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Wechselwirkungen von Spurenmetallen mit gelösten organischen Stoffen und Kolloiden in den Mündungsgebieten des Amazonas und des Rio Pará und der zugehörigen Flussfahnen als Schlüsselprozesse für den Spurenmetallfluss in den Atlantik

Das Projekt "Wechselwirkungen von Spurenmetallen mit gelösten organischen Stoffen und Kolloiden in den Mündungsgebieten des Amazonas und des Rio Pará und der zugehörigen Flussfahnen als Schlüsselprozesse für den Spurenmetallfluss in den Atlantik" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Die Flusssysteme Amazonas und Rio Pará tragen das größte Volumen an Süßwasser in den Ozean ein und bilden eine wichtige Schnittstelle für den Eintrag von Spurenmetallen und gelösten organischen Stoffen (DOM) vom Land in den Ozean. Neben der Bedeutung des Amazonas für den globalen Spurenmetallhaushalt des Ozeans hat sein Mikronährstoff-Eintrag auch einen großen Einfluss auf die biologische Produktivität der Küsten- und Schelfregion und darüber hinaus. Das Hauptziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, die Rolle der chemischen Speziation und der physiko-chemischen Größenfraktionierung von Spurenmetallen im Mischungskontinuum dieser Flüsse zum Atlantik zu verstehen. Wir werden die Wechselwirkungen von Spurenmetallen mit DOM und Kolloiden in der Wassersäule und den Oberflächensedimenten der Amazonas- und Pará-Mündung und der damit verbundenen Mischungsfahne sowie des Mangrovengürtels mit Grundwassereintrag südöstlich des Rio Pará untersuchen. Basierend auf Proben, die während der Forschungsfahrt M147 in der Hochwasserperiode 2018 genommen wurden, und vorläufigen Daten, die in unserem Labor erzeugt wurden, werden wir Veränderungen der Spurenmetallverteilungen und -speziationen in der Amazonas-Region entlang der Salzgradienten untersuchen. Um zu beurteilen, was die chemische und physikalische Speziation und den Transport von Spurenmetallen im Ästuar und in der Abflussfahne kontrolliert, werden wir uns auf drei verschiedene Prozesse konzentrieren: • Größenfraktionierung, Sorption und Entfernung von Spurenmetallen: Sorption von Spurenmetallen an Flusspartikeln und Ausfällung durch Koagulation von Kolloiden und Größenfraktionierung; wie verändert sich die Assoziation von Spurenmetallen mit verschiedenen löslichen, kolloidalen und partikulären Fraktionen entlang des Salzgehaltsgradienten?• Lösungskomplexierung: Bildung von löslichen metall-organischen Komplexen; wie verstärkt dieser Prozess den Metalltransport durch Konkurrenz mit Sorption an Kolloiden und Ausfällung? • Akkumulation von Spurenmetallen in Sedimenten: wie wirken die Sedimente als Senke und Quelle von Spurenmetallen, und können Oberflächensediment und Porenwasser zu den Spurenmetallflüssen in der Region beitragen? Zusätzlich zu den voltammetrischen und ICP-MS-Analysen der M147-Proben werden wir eine systematische Untersuchung des Mischungsverhaltens verschiedener Elementgruppen (konservativ, partikel-reaktiv und organisch-komplexiert) durchführen, indem wir Labor-Mischungsexperimente mit Meer- und Flusswasser-Endgliedern durchführen, die während der anstehenden Fahrt M174 im Amazonasgebiet genommen werden. Damit erwarten wir, ein ganzheitliches Bild der komplexen Prozesse der Spurenmetall-Biogeochemie und der Elementflüsse in diesem größten Mündungssystem der Welt zu erhalten. Dieses Wissen wird auch wichtig sein, um mögliche Auswirkungen in diesem Gebiet aufgrund der anhaltenden anthropogenen Einflüsse in dieser Region und der sich ändernden klimatischen Bedingungen vorherzusehen.

Untersuchungen zu den Mechanismen der Flockungsfiltration bei der Anwendung makromolekularer Filterhilfsmittel

Das Projekt "Untersuchungen zu den Mechanismen der Flockungsfiltration bei der Anwendung makromolekularer Filterhilfsmittel" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle.Aufklaerung der Beeinflussung von Transport- und Haftvorgaengen beim Zusatz polymerer Filterhilfsmittel. Optimierung derartiger Zusaetze zur Truebstoffentfernung mit Hilfe der Flockungsfiltration.

Detektion, Quantifizierung und Entfernung von Per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) in Grundwasser, Teilprojekt 2 (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Das Projekt "Detektion, Quantifizierung und Entfernung von Per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) in Grundwasser, Teilprojekt 2 (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 4 Material und Umwelt.

Erzeugung ultrafeiner hochtemperaturfester Aerosole durch Kondensation

Das Projekt "Erzeugung ultrafeiner hochtemperaturfester Aerosole durch Kondensation" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Clausthal, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Umweltverfahrenstechnik.Ultrafeine Partikel haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Diese sogenannten Nanopartikel sind vielfaeltig anwendbar, wie z.B. als Ausgangsmaterialien fuer hochfeste Werkstoffe, in Gassensoren, als Katalysatoren, in Arzneimitteln und in Testaerosolen fuer die Heissgasentstaubung. Es wurde eine Anlage zur Nanopartikelerzeugung durch Laserverdampfung entwickelt. Zur Herstellung wird Aluminiumoxidkeramik, Graphit, Kupfer oder Aluminium mit einem C02-Laser verdampft. Aus der Kondensation entstehen kugelfoermige Primaerpartikel in einem Groessenbereich zwischen 10 und 500 Nanometern. Nach der Erstarrung koennen die Partikel durch Agglomeration unregelmassig geformte Ketten oder Flocken bilden. Deshalb wird das Aerosol so weit verduennt, dass Kollisionen der Partikel unwahrscheinlich werden und damit die Agglomerationswahrscheinlichkeit stark reduziert wird. Das zu verdampfende Material, in Form eines runden Targets, ist unter einen Drehteller montiert, der in Rotation versetzt und gleichzeitig horizontal verschoben wird. Der Laserstrahl wird von unten auf das Target fokussiert und hinterlasst durch die Targetbewegung eine spiralfoermige Bahn auf der Materialoberflaeche. Das Material verdampft lokal im Laserfokus. Der Dampf wird durch radial zustroemendes Argon in einen Sinterkegel unterhalb des Targets transportiert, wo in der heissen Zone die Kondensation und Koagulation stattfindet. In diesem Bereich bleiben die Partikel durch Absorption der Laserstrahlung fluessig, unterhalb der heissen Zone erstarren sie. Durch die Volumenaufweitung des Kegels nach unten und das seitliche Zustroemen von Argon nimmt die Partikelkonzentration von oben nach unten stark ab. Die Partikel werden auf einer Filtermembran abgeschieden und mit einem Rasterelektronenmikroskop auf Groesse, Form und Agglomerationsgrad untersucht. Neben dem Ziel der Nanopartikelerzeugung werden die zugrundeliegenden Prozesse Verdampfung, Kondensation und Koagulation sowohl experimentell als auch theoretisch detailliert untersucht.

Nanostrukturen für Hochleistungssolarzellen

Das Projekt "Nanostrukturen für Hochleistungssolarzellen" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Australian National University, Centre for Sustainable Energy Systems.Die Energieumwandlung aus photovoltaischen Zellen ist eine seit vielen Jahrzehnten bekannte und hoch entwickelte Technologie. Für eine nachhaltige Energiegewinnung ist es allerdings notwendig Solarzellen kostengünstiger zu produzieren um mit fossilen Brennstoffen konkurrieren zu können. Die bei weitem am weitesten verbreitete und höchsten entwickelte Technologie basiert auf der Verwendung von Siliziumwafern. Diese Technologie ist aber aufgrund des hohen Preises von hochreinem Silizium sehr teuer. Anstatt der Verwendung relativ dicker Siliziumwafer können die Materialkosten mit Hilfe von Dünnschichttechnologien, oder Solarzellen der 'zweiten Generation' reduziert werden. Die Effizienz von Solarzellen kann durch Technologien der so genannten 'dritten Generation' signifikant verbessert werden. Sowohl für Solarzellen der zweiten bzw. der dritten Generation können höhere Absorption aus dem Sonnenlicht zu höheren Effizienzen führen. Plasmonische und photonische Effekte sind viel versprechende Methoden um höhere Effizienzen zu erzielen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es plasmonische Strukturen mittels des physikalisch-chemischen Prozesses 'Substrat Induzierte Koagulation' (engl. Substrate Induced Coagulation - SIC) herzustellen. Bis zum heutigen Tag behandelte kein Forschungsprojekt, diese physikalisch-chemische Methode. Substrat Induziere Koagulation hat ein herausragendes Potential Strukturen einerseits billiger und andererseits unter Wahrung der ursprünglichen Form, oder durch die Möglichkeit Partikel mit anderen, kleineren zu beschichten ('core-shell'-particles), eine Vielzahl an plasmonischen Strukturen herzustellen. Die geplante Grundlagenforschung über diesen Weg sollte es möglich machen, die Wechselwirkung zwischen Licht und plasmonischen Nanostrukturen besser zu verstehen und die Effizienz von Dünnschichtsolarzellen (a-Silizium) zu erhöhen.

Koagualtions Koeffizienten Messgerät (CMD)

Das Projekt "Koagualtions Koeffizienten Messgerät (CMD)" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität (TU) Graz, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik.Im Rahmen von Untersuchungen über Feinstaub und der Bestimmung der Koagulation wurde ein Messgerät (CMD, Aerosol Koagulationskoeffizienten Messgerät / Coagulation Measurement Device) entwickelt, das zur mobilen Messung der Koagulationskoeffizienten von Nanoaerosolen dient. Die Messung der Koagulationskoeffizienten ist von fundamentaler Bedeutung für das zeitliche Verhalten von Nanoaerosolen. Diese sind insbesondere für ein stehendes oder sich langsam ausbreitendes Aerosol gekoppelt mit u.s.w.

Silica-Aero: Validierung des Innovationspotentials von porösen Silica-Aerogelfasern im Bereich der Wärmeisolation, Teilvorhaben: Prozessentwicklung und Produktionsqualitätssicherung

Das Projekt "Silica-Aero: Validierung des Innovationspotentials von porösen Silica-Aerogelfasern im Bereich der Wärmeisolation, Teilvorhaben: Prozessentwicklung und Produktionsqualitätssicherung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Werkstoff-Forschung.

ERA-NET Wood Wisdom: Wood-based Aerogels (AEROWOOD)

Das Projekt "ERA-NET Wood Wisdom: Wood-based Aerogels (AEROWOOD)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft Österreich. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität für Bodenkultur BOKU Wien, Department für Chemie (DCH), Abteilung für Chemie nachwachsender Rohstoffe (Chemie NAWARO).

Innovative P-recovery from waste sludge

Das Projekt "Innovative P-recovery from waste sludge" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Life Sciences, Institut für Ecopreneurship.Phosphorus is one of the most needed elements for soil fertilization and a strategic resource to ensure food security. Presently an important part of applied fertilisers originates from mineral resources. Almost no phosphorus rock resources exist in Europe, so that Europe strongly depends on imports. It is further expected that the phosphorus rack price will increase and the quality will decrease in the future. At the same time, most of the wastewater treatment plants (WWTP) remove phosphorus from the wastewaters, transferring it first to the sludge and later on part of it to the sludge liquor after dewatering. Therefore, sewage sludge is an attractive secondary resource for fertilizer production. In the whole of Europe the yearly produced sewage sludge (11.1 million tons) contains 310000 tons of phosphorus (assuming 28 gP/kg dry matter) which corresponds to 20Prozent of the total European phosphorus demand. New technologies are being developed for its recovery from the sludge, but only few examples of industrially implemented processes exist. Struvite precipitation is one of the most promising and among the few being implemented in full scale up to now. The application of struvite precipitation for phosphorus recovery from the sludge liquor is ecologically and economically beneficial. This project will study four innovations related to this process: Struvite precipitation in microbial fuel cells, struvite precipitation initiated by air stripping, struvite crystals agglomeration by addition of natural coagulants and flocculants and the application of low cost seawater concentrate, which is locally available in the main study site Burgas. The project will go deeper into the process design, namely by developing innovative techniques for phosphorus dissolution from the sludge matrix. To achieve this, the application of microbial fuel cells, high osmotic salt solution and waste acids will be studied experimentally. Furthermore, research will be carried out on nanofiltration for metal separation to control and improve the product quality. The technologies under study will be applied on model waste sludges originating from several waste water treatment chains with different technological levels in Bulgaria and Switzerland. The project will be complemented by a quantification of available phosphorus from existing WWTPs in Bulgaria and Switzerland as well as an assessment of the application potential of the developed technologies including a membrane process to provide high concentrated magnesium and sodium chloride solutions, respectively, for application in low cost struvite precipitation and osmotic shock treatment of sludge.

CARISMO Carbon is Money Energie aus Abwasser: Vom Klärwerk zum Kraftwerk - Abwasser als erneuerbare Energiequelle

Das Projekt "CARISMO Carbon is Money Energie aus Abwasser: Vom Klärwerk zum Kraftwerk - Abwasser als erneuerbare Energiequelle" wird/wurde gefördert durch: Berliner Wasserbetriebe / Veolia Wasser GmbH. Es wird/wurde ausgeführt durch: Berliner Wasserbetriebe.Für den Betrieb von Kläranlagen werden ca. 20% des gesamten Energiebedarfes der städtischen Infrastruktur benötigt. Davon wird über die Hälfte für die Belüftung des Abwassers im Belebtschlammverfahren verbraucht, um die organischen Stoffe - gemessen als chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) - in das Treibhausgas CO2 zu mineralisieren. Dieser organische Gehalt im Abwasser ist eine größtenteils ungenutzte Quelle für erneuerbare Energie. Durch eine erhöhte Abscheidung der organischen Stoffe in den Klärschlamm, der nachfolgend gefault wird, kann die Rückgewinnung von Energie und auch Nährstoffen aus Abwasser deutlich erhöht werden. Im Projekt CARISMO wurden zwei Prozesse über einen Zeitraum von 18 Monaten sowohl im Labormaßstab als auch in Pilotanlagen mit Abwasser einer vergleichsweisen hohen CSB-Konzentration von 1000 Miligramm O2 pro Liter getestet und evaluiert. Im ersten Prozess wurde Abwasser des Klärwerks Stahnsdorf nach der mechanischen Reinigungsstufe mittels Koagulation und Flockung behandelt und anschließend der gebildete Schlamm mit einem Mikrosieb abgeschieden. Der zweite Prozess beinhaltete einen zusätzlichen, dem Koagulationstank vorgeschalteten Biofilmreaktor. Zum Vergleich des Faulungsverhaltens wurde der Faulungsreaktor zunächst mit dem Primärschlamm der Kläranlage und anschließend mit den beiden Schlämmen aus der Mikrosiebung beschickt. Ergebnisse des Projekts: Die Ergebnisse der ganzheitlichen Energiebilanz zeigen, dass beide Verfahren die Energierückgewinnung aus Abwasser über Biogasverwertung von 50 % auf 70-80 % im Vergleich zu Referenzverfahren (Belebtschlammverfahren mit Nitrifikation/Denitrifikation) steigern können. Beide CARISMO-Verfahren sind damit dem Referenzprozess mit einem Nettoenergiebedarf von +0.2 kWh/m3 überlegen. Im Modell liefert das Verfahren Koagulation, Flockung und Mikrosieb eine positive Energiebilanz und eine CO2-neutrale Abwasserbehandlung. Das Projekt gelangte 2014 unter die TOP 3 des Deutschen Nachhaltigkeitspreises im Bereich Forschung.

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