FestFlüssigSysteme

Fest-Flüssig-Systeme sind heterogene Mischungen, bei denen Feststoffe in einer flüssigen Phase dispergiert oder suspendiert vorliegen. Sie bilden eine zweiphasige Struktur, in der die Festpartikel meist mikro- bis submikroskopisch klein in dem Flüssigmedium verstreut sind. Typische Formen sind Suspensionen, Slurries und kolloidale Fest-Flüssig-Systeme.

Wesentliche Eigenschaften sind Partikelgröße, Dichteunterschiede, Oberflächenladung und Wechselwirkungen zwischen Partikeln. Die Stabilität hängt von der Viskosität der Flüssigkeit, dem pH-Wert, der Ionenstärke und dem Einsatz von Dispersionsmitteln ab. Typische Phasenprozesse sind Sedimentation oder Flotation, Flocculation (Verklumpung) und gegebenenfalls Gelierung.

Analytisch werden Fest-Flüssig-Systeme durch Mikroskopie, dynamische Lichtstreuung, Turbidimetrie, Zeta-Potential, Rheometrie und Zentrifugation charakterisiert. Wichtige Kennzahlen sind Sedimentationsrate, Partikelgrößenverteilung und das Fließverhalten, einschließlich Fließgrenze und Thixotropie.

Anwendungen finden sich in Baustoffen (Zement in Wasser), Kohle-Wasser-Suspensionen, Bohrflüssigkeiten, Farben und Lacken, Lebensmitteln mit Feststoffpartikeln sowie pharmazeutischen Suspensionen. Stabilisierung erfolgt durch geeignete Dispersionsmittel, sterische oder elektrostatische Barrieren, pH- und Ionenstärke-Anpassung sowie Viskositätsmodifikation.

Die Studie fest-flüssiger Systeme verbindet Grundlagen der Kolloidchemie mit verfahrenstechnischen Fragestellungen: Lagerung, Transport, Verarbeitung und Langzeitstabilität in Pipelines, Behältern und Reaktoren.