenschaften, Abteilung Maschinenbau, Institut für Energie-
und Umweltverfahrenstechnik GutachterIn: Prof. Dr. rer. nat.
Karl Molt , Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für
Naturwissenschaften, Institut für Chemie
Schlüsselwörter in Deutsch: Rauchgasreinigung, Pitzer-Modell, Wechselwirkung, Gips, Kalkstein, Löslichkeit, Ionenstärke
Schlüsselwörter in Englisch: flue-gas cleaning, Pitzer modell, interaction, gypsum, limestone, solubility, ionic strength
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Abstrakt in Englisch
The detailed investigations of solubility of limestone und gypsum are
essential for optimization of process conditions and operating material
consumption in the flue gas scrubbers. This study compares
thermodynamic predictions based on the Pitzer model for electrolyte
activities with experimental data obtained from salt (gypsum,
limestone, calcium adipat) solubility tests in aqueous model systems at
high ionic strengths under different partial pressures of carbon
dioxide. The high ionic strengths in these aqueous suspensions were
achieved by addition of calcium chloride, calcium formate und calcium
acetate. By means of measured data the Pitzer interaction parameters
for ionic pairs Ca2 /HCO3-, Ca2 /SO42-, Ca2 /HCOO-, Ca2 /CH3COO- and
Ca2 /(CH4)2(COO)22- at ionic strength up to 8 mol∙kg-1 were fitted and
verified. The Pitzer parameters for interaction between calcium ions
and carboxylic acid ions were published in this work for the first
time. Also for the first time, the values of standard free energies of
formation of calcium formate, calcium acetate and calcium adipate are
published. The new model parameters allow a better calculation of
thermodynamic equilibriums at industrial processes of flue gas
cleaning.
Abstrakt in Deutsch
Eine detaillierte Untersuchung der Gips- und Kalksteinlöslichkeit ist
für die Optimierung der Prozessbedingungen und des
Betriebsmittelverbrauchs von Rauchgaswäschern unerlässlich. In dieser
Arbeit wurden die nach dem Ionenaktivitätskoeffizientenmodell von
Pitzer berechneten Löslichkeiten mit den Ergebnissen der
Feststofflöslichkeitsmessungen für Gips, Kalkstein und Calcium Adipat
in wässerigen Lösungen bei höheren Ionenstärken und verschiedenen
Kohlendioxid-Partialdrucken verglichen. Die höheren Ionenstärken wurden
durch Zugabe von Calciumchlorid, Calciumformiat und Calciumacetat
erreicht. Anhand der Messungen in Modell-Systemen wurden die
Pitzer-Parameter für die Wechselwirkungen der Ionen-Paare Ca2 /HCO3-,
Ca2 /SO42-, Ca2 /HCOO-, Ca2 /CH3COO- and Ca2 /(CH4)2(COO)22- bei
Ionenstärken bis zu 8 mol∙kg-1 angepasst und verifiziert. Für die
Wechselwirkungen zwischen Calcium und den Carbonsäure-Anionen werden in
dieser Arbeit erstmalig Pitzer-Parameter publiziert. Aus der
Modellierung ergaben sich zudem zum ersten Mal Werte der freien
Standardbildungsenthalpie von Calciumformiat, Calciumacetat und
Calciumadipat. Die neuen Pitzer-Parameter ermöglichen damit u.a. eine
genauere Kalkulation thermodynamischer Gleichgewichte bei der
industriellen Rauchgasreinigung.
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