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Zum Verständnis der Flotierbarkeit - Untersuchungen zu spezifischen Oberflächenenergieverteilungen und hydrophoben Wechselwirkungen
Rudolph, M.;
Spätestens seit dem Patent der Gebrüder Bessel aus Dresden von 1877 nutzt man die Anhaftung hydrophober Partikel an Gasblasen in der Flotation, einer Heterokoagulationstrennung, technologisch aus, um Partikelgemische auf Basis ihrer chemisch veränderlichen Benetzungseigenschaften voneinander zu trennen. Ein wesentlicher Mikroprozess ist hierbei der Anlagerungsvorgang, bestimmt durch das Wechselwirkungspotential zwischen einem Partikel und einer Gasblase. Die klassische DLVO Wechselwirkungstheorie beinhaltet für diese Partner nur repulsive Terme, d.h. abstoßende Doppelschichtwechselwirkung und abstoßende van der Waals Wechselwirkung durch eine negative Hamaker-Konstante. Über die Physik der zwingend notwendigen, weil prozessbestimmenden, weit reichenden, anziehenden Wechselwirkungskomponente ist man sich in der Literatur noch nicht einig. Viele Wissenschaftler sehen feinste Gasdomänen auf hydrophoben Oberflächen, oft als Nanobubbles oder Micropancakes bezeichnet, als Vermittler von weit reichenden kapillaren Anziehungskräften. Andere sehen eine weit reichende Wasserstrukturstörung an hydrophoben Oberflächen als Ursache für eine somit entropisch begründete Anziehung.
Am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie werden in Grundlagenuntersuchungen zur Flotation atomare Gesamtwechselwirkungen zwischen unterschiedlich benetzenden Oberflächen (z.B. Mineralen) und hydrophoben Modellpartikeln in Lösung mit Hilfe der Partikelsonden Rasterkraftmikroskopie analysiert. Zudem wird mit der Methode der inversen Gas Chromatographie die Änderung der spezifischen Oberflächenenergieverteilung als fundamentaler Benetzungsparameter untersucht und mit der Flotierbarkeit in der Mikroflotation in Verbindung gebracht. Der Vortrag fasst den aktuellen Stand der grundlegenden Untersuchungen zusammen. Im Zusammenhang mit den rasterkraftmikroskopischen Untersuchungen werden hydrophobe Wechselwirkungen diskutiert. Auf Basis der Analyse von Oberflächenenergieverteilungen im Zusammenhang mit der Mikroflotation wird ein neues Flotierbarkeitskriterium, die freie Wechselwirkungsenthalpie zwischen einem Partikel und einer Gasblase im Wasser eingeführt und kritisch diskutiert.
Keywords: Flotation, iGC, AFM, Hydrophobicity, Minerals, Collectors
  • Lecture (Conference)
    Aufbereitung und Recycling Jahrestagung 2015, 11.-12.11.2015, Freiberg, Deutschland

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