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Hochpermeabler, schaltbarer Filter zur Form- und Eigenschaftssortierung dispergierter Submikropartikel (SPP 2045)

Die Sortierung von suspendierten Nano- und Submikropartikeln nach Leitfähigkeit und Form mit industriell relevanten Durchsätzen ist eine Herausforderung in Technologiefeldern, die von der Aufbereitung wertstoffhaltiger Schlämme bis zu innovativen Halbleitern reichen. In diesem Projekt erfolgt eine Sortierung durch selektiv wirkende Feldkräfte elektrischer Wechselfelder einer elektrodenlosen dielektrophoretischen (ELD) Filterung.

 

  • ELD Filter für die Ermittlung der Grundlagenzusammenhänge, vereinfacht durch Mikrosäulenfelder als maßgeschneiderte, orthogonal zur Strömungsrichtung orientierte Feldstörer. Partikel kleiner als 1 μm werden in den Gradientenmaxima an diesen Feldstörern reversibel gefangen und können durch Remobilisierung wieder freigegeben werden. Abscheidung und Remobilisierung werden durch die Frequenz f gesteuert.

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Die Mehrdimensionalität der Sortierung von Partikeln kleiner 1 µm soll dadurch erreicht werden, dass sowohl die Abscheidung als auch die anschließende Remobilisierung der Partikel im Filter separat mittels Feldfrequenz und Feldstärke auf die gewünschten Partikeleigenschaften einstellbar sind. Dieser Mechanismus des ELD-Filters basiert auf der von den Eigenschaften des Partikels und der umgebenden Suspension abhängigen Polarisierung der Zielpartikel. In Kombination mit von dielektrischen Feldstörern induzierten Inhomogenitäten des elektrischen Feldes resultieren dielektrophoretische Kräfte, die selektiv Partikel aus der Suspension zurückhalten. Perspektivisch können Glasfaser-Membranen die Funktion der Feldstörer übernehmen. In diesem Projekt nähern wir uns dem schaltbaren, sortierenden Filter durch geometrisch definierte, von elektrischen Wechselfeldern überlagerte, mikrofluidische Säulenfelder. Durch experimentelle Untersuchungen mit diesem Aufbau erwarten wir zu verstehen, wie gut sich die Trennschärfe hinsichtlich Leitfähigkeit und Geometrie der Partikel aus dem Rückhalt sortenreiner Partikel vorhersagen lässt. Ferner wollen wir untersuchen, ob sich auch bei Partikeln kleiner 100 nm hohe Trenngrade erreichen lassen. Das neu gewonnene Prozessverständnis soll es ermöglichen, den Einfluss von Geometrie- und Prozessparametern für eine spätere Hochskalierung zu erkennen. Das Projekt ist eingegliedert in das DFG-Schwerpunktprogramm Nr. 2045 „MehrDimPart - Hochspezifische mehrdimensionale Fraktionierung von technischen Feinstpartikelsystemen“.

Publikationen aus dem Projekt

G.R. Pesch et al. (2018). Sci Rep 8, http://doi.org/10.1038/s41598-018-28735-w.

Andere relevante Publikationen

G.R. Pesch et al. (2014). Sep Purif Technol. 132https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.06.028.
G.R. Pesch et al. (2016). Electorphoresis 37https://doi.org/10.1002/elps.201500313.
G.R. Pesch et al. (2017). J Chrom A 1483https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.12.074.
Georg Peschs Doktorarbeit

Kontakt:

Weirauch, Laura, M. Sc.
Raum UFT 2110
Tel. 0421- 218 - 63946

email: lweirauchprotect me ?!uni-bremenprotect me ?!.de

Weitere Infos

DFG Schwerpunktprogramm "MehrDimPart" (SPP 2045).
Teilprojekt C1.

Aktualisiert von: Georg Pesch