Promotie

Deeltjes afscheiden met deterministische obstakelpatronen

Dit promotieonderzoek richtte zich op de ontwikkeling van een nieuwe scheidingstechnologie om deeltjes in waterige suspensies af te scheiden of the fractioneren. Het scheidingsprincipe is oorspronkelijk ontdekt tijdens fysische studies naar geometrische interacties tussen gesuspendeerde vaste deeltjes en obstakelpatronen gepositioneerd in micro-stromingskanaaltjes.

Afhankelijk van de deeltjesgrootte en het ontwerp van het obstakelpatroon bleek dat obstakels deeltjes in een andere richting dan de hoofdstroomrichting kunnen verplaatsen. Naast het grote voordeel dat de afstand tussen obstakels enkele malen groter is dan de deeltjesgrootte wat risico op verstopping minimaliseert, is ook de drukval over het systeem vrijwel nihil. Dit maakt het scheidingsprincipe zeer interessant voor toepassing in de procesindustrie.

The study of an up-scaled ratchet system with macroparticles simplifies the development of deterministic ratchets for microparticles.
Yvette Sylvia Lubbersen

Opschalen van scheidingsprincipe

Omdat microkanaalsystemen een zeer beperkte capaciteit hebben, heeft dit onderzoek zich gericht op het begrijpen van de achterliggende mechanismes om een vertaalslag te kunnen maken naar het opschalen van dit scheidingsprincipe.

The ‘plastic soup’ in the ocean is the biggest challenge in solid-liquid separations.
Yvette Sylvia Lubbersen

Tijdens het onderzoek met een nieuw daartoe ontwikkelde opgeschaalde opstelling is onder meer ontdekt dat bij hogere snelheden de efficiƫntie van het scheidingsproces toeneemt. Met behulp van hogesnelheidscameratechnieken en numerieke simulaties werd vastgesteld dat inertia en lokale vloeistof instabiliteit hieraan ten grondslag liggen. Daarnaast zijn gespiegelde obstakelpatronen onderzocht, waarmee geconcentreerde deeltjessuspensies efficiƫnt konden worden geconcentreerd of gefractioneerd op deeltjesgrootte. Ten slotte is een nieuw obstakelpatroon ontworpen met minimale drukval, dat vrij eenvoudig op te schalen is en in principe ook geschikt is om kleinere deeltjes af te scheiden.