analytical chemistry, photophoresis, particle, particle separation, index of refraction, particle characterization, optical propterties, particle size
Kurzfassung:
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung photophoretischer Systeme zur kontinuierlichen Trennung und Charakterisierung von kolloidalen Suspensionen in Kreuzstromanordnung. Die durch Licht induzierte Bewegung wird als Photophorese bezeichnet.
Zur Charakterisierung wurde ein Messsystem entwickelt, mit dem die Bewegung eines Partikels im Laserstrahl quantifiziert werden kann. Bei Kenntnis des Brechungsindexes können Partikelgrößen im Bereich von 1 µm < 2r < 5 µm mit einer Auflösung Δr/r = 0.03 bestimmt werden. Die Messung des Brechungsindexes von einzelnen Partikeln im Bereich von 1.37 > n > 1.68 erfolgt mit einer Abweichung von weniger als 4 %.
Die erstmalige Anwendung von Photophorese zeigt deren Möglichkeiten zur kontinuierlichen Trennung kolloidaler Suspensionen. Ausgehend von Modellrechnungen wurde eine Trennzelle aufgebaut. Die Trennung wurde an einer Mischung von Polystyrolpartikeln der Größen von 1 µm und 4.8 µm untersucht.
Übersetzte Kurzfassung:
In the present thesis the development of photophoretic systems for the continuous separation and characterization of colloidal suspensions in cross-flow setups is described. The migration induced by the forces of light is termed photophoresis.
Based on the quantification of the particle migration a system for the characterization of the intrinsic properties of particles was developed. Assuming an index of refraction, the size of the particles in the range of 1 µm < 2r < 5 µm can be determined estimated with a resolution of Δr/r = 0.03. The index of refraction of single particles were measured in the range of 1.37 > n > 1.68 with a maximal error of 4 %.
For the first time continuous photophoretic separation of colloidal suspensions was performed. Based on numerical computations a separation chamber was realized. The separation of a mixture of 1 µm and 4.8 µm polystyrene particles was evaluated.
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