Wärme‐ und Stoffaustausch bei der Kristallisation an gekühlten Flächen. Teil I: Versuchsanordnung und Ergebnisse bei ruhenden wäßrigen Lösungen

Im Hinblick auf die Trennwirkung der Kristallisation an gekühlten Flächen wurde der Einfluß des Temperatur‐ und Konzentrationsfeldes untersucht. Messungen in fünf binären wäßrigen Lösungen unterschiedlicher Konzentration sowie in drei p/o‐Xylol‐Gemischen ergaben, daß das Wachstum einer Kristallschicht in ruhenden Lösungen primär durch die mögliche Wärmeabfuhr bestimmt wird. Merkliche Konzentrationsunterschiede zwischen der Ausgangslösung und der ausgefrorenen Schicht treten nicht auf, da die angereicherte Lösung von den wachsenden Kristallen eingeschlossen wird. Die Größe und die Anzahl der Kristalle sind in erster Linie eine Funktion des Konzentrationsfeldes, wobei sich die Abmessungen stets so einstellen, daß der erforderliche Stofftransport bei möglichst kleinen Konzentrationsdifferenzen erfolgt. Die Form der Kristalle wird maßgeblich durch Keimbildungsvorgänge bestimmt. Daß sich unter Ausschaltung der freien Konvektion makroskopisch praktisch keine Trennung erzielen läßt, wird theoretisch bestätigt. Durch erzwungene Konvektion kann jedoch die Struktur und die Reinheit der angefrorenen Schicht entscheidend beeinflußt werden. Über entsprechende Versuche in bewegten Lösungen wird im demnächst folgenden zweiten Teil berichtet.