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Bestimmung von Edelmetallen und ihren Spezies in biologischen Proben mittels Atomfluoreszenzspektrometrie, Laserablation mit ICP-MS und Atomabsorptionsspektrometrie

Die anthropogene Verbreitung der Edelmetalle durch die Nutzung vornehmlich als Katalysator in der chemischen Industrie und in Kraftfahrzeugen hat bereits zu messbaren Veraenderungen der Edelmetallgehalte in Umweltproben gefuehrt. Ein systematischer Ueberblick ueber die Veraenderungen und deren Auswirkungen auf Lebewesen ist noch nicht machbar, da zu wenige Untersuchungen vorliegen. Fuer das Element Platin sind, zumindest fuer die Verbreitung in der Umwelt, einige Aussagen verfuegbar. Fuer die Metalle Palladium, Rhodium und Iridium sind Untersuchungen nur ansatzweise zu finden. Praktisch keine Aussagen sind ueber die Bindungszustaende zu erhalten. Angaben ueber die vorkommenden Metallspezies sind aber fuer die Kenntnis der Wirkungsmechanismen dieser Metalle auf Lebewesen wichtig. Ziel des Projektes ist die Charakterisierung von Umweltproben, speziell biologischer Proben, bezueglich ihrer Gehalte an Edelmetallen und deren Spezies.

Platin - Umwelt- und Arbeitsmedizinische Untersuchungen

Ziel: Erfassung der inneren Belastung von Personen mit unterschiedlicher Exposition gegenüber Platin (Umwelt, Arbeitsplatz, Krebstherapie). Methodik: Bestimmung der Platinkonzentration in Urinproben mittels Voltammetrie. Ergebnisse: Da das Edelmetall Platin ubiquitär vorhanden ist, sind auch im menschlichen Körper entsprechende Spuren vorhanden. Neben Getränken und Nahrungsmitteln kann Platin vor allem durch platinhaltige Goldlegierungen aufgenommen werden. Eine Aufnahme über die Atmung durch platinhaltige Autoabgase (Abrieb aus Dreiwegekatalysator) tritt zwar auf, ist aber aufgrund der niedrigen Luftkonzentrationen (5 - 50 pg/m3) sehr gering. In der Arbeitsmedizin gibt es schon seit 70 Jahren Berichte über Sensibilisierungen. Um diese Gefährdung besser zu erfassen, eignet sich die Bestimmung der Platinkonzentration im Urin besser als umfangreiche Luftmessungen. In der Chemotherapie werden die Platinverbindungen Cisplatin und Carboplatin eingesetzt, wobei die Urinausscheidung von Patienten - auch 8 Jahre nach der letzten Therapie - noch 500-fach über dem Median der Normalbevölkerung liegt.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung, Teilprojekt: Kontrolle der Anreicherung und des Transports von As und Sb in magmatischen Fluiden: experimentelle Studien und Auswirkungen auf hydrothermale Au-Ag-As-Sb-Lagerstätten

Die Entstehung von magmatisch-hydrothermalen Erzlagerstätten von Weltrang wird weitgehend durch die effiziente Gewinnung von Metallen aus einer tiefen Magmaquelle und deren Transport durch magmatische Fluide in die darüber liegende Umgebung gesteuert. Die Prozesse, die am so genannten magmatisch-hydrothermalen Übergang stattfinden, wenn Magmen entgasen und kristallisieren, sind jedoch noch immer schlecht verstanden. Die Entwicklung eines soliden quantitativen Verständnisses dieser Prozesse erfordert daher bessere Erkenntnisse über die Verteilung der Metalle zwischen der Magmaquelle und der fluiden Phasesowie über die Stabilität der Metallkomplexe in dieser Phase. Insbesondere muss quantifiziert werden, wie sich Änderungen von Druck, Temperatur, Redoxzustand und Chemie auf die Verteilung und Speziation von Metallen in erzbildenden Fluiden auswirken. Die experimentellen Daten sind jedoch bei magmatisch-hydrothermalen Bedingungen (300-800 °C, 0.5-3 kbar) aufgrund der außergewöhnlichen experimentellen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Entnahme von Proben aus nicht abschreckbaren volatilen Phasen eher begrenzt. Der vorliegende Antrag, der experimentelle und analytische Untersuchungen mit thermodynamischer Modellierung kombiniert, wird diese Wissenslücke durch Anwendung eines multidisziplinären experimentellen Ansatzes schließen. Wir werden uns insbesondere auf das Verhalten von As und Sb konzentrieren und darauf, wie sie die Mobilität und den Transfer der Edelmetalle Au-Ag beeinflussen, mit denen sie in zahlreichen hydrothermalen Lagerstätten assoziiert sind. Volatile (Fluide), die mit Silikatschmelzen im Gleichgewicht sind, werden durch eine Kombination von In-situ Synchrotron-Röntgenmethoden in einem hydrothermalen Autoklaven und Ex-situ Fluideinschlüssen in Form von synthetischen Fluideinschlüssen (SFI) erforscht. Spektroskopische Daten, die unter den für den magmatisch-hydrothermalen Übergang relevanten P-T-Bedingungen gewonnen wurden, werden die Speziation von Metallen identifizieren und eine thermodynamische Beschreibung des Transfers von Elementen aus der Schmelze in die volatile Phase ermöglichen. Die gewonnenen Daten werden zur Konstruktion von Massentransport- und thermodynamischen Modellen verwendet, um die Rolle granitischer Intrusionen und Fluiden als Quelle von As-Sb-Au-Ag-Metallen bei der Bildung einer Reihe hydrothermaler Erzlagerstätten, von epithermalen bis zu Au/Ag-As-Sb-Lagerstätten vom Carlin-Typ, in geringerer Tiefe zu bewerten.

Entwicklung neuer zeolithischer Redoxkatalysatoren für die selektive Reduktion von NO durch Ammoniak durch Aufklärung der Beziehungen zwischen Katalysatorstruktur und katalytischen Eigenschaften

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung hochaktiver, selektiver und stabiler zeolithischer Redoxkatalysatoren für die selektive Reduktion von Stickstoffoxiden mit Ammoniak. Zu diesem Zweck werden durch Kombination katalytischer Untersuchungen mit Studien zur physikochemischen Charakterisierung von Aktivkomponente und Matrix (Methoden: EPR, ferromagnetische Resonanz (FMR), Mößbauerspektroskopie, EXAFX, XPS, ISS, UV-Vis, IR, Raman, XRD) gesicherte Erkenntnisse über die erforderliche Struktur der Redoxkomponente und der zeolithischen Matrix erarbeitet, die in verbesserte Präparationsstrategien für eine neue Katalysatorgeneration umgesetzt werden. Bezüglich der Strukturierung der Übergangsmetallkomponente ist durch Kombination katalytischer mit spektroskopischen Techniken zwischen der Wirkung isolierter Ionen auf Kationenplätzen sowie intra- bzw. extra-zeolithischer Oxidaggregate zu differenzieren, wobei dem Beweis der katalytischen Relevanz von Spezies über spektroskopische in situ-Studien (EPR, UV-Vis, Raman, EXAFS) besondere Bedeutung zukommt (1.-3. Jahr).

Metallsalzextraktion

Die Metallsalzextraktion hat ihre industrielle Profilierung in den 40iger Jahren bei der Uranextraktion erlebt. Im weiteren erstreckte sich die Anwendung auf teure Metalle, wie Vanadium, Zirkon, Hafnium, Niob und Tantal. Erst in den 60iger Jahren gelang der Durchbruch mit der Gewinnung von Kupfer aus sehr verduennten Laugen. Heute wird diese Trennoperation grob gesagt fuer das halbe Periodensystem verwendet. Im Zuge von Umweltschutzerwaegungen werden auch immer billigere Metalle, wie z.B. Zink, Arsen, damit behandelt. Der Wert- bzw. Schadmetallgehalt im Abwasser liegt bei dieser Methode i.a. zwischen 0,5 und 20 g/l. Das Ziel dieser Unit Operation ist dabei entweder eine Reinigung eines Elektrolyten von Begleitelementen oder eine Aufkonzentrierung, die eine Weiterbearbeitung oekonomischer werden laesst, sowie die Umwandlung einer Spezies in eine einfacher gewinnbare Form. Aktuelle Probleme, die von uns zur Zeit behandelt werden, ist die Abtrennung des Schadstoffes Arsen aus einem Kupferelektrolyten, eine analoge Gewinnung eines Wertmetalls aus einem Zinkelektrolyten, eine Rueckfuehrung von Nickel, Zink etc. aus Spuelwaessern in der Galvanoindustrie, eine selektive Trennung der Edelmetalle Silber, Kupfer und Polladium sowie eine Aufarbeitung von Nickel aus einer chemischen Reize.

Ultradünne Pd-Membranen als Basis für effiziente Reaktions- und Transportprozesse, UltraPd - Ultradünne Pd-Membranen als Basis für effiziente Reaktions- und Transportprozesse

Recyclingatlas (WMS)

Kartendienst des Recycling Atlas der Bundesrepublik Deutschland. Die Karte der Metall-Recycling-Standorte der Bundesrepublik Deutschland wird von der Deutschen Rohstoffagentur in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe veröffentlicht. Sie zeigt die Standorte von Metall-Recycling-Betriebsstandorten für die Metalle Aluminium, Blei, Edelmetalle, Eisen/Stahl, Kupfer, Magnesium, Multi-Metall (Standorte, die komplexe Metallsysteme recyceln), Multi-Metall-Batterie (Standorte, die Metalle aus der Verwertung von komplexen Batteriesystemen recyceln), Nickel, Refraktärmetalle, Zink, Zinn und Quecksilber. Zusätzlich können Informationen wie Standortkapazitäten und Recycling-Input-Rates abgefragt werden.

Altfahrzeuge

In Altfahrzeugen sind zahlreiche Wertstoffe, wie Stahl, Kupfer, Leicht- und Edelmetalle, enthalten. Sie enthalten aber auch umweltgefährliche Stoffe wie Öle, Bremsflüssigkeiten und Schwermetalle. Bei der Entsorgung von Altfahrzeugen geht es daher einerseits um eine hochwertige Verwertung der Wertstoffe und andererseits um eine umweltverträgliche Entsorgung der Schadstoffe. Die Entsorgung von Altfahrzeugen wird in der AltfahrzeugV geregelt, die auf der EU-Altfahrzeugrichtlinie basiert. Alle Sachverständigen haben der Gemeinsamen Stelle Altfahrzeuge (GESA) die von ihnen anerkannten Annahmestellen, Demontagebetriebe, Schredderanlagen und sonstigen Anlagen zur weiteren Behandlung der gemeinsamen Stelle zu melden. Auf der Homepage von GESA können Sie sich auch über die in Rheinland-Pfalz ansässigen Altfahrzeug-Verwerterbetriebe informieren.

Opto-elektronische Seperationseinrichtung zur Rueckgewinnung von Edel- und Buntmetallen

Recycling von Übergangsmetall-Katalysatoren mit Hilfe der Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik durch Temperatursteuerung der Lösungseigenschaften

Die homogene Übergangsmetall-Katalyse hat durch ihre hohe Selektivität und Effizienz zunehmende Bedeutung für die Produktion von Bulk- und Feinchemikalien erreicht. Voraussetzung ist dabei das Recycling der wertvollen Edelmetall-Katalysatoren. Hierfür hat sich die Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik, bei der sich der Katalysator und das Produkt in getrennten flüssigen Phasen befinden, auch im industriellen Einsatz bewährt. Ihre Anwendung erfordert allerdings eine ausreichende Löslichkeit der Edukte in der den Katalysator enthaltenden Phase. Eine universellere Anwendbarkeit soll in diesem Forschungsprojekt erzielt werden durch Methoden, die die Reaktion zunächst in einer gemeinsamen Phase und dann durch Temperatur-Absenkung die Trennung von Produkt und Katalysator ermöglichen. Aus der Literatur ist die 'Thermoregulierte Phasentransferkatalyse' bekannt, bei der die starke Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit eines Katalysators mit speziellen Liganden genutzt wird. Durch eigene Vorarbeiten bestehen Erfahrungen mit Lösungsmittelsystemen, die sich durch Temperaturänderung in zwei Phasen trennen lassen. Ziel ist die Kombination dieser Methoden, um sowohl eine hohe Reaktivität als auch eine gute Abtrennung des Katalysators durch Optimierung der Liganden und des Lösungsmittelsystems zu erreichen. Als Reaktionen sind zunächst Hydroformylierungen, Oligomerisierungen, Hydrierungen und Hydrosilylierungen mit Petrochemikalien sowie mit Fettstoffen als Beispiele für nachwachsende Rohstoffe geplant.

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