Mathematische Modelle für Transport und Sorption gelöster Stoffe in porösen Medien

Transport und Sorption gelöster Stoffe in porösen Medien sind von fundamentaler Bedeutung in verschiedenen Gebieten, von analytischer Chemie und chemischer Verfahrenstechnik zu Bodenkunde und Hydrologie. Die vorliegende Arbeit entwickelt ein allgemeines mathematisches Modell in Form eines Systems aus nichtlinearen parabolischen und gewöhnlichen Differentialgleichungen. Die typische Form von Adsorptionsisothermen hat Singularitäten in den Nichtlinearitäten des Systems zur Folge, sogenannte Degeneration. Nach grundsätzlichen Fragen (eindeutige Existenz, Stabilität, Grenzverhalten) werden für eine Raumdimension die qualitativen Eigenschaften von Lösungen untersucht. Nichtlineare Struktur und Degeneration bedingen laufende Wellen und die (physikalisch korrekte) Existenz scharfer Konzentrationsfronten. Numerische Simulationen schließen die Arbeit ab.