GasFlüssigTransfer

GasFlüssigTransfer bezeichnet den Austausch von Massenstoffen zwischen einer Gas- und einer Flüssigkeitsphase in einem Kontaktgerät. Der Vorgang wird durch Unterschiede in Partialdruck bzw. Konzentration angetrieben und tritt in vielen chemischen, Umwelt- und biotechnologischen Prozessen auf.

Die Übertragung erfolgt an der Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit, typischerweise über einen äußeren und einen inneren Diffusionsfilm. In der Praxis wird oft das Zweifilm-Modell verwendet, wobei die Reaktionsrate R proportional zu k_L a (C* - C_L) ist, wobei k_L die Flüssigübertragungskonstante, a die spezifische Grenzflächenfläche und C* der Gleichgewichtskonzentration in der Flüssigkeit ist. Ergänzend kann die innere Diffusion innerhalb der Blasen oder Tropfen berücksichtigt werden. Blasen, Tropfen oder Sprühnebel dienen als Kontaktträger.

Typische Kontaktgeräte umfassen Blasensäulen, gepackte Säulen, Rührkesselkontaktoren und Sprühtürme. Die wichtigsten Einflussgrößen sind Temperatur, Druck, Viskosität, Oberflächenspannung, Blasengröße, Massenströme von Gas und Flüssigkeit sowie Kontaktzeit. Design- und Betriebskennzahlen wie der Gasübertragungskoeffizient k_G, der Flüssigübertragungskoeffizient k_L und der Austauschflächenfaktor a werden verwendet, um die Übertragungsrate abzuschätzen.

Anwendungen reichen von CO2-Abscheidung, Sauerstoffübertragung in Bioreaktoren bis zur Abgasreinigung. Zu den Herausforderungen zählen Blasenbildung, Emulsionen, Phasenvermischung und hohe Energie- bzw. Druckkosten. Fortschritte ergeben sich aus verbesserten Kontaktstrukturen, neuartigen Packungsmaterialien und multiskaligen Modellierungsansätzen.