TU Chemnitz: Naturwissenschaften: Institut für Chemie: Technische Chemie: MiMiLe
MiMiLe
Mitteldeutscher Cluster von mikroverfahrenstechnischen Lehrexperimenten für die universitäre Aus- und Weiterbildung
In Zusammenarbeit der drei Universitäten TU Ilmenau, FSU Jena und TU Chemnitz entsteht ein mitteldeutscher, interdisziplinärer Cluster von mikroreaktionstechnischen Lehrexperimenten für die universitäre Ausbildung. Das Vorhaben zeichnet sich durch die Konzeption einer universellen Experimentierplattform aus, die an den drei Standorten verfügbar sein wird. Darauf aufbauend wird ein Satz von sechs Basisversuchen eines Praktikums der Mikroverfahrenstechnik entwickelt.
Diese Basisversuche sind durch eine Abstufung hinsichtlich der Komplexität gekennzeichnet und lassen sich entsprechend der Darstellung der Aufgabenteilung im Verbundvorhaben in verfahrenstechnische Grundlagen und chemische Beispielapplikationen strukturieren.
Die Konzeption der gemeinschaftlichen Experimentalplattform ist folgender Abbildung dargestellt. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sie über eine zentralen Platzhalter verfügt, in welchem über eine definierte Schnittstelle eine applikationsspezifische mikroverfahrenstechnische Komponente eingesetzt werden kann. Zur on-line Untersuchung der ein- und austretenden Stoffströme wurde ein UV-vis-Spektrometer vorgesehen.
Lehrexperimente
Lehrblock A: Verfahrenstechnische Grundlagen
Druckverlust
Untersuchung des Druckverlustes mikrostrukturierter Komponenten in Abhängigkeit von deren konstruktiver Gestaltung und unterschiedlichen Strömungsverhältnissen;
Anleitung zum Versuch: Druckverlustcharakterisierung mikrofluidischer Bauteile
Verweilzeitverteilung
Ermittlung von Verweilzeiten und Verweilzeitverteilungen von unterschiedlichen realen Mikroreaktortypen durch Pulsdosierung eines Farbstoffs und UV-vis-Verfolgung der äußeren Altersverteilung;
Anleitung zum Versuch: Untersuchung der Verweilzeitcharakteristik mikrofluidischer Bauteile
Mischeffizienz
Charakterisierung der Mischeffizienz eines statischen Mikromischers anhand einer zeitkritischen Reaktion mit Ermittlung der Reaktionsausbeuten durch UV-vis-Spektrometrie in Abhängigkeit von den fluidischen Bedingungen;
Anleitung zum Versuch: Vergleich der Mischeffizienz verschiedener Mikromischer
Lehrblock B: Reaktionssysteme
Einphasige Reaktionssysteme
Kopplung von on-line-Analyse und Computersimulation zur Ermittlung der Mischeffizienz und Kinetik einer Modell-Reaktion in einem Mikrostrukturreaktor bei unterschiedlichen Versuchsparametern;
Anleitung zum Versuch: Ionische Flüssigkeiten - Kontinuierliche Bildung von 1,3-Dibutylimidazoliumacetat ([C4C4IM][OAc]) mittels Direktsynthese im Mikroreaktor
Zweiphasige Reaktionssysteme
Demonstration der Funktionsweise eines Photomikrostrukturreaktors anhand der photokatalytischen Entfärbung chromophorer Substanzen an Titandioxid mit on-line UV-vis-Verfolgung des Verlaufs der Photoreaktion und Bestimmung der Quantenausbeute;
Anleitung zum Versuch: Entfärbung von Methylenblau an TiO2 mit Hilfe von UV-LEDs im Photomikroreaktor
Lehrblock C: Dreiphasige Reaktionssysteme
Heterogene Katalyse
Durchführung von Untersuchungen zur Mikrofluidik von gas-flüssig-Mehrphasenströmungen sowie Untersuchungen zur Umsetzung einer ungesättigten Verbindung mit molekularem Wasserstoff an einem heterogenen Edelmetall/Trägerkatalysator;
Anleitung zum Versuch: Heterogen katalysierte Hydrierung
Molekulare Mehrphasenkatalyse
Durchführung von Untersuchungen zur Mikrofluidik von flüssig-flüssig-Mehrphasenströmungen sowie Untersuchungen zur Umsetzung einer ungesättigten Verbindung mit molekularem Wassserstoff an einem wasserlöslichen molekularen Edelmetall-Komplexkatalysator;
Projektbeteiligte
Dr. Alexander Groß, Prof. Michael Köhler
TU Ilmenau, Institut für Physik
Fachgebiet Physikalische Chemie/Mikroreaktionstechnik
98683 Ilmenau
Dr. Annegret Stark
Prof. Dr. Bernd Ondruschka
Prof. Dr. Günther Kreisel
Friedrich-Schiller-Universität
Institut für Technische Chemie
und Umweltchemie
07743 Jena
Dr. Enrico Dietzsch
(Projektkoordinator)
TU Chemnitz, Institut für Chemie
Professur Technische Chemie
09111 Chemnitz
Weitere Informationen beimstonline.
