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.
Anreicherung anionischer Tenside durch Extraktion nach Ionenpaarbildung. Bestimmung nach Derivatisierung mit geeigneten Reagenzien und chromatographischer Trennung. Alkylsulfate.
Die Trennung von Lanthanoiden und Actinoiden ist ein wichtiges technisches Problem und darüber hinaus von großem wissenschaftlichem Interesse. Dies vor allem darum, weil sich die dreiwertigen Actinoiden und Lanthanoiden in ihrem Komplexierungsverhalten sehr ähnlich sind. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass die leicht erhöhte Weichheit der Actinoiden und damit der erhöhte kovalente Charakter der Actinoiden-Donoren Bindungen der wichtigste Unterschied in bezug auf selektive Komplexierungen ist. Für technische Anwendungen kommen praktisch nur Extraktionen aus stark sauren wässrigen Lösungen (HNO3) in organische Phasen mit mehrzähnigen Aminen in Frage. Im Projekt sollen sechszähnige Liganden mit dem Bispidingerüst synthetisiert und untersucht werden. Molekulares Modellieren soll zur Optimierung der Liganden verwendet werden, und die Derivate sollen auch in bezug auf ihre Löslichkeiten und die Protonisierungskonstanten optimiert werden.
Extraktion und Bestimmung von Chlorphenolen, Chlorbenzolen, Lindan, PCP,PCB aus biologischen Proben
Im Projekt soll der Einfluß oxydativer Exoenzyme von Pilzen und Mykorrhizen auf den Auf- und Abbau der organischen Bodensubstanz charakterisiert werden. Über die gesamte Dauer des SPP sind zwei Arbeitsetappen geplant. Zuerst werden Primer zum molekularbiologischen Nachweis von Boden- und Mykorrhizapilzen mit Laccase-Genen und zur Analyse der Expression dieser Gene in Böden entwickelt. Um die bodenökologische Aussagekraft der Methode zu gewährleisten, werden Protokolle zur Extraktion von DNA und mRNA aus Böden mit Proben von den SPP-Standorten optimiert und geeicht. In einem zweiten Arbeitsschritt werden die Methoden an den landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen Böden der SPP-Standorte eingesetzt. Die Ergebnisse von Untersuchungen der Struktur und Funktionen der Pilzpopulationen werden im Zusammenhang mit Analysen anderer SPP-Teilnehmer interpretiert. Dabei sollen insbesondere Daten über Gehalt und Kreislauf der festen und gelösten organischen Bodensubstanz, über Fraktionierung natürlicher Isotope in den Phasen des Kreislaufs sowie über Aufbau- und Abbauvorgänge durch nicht pilzliche Bodenmikroorganismen und durch Bodentiere berücksichtigt werden. Die Beteiligung an Experimenten zum Abbau radioaktiv markierter Streu ist ebenfalls vorgesehen.
Der erste Teil des Forschungsvorhabens (Start April 2006) wurde erfolgreich abgeschlossen. Im folgenden werden die Erfolge des ersten Projektabschnitts und die Ziele und Ergebnisse des zweiten Projektabschnitts zusammengefasst. 1. Abschnitt: Zu Beginn des Projekts waren CFD-Simulationen von zweiphasigen flüssig-flüssig betriebenen Extraktionskolonnen in der Literatur quasi nicht vorhanden. Im ersten Teil wurden daher zunächst zweiphasige CFD.Simulationen mit konstanten Tropfendurchmessern ohne Berücksichtigung von Populationsbilanzen erfolgreich durchgeführt. In beiden CFD Tools konnten die ein- und zweiphasigen Strömungsbedingungen in einem Rotating Disc Contactor vorhergesagt werden (1,2). Ein- und zweiphasige Particle Image Velocimetry Messungen ermöglichten einen Vergleich und eine Validierung der Simulationen. Im nächsten Schritt wurden Methoden zur Lösung der Populationsbilanzen in die CFD codes integriert. Die Standardvorgehensweise ist, dass für jede Phase in CFD ein Fluid verwendet wird (Two-Fluid Model) und sich die disperse Tropfenphase mit dem Sauterdurchmesser (d32) bewegt, der mit Hilfe der Populationsbilanzen berechnet wird. Die klassischen Lösungsmethoden, Klassenmethode und Momentenmethode (Quadrature Method of Moments), wurden im Rahmen von Fluent untersucht (4). In diesem Zusammenhang wurden auch mehrere Literaturmodelle für Zerfall und Koaleszenz der Tropfen in Fluent integriert und verglichen. Es zeigte sich, dass eine Vorhersage der Tropfengröße in einer 5 Compartment Sektion eines RDC Extraktors, bei richtiger Wahl der Modelle, möglich ist. Bei der Kopplung zwischen CFD und PBM ist die Momentenmethode vorzuziehen, da hier der Rechenaufwand wesentlich geringer ist, bei besserer Genauigkeit des Sauterdurchmessers. Sowohl in Fluent als auch in FPM wurde die Sectional Quadrature Method of Moments (SQMOM) implementiert (5-7). Die SQMOM als eine adaptive Methode ist für die Verwendung in CFD sehr gut geeignet. Im Gegensatz zum Zwei-Fluid CFD-Modell können im Multi-Fluid Modell tropfengrößenspezifische Aufstiegsgeschwindigkeiten wiedergegben werden. 2. Abschnitt: Während die reine Verknüpfung und die Vorhersage der Zweiphasenströmung im ersten Forschungsabschnitt realisiert wurden, sollen im weiteren Forschungsvorhaben die Vorhersagemöglichkeiten weiterentwickelt werden. Ziele sind hierbei ein Turbulenzmodell für FPM zu realisieren und zu validieren, mit dessen Hilfe Zerfall und Koaleszenz der Tropfen modelliert werden. Am Lehrstuhl f. Thermische Verfahrenstechnik sind Untersuchungen zur Messung der Turbulenz und zum Zerfall der Tropfen geplant. Eine integrierte Betrachtung von experimentellen und simulierten Turbulenzgrößen zusammen mit Zerfall und Koaleszenz der Tropfen soll zu einer Verbesserung der Vorhersage führen. Die Berücksichtigung von Stofftransport mit Hilfe eines bivariaten Populationsbilanzmodells wird die Beschreibung des Stoffaustauschs ermöglichen. (Text gekürzt)
Eine Moeglichkeit zur Sanierung kontaminierter Boeden besteht in der Foerderung des mikrobiellen Abbaus durch gezielte Massnahmen die ein starkes Wachstum von ortsansaessigen und/oder eingbrachten Bakterien bewirken. Der Fortschritt der Sanierungsmassnahme wird meistens durch analytische Bestimmung der Schadstoffe ermittelt. Bei Untersuchungen im Institut hat sich herausgestellt, dass Schadstoffe durch Bakterien fixiert werden koennen, so dass sie nicht extrahiert werden koennen. Erst nachdem die Bakterienzellen durch alkalische Verseifung zerstoert waren, konnte die Gesamtmenge an Schadstoff extrahiert werden. Es ergibt sich die Frage, welche Extraktionsverfahren fuer eine erschoepfende Extraktion geeignet sind und welche umweltrelevanten Bakterien dieses Verhalten zeigen.
Dieses Projekt trägt zu Forschungsfragen der IODP Expedition 370: T-Limit of the Deep Biosphere off Muroto bei. Die Temperatur an Site C0023 (Nankai Trog, Japan) steigt bis 1.2 km Tiefe auf ca. 120 Grad C an - das Maximum dessen, was potentiell von Mikroorganismen toleriert werden kann. Nährstoffarme tiefe Sedimente werden wahrscheinlich bei 80-90 Grad C sterilisiert. Ziel der Expedition war es, herauszufinden, wie und gesteuert durch welche Faktoren sich die Mikroorganismen-Vergesellschaftung mit der Tiefe ändert und wo Leben erlischt. Teil des wissenschaftlichen Programms ist die Untersuchung mikrobiell nutzbarer Substrate und eindeutiger geochemischer und mikrobieller Signaturen, die eine Identifizierung von biotischem und abiotischem Bereich bzw. dessen Übergang ermöglichen. Es wurden hochauflösende und präzise Porenwasserdaten gewonnen, die Reaktionsfronten, potentielle mikrobielle Aktivität und hydrothermale Überprägung anzeigen. Ein Teil der Sedimente ist Methan- und Sulfat-frei. Mikrobielle Aktivität hängt also von anderen Elektonenakzeptoren als Sulfat ab. Aktuelle Studien zeigen, dass die klassische Redoxkaskade durch Fe- und Mn-Reduktion in methanführenden Sedimenten ergänzt werden muss und, dass biogeochemische Prozesse in natürlichen Systemen stärker durch Mineralogie als durch eine strikte Abfolge von Reaktionen, die sich aus theoretischen Berechnungen ergibt, bestimmt sind. Fe(III)-Reduktion ist eine der ältesten Formen der mikrobiellen Respiration. Eisenreduzierer können unter hohen T- und Druckbedingungen wachsen, was nahelegt, dass diese einen Großteil der tiefen Biosphäre ausmachen. Fe- und Mn wird in Sedimenten von Lokation C0023 freigesetzt. Durch sequentielle Extraktionen soll aufgezeigt werden, welche Fe- und Mn-Phasen als Elektronenakzeptoren verfügbar sind und wie stark primäre Minerale diagenetisch überprägt wurden. Von besonderem Interesse sind Aschelagen, die an anderer Stelle bereits als Hotspots für mikrobielles Leben identifiziert wurden. Diese sind zahlreich in C0023 Sedimenten und typischerweise reich an Fe und Mn. Mikrobielle Fe-Reduktion führt zu einer Anreicherung von 54Fe im Porenwasser und sich daraus bildenden authigenen Mineralen (z.B. Siderit, Magnetit). Dementgegen führen abiotische Reaktionen mit Sulfid zu einer Anreicherung von 56Fe in der gelösten Phase. Stabile Fe-Isotope von gelöstem Fe2+ und reaktivem Fe in der Festphase sollen genutzt werden, um biologische und abiotische Fe-Reduktion zu unterscheiden. Die d56Fe Signatur wird an Karbonat-gebundenem Fe, der Ferrihydrit+Lepidkrokit-Fraktion, Goethit+Hämatit sowie Magnetit gemessen. Weiterhin soll das Ausmaß der Sulfidisierung, die Auswirkungen auf die Interpretation von Daten zu magnetischen Eigenschaften hat, durch sequentielle Extraktion von Fe-Monosulfiden und Pyrit erfasst werden. Ziel des Projekts ist es, die Rolle von Eisenoxiden für mikrobielle Respiration und entsprechende diagenetische Alterationen in tiefen Sedimenten von Site C0023 zu erfa
Extraktion von Sprengstoffrueckstaenden aus Bodenproben, Watteabrieben und Saugproben mit ueberkritischen CO2 und anschliessender Identifizierung mit HPLC im ng-Bereich. Sprengstoffe.
Im Rahmen der Entwicklung von Analysenverfahren der OES (vorwiegend mit Hilfe eines induktiv gekoppelten Hochfrequenzplasmas (ICP)) werden u.a. Analysenvorschriften fuer die Abwasseranalytik ausgearbeitet. Bis jetzt wurden folgende Verfahren entwickelt: 1. ICP-Injektionsverfahren zur raschen Spurenanalyse waessriger Proben mit hoher Salzbelastung. 2. Zwei ICP-Hydridverfahren zur Bestimmung von Arsen (Nachweisgrenzen 5 bzw. 1 ng/ml). 3. Verfahren zur Spurenanalyse von organischen Loesungen mit Hilfe eines ICP. Bestimmung von Metallen nach ihrer Abtrennung von der Probenmatrix durch Extraktion der APDTC-Komplexe. Fuer die Verfahren wurden Nachweisgrenzen angegeben und Matrixeffekte untersucht. Auch die Probenvorbereitung im Fall von industriellen Abwaessern wurde untersucht. - Analyse von atmosphaerischen Staeuben: Bis jetzt wurden die mit der ICP-OES erreichbare Analysegenauigkeit und die Richtigkeit bei der Analyse von aufgeschlossenen Staubproben untersucht.
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