Dr. rer. nat. Dieter Loos :

Experimentelle Untersuchung und Modellierung der Löslichkeit von Kalkstein und Gips in wässerigen Systemen bei höheren Ionenstärken

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

  
   
 Klassifikation     
    Sachgruppe der DNB: 36 Energie-, Maschinen-, Fertigungstechnik
  
   
 Abstrakt     
   

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.