Bei der Entwicklung chemischer Verfahren ist es wichtig den Einfluss eines inerten Lösungsmittels auf den Gleichgewichtsumsatz und die Kinetik einer reversiblen Reaktion zu kennen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener inerter Lösungsmittel (n-Pentan, THF, Benzol, Aceton und Cyclohexan) auf die reversibel verlaufende TAME-Reaktion in der flüssigen Phase unter Verwendung eines diskontinuierlich betriebenen Autoklaven untersucht. Hierbei handelt es sich um ein stark reales System, weshalb die Realität in Form von Aktivitäten in der chemischen Gleichgewichtskonstanten und der Reaktionskinetik berücksichtigt werden muss. Unter Verwendung der thermodynamischen Modelle VTPR und mod. UNIFAC (Do) konnten sowohl die Gleichgewichtsumsätze, als auch die Reaktionsverläufe in Gegenwart der verschiedenen Lösungsmittel richtig beschrieben werden. Dabei hat sich herausgestellt, dass der Umsatz an TAME in Gegenwart unpolarer Lösungsmittel steigt, da sie zu einer Erhöhung des Aktivitätskoeffizienten von Methanol führen. <dt.>
During the development of chemical processes, it is important to know the influence of an inert solvent on the equilibrium conversion and the kinetics of a reversible reaction. In this work the influence of different inert solvents (n-pentane, THF, benzene, acetone and cyclohexane) on the reversible liquid-phase TAME reaction was investigated in a batch reactor. Since the synthesis and cleavage of TAME show strong non-ideal behavior, activities must be considered in the chemical equilibrium constant and the reaction kinetics. Both equilibrium conversions and courses of reaction in the presence of different solvents could be described correctly, using the thermodynamic models VTPR and mod. UNIFAC (Do). It could be shown, that the conversion of TAME increases in the presence of non-polar solvents, which leads to an increasing activity coefficient of methanol. <engl.>
Der Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung des amorphen Silikagels und des mesoporösen silikatischen MCM-41. Der Fokus lag auf der Feststellung, welchen Einfluss die Struktur des Silikates als ein Ausgangsmaterial auf die Eigenschaften des hergestellten Materials, auf die Synthese und auf die Effizienz des Produktes in den katalytischen- und Adsorptionsanwendungen hat. Um das oben genannte Ziel zu erreichen wurde die Modifikation des amorphen Silikagels und des MCM-41 durchgeführt. Dafür wurde die Sililierungsmethode ausgewählt. Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Adsorption von Aminosäuren aus wässrigen Lösungen auf den Ausgangstoffen und modifizierten Silikaten, um den Einfluss der Struktur des Ausgangsmaterials, als auch der eingebauten funktionellen Schicht auf die Adsorption der biologisch aktiven Moleküle fest zu stellen. Die Art der Wechselwirkungen, die in dem System „Adsorbat - silikatischer Adsorbent“ stattfinden, wurden analysiert. <dt.>
Der Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung des amorphen Silikagels und des mesoporösen silikatischen MCM-41. Der Fokus lag auf der Feststellung, welchen Einfluss die Struktur des Silikates als ein Ausgangsmaterial auf die Eigenschaften des hergestellten Materials, auf die Synthese und auf die Effizienz des Produktes in den katalytischen- und Adsorptionsanwendungen hat. Um das oben genannte Ziel zu erreichen wurde die Modifikation des amorphen Silikagels und des MCM-41 durchgeführt. Dafür wurde die Sililierungsmethode ausgewählt. Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Adsorption von Aminosäuren aus wässrigen Lösungen auf den Ausgangstoffen und modifizierten Silikaten, um den Einfluss der Struktur des Ausgangsmaterials, als auch der eingebauten funktionellen Schicht auf die Adsorption der biologisch aktiven Moleküle fest zu stellen. Die Art der Wechselwirkungen, die in dem System "Adsorbat - silikatischer Adsorbent" stattfinden, wurden analysiert. <dt.>
The object of the presented research is the study of amorphous silica gel and mesoporous siliceous MCM-41. The focus of the presented work was to find out the influence of the structure of a silicate, as a source material, on the properties of the synthesized composites, on the procedure of their synthesis, on the effectiveness of the resulting compounds in the catalytic and adsorption applications. For the realization of the above mentioned goal, the modification of amorphous silica gel and MCM-41 had to be carried out. Therefore, the silylation technique was chosen. Another important objective of the research was to study the adsorption of amino acids from aqueous solutions on the parent and modified silicates, to find out the influence of a structure of the initial material, as well as of the introduced functional layer on the adsorption of biologically active molecules. The types of interactions, taking place in the systems adsorbate - silicate adsorbent, were determined. <engl.>
Innerhalb dieser Arbeit wurden aus Hydrotalcit-Präkursoren erhaltene Mischoxide mit verschiedenen Kationenkompositionen sowie basische Zeolithe mit Faujasitstruktur auf ihre katalytische Aktivität in der Umesterung von Triglyceriden und in der Aldolkondensation von n-Butanal untersucht. Die Hydrotalcit-Präkursoren wurden hierzu mittels Co-Präzipitation synthetisiert und durch Kalzinierung in die Mischoxide überführt. Die Mischoxide sowie die Hydrotalcite wurden mittels Elementaranalyse, Pulverröntgendiffraktometrie, gekoppelter TG/DSC/MS-Messungen und N2-Adsorptionsmessungen eingehend charakterisiert. Insgesamt konnte die Synthese von Hydrotalciten und Mischoxiden mit verschiedenen Mg/Al-Verhältnissen sowie den Heteroatomen Fe, Cr, Y, La, Er realisiert werden. Mischoxide mit hohen Mg/Al-Verhältnissen zeigten hierbei eine hohe katalytische Aktivität in der Aldolkondensation, während die basischen Zeolithe und lanthanhaltigen Mischoxide sehr gute Umesterungsaktivitäten besaßen. <dt.>
In this thesis, hydrotalcite derived mixed oxides with different cation compositions as well as basic zeolites with faujasite structure were investigated as heterogeneous catalysts in the transesterification of triglycerides and in the aldol condensation of n-butanal. Hydrotalcite precursors were synthesized by co-precipitation and transferred to the respective mixed oxides by calcination. Hydrotalcites and derived mixed oxides were characterized by elemental analysis, powder X-ray diffraction, coupled TG/DSC/MS measurements and N2 adsorption. Synthesis of hydrotalcites and mixed oxides with different Mg/Al ratios as well as with transition metals Fe, Cr and rare earth elements Y, La, Er has been accomplished. Mixed oxides with high Mg/Al ratios showed very high catalytic activities in the aldol condensation while basic zeolites and mixed oxides containing lanthanum were very active in the transesterification of triglycerides. <engl.>
Das Wissen um das reale Verhalten von Stoffen und ihren Mischungen als Funktion von Druck, Temperatur und Zusammensetzung ist für die Entwicklung und die Auslegung von Industrieanlagen unerlässlich. Erst die Berücksichtigung aller relevanter stoffspezifischen Eigenschaften erlaubt es, neue Anlagen nach ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten zu entwickeln und bestehende zu optimieren. Heute steht dem Verfahrensingenieurein breites Spektrum an Modellen zur Verfügung, die in der Lage sind, das thermophysikalische Verhalten der betrachteten Stoffe mehr oder weniger gut vorhersagen zu können. In dieser Arbeit wurde überprüft, ob sich das VTPR-Modell als moderne Gruppenbeitragszustandsgleichung universell für den Einsatz zur Synthese thermischer Trennprozesse einsetzen und eventuell weiterentwickeln lässt.Durch eine genaue Modellanalyse konnten einige Schwachstellen lokalisiert und im Detail verbessert werden, was zu einer deutlichen Verbesserung der Vorhersagequalität führte. <dt.>
The reliable knowledge of the real behavior of the pure compounds and their mixtures as a function of temperature, pressure and composition is of great importance for the development and design of industrial processes. Only the consideration of all desired thermophysical pure component and mixture properties allows the development of an economic and ecologic reasonable design of new units and the optimization of existing layouts. Today, the process engineer has to choose carefully between a wide range of thermodynamic models which are capable to calculate the thermophysical properties of the considered components and mixtures more or less accurate.In this work, theuniversal applicability of the VTPR equation as a modern group contribution equation of statefor the synthesis of thermal separation processes and their potential for a further developmentwas checked. The detailed model analysis led to someweaknesses and finally results in a clear improvement of the prediction quality. <engl.>
In dieser Arbeit werden verschiedene Methoden zur Bestimmung von Hochdruckphasengleichgewichten aufgezeigt. Der Schwerpunkt liegt bei der experimentellen Ermittlung von Phasengleichgewichten mit einer überkritischen Komponente. Als überkritische Komponenten werden vor allem Kohlendioxid und Lachgas eingesetzt. Beide Gase finden ein breites Anwendungsfeld in der Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diverse Systeme mit unterschiedlichen Apparaturen und unter verschiedenen Bedingungen vermessen. Den Schwerpunkt des experimentellen Teiles dieser Arbeit bildeten aber der Aufbau und die Inbetriebnahme einer Apparatur zur Messung von Hochdruckphasengleichgewichten. Die Apparatur besteht aus zwei Zellen, die nach unterschiedlichen Methoden arbeiten. Im theoretischen Teil der Arbeit werden zur Beschreibung von Phasengleichgewichten mit einer überkritischen Komponente verschiedene Berechnungen durchgeführt. <dt.>
This work deals with different measurement techniques to determine high pressure phase equilibrium data, especially with a supercritical component as one component in the mixture. Carbon dioxide and nitrous oxide are primarily used as supercritical components. Both gases are used in a wide range of applications in industry. In this work, different systems were measured with different devices and under different conditions. But the focus of the experimental part of this work was the set-up and new commissioning of an apparatus for measuring high pressure phase equilibrium data. The apparatus consists of two cells which operate on different methods. In the theoretical part of this thesis various calculations are carried out for the description of the phase equilibrium behavior with a supercritical component. <dt.>
Die vorliegende Forschungsarbeit beschreibt die Weiterentwicklung eines Modells für die Beschreibung von thermodynamischen Eigenschaften in Elektrolytsystemen basierend auf der LIQUAC und LIFAC Methode. Dieses Modell wurde als LIQUAC* bzw. LIFAC*-Modell bezeichnet. Neben der Überarbeitung des Modells wurden auch die modellspezifischen Parameter angepasst bzw. berechnet. Außerdem sind die grundlegenden thermodynamischen Annahmen zugrundeliegender Modelle, wie die Debye-Hückel-Theorie, ausführlich dargestellt. Weiterhin sind die Berechnungsmethoden unterschiedlicher thermodynamischer Eigenschaften von Elektrolytsystemen angegeben und die Ergebnisse des neuen Modells im Vergleich zu experimentellen Daten der Dortmunder Datenbank gezeigt. Zudem erfolgte ein Vergleich der berechneten Genauigkeit des neuen Modells zu den älteren LIQUAC und LIFAC-Modellen. Es wurde gezeigt, dass die Modifikationen der älteren Modelle zu einer Verbesserung der Vorausberechnung thermodynamischer Daten führen. <dt.>
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