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s/kristalisation/Kristallisation/gi

Nanofiltration zur Grundwasseraufbereitung und Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung am Beispiel von kippenbelastetem Grundwasser in einem Braunkohlentagebaurevier

Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung >1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.

Herstellung wasserlöslicher NPK-Dünger sowie NK, PK auf Basis von Biogas Gärrest und Gülle, Teilvorhaben 1: Extraktion von Stickstoff- und Phosphorverbindungen aus Biogas-Gärresten und biologische Nitrifizierung von Ammoniumstickstoff

Erbohrung des Brothers Vulkans - einem aktiven submarinen Inselbogen-Vulkan Neuseelands, Vorhaben: Petrologisch- geochemische Untersuchungen der magmatischen Prozesse

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: SEIZE - SEismisches Imaging der Ivrea ZonE

SEIZE ist der seismische Teil des ICDP-Proposals DIVE (Drilling the Ivrea-Verbano ZonE; im Januar 2018 bei ICDP eingereicht, Leitung: Othmar Müntener, U. Lausanne, Schweiz; Co-PIs: Mattia Pistone - Lausanne, Luca Ziberna - Bayreuth, György Hetényi - Lausanne, Alberto Zanetti - Pavia). Die Ivrea-Verbano Zone (IVZ) in den Italienischen Alpen ist eine der am besten dokumentierten und untersuchten Archetypen kontinentaler Kruste. Weiterhin ist es das beste natürliche Labor, um unser Verständnis der kontinentalen unteren Kruste und der Kruste-Mantel Grenze durch die Kombination von Geophysik und wissenschaftlichem Bohren zu verbessern. Nach einem Workshop im Mai 2017 entwickelte ein Team aus 31 Wissenschaftlerinnen einen ICDP Proposal für Bohrungen in der Ivrea Verbano ZonE (DIVE). Das Bohren zweier 1 km und einer 4 km Bohrung in der IVZ wird eine einmalige Möglichkeit zur Verknüpfung geophysikalischer/geologischer Daten mit Bohrkern-Beobachtungen, down hole logging, mikro-biologischen Sampling, hydrologischen Studien und unterschiedlichen geologischen/geophysikalischen Surveys um die Bohrlokationen bieten. Die IVZ ist ungewöhnlich, da mehrere geophysikalische Studien das Auftreten eines dichten, HochgeschwindigkeitsKörpers, 'Bird's Head' genannt, in flachen Tiefen (ca. 3 km) postuliert. Neuere Studien zeigen, dass die IVZ ein wertvolles Archiv trans-krustalen Magmatismus ist, welches Unterkrusten-Prozesse von Magma-Emplacement, Kristallisation und krustaler Assimilation dokumentiert; und weiterhin die Entwicklung oberflächennahen Magmatismus mit langandauernden Super-Eruptionen im Perm zeigt. Bohren in der IVZ adressiert offene Fragen der Natur der unteren Kruste und der Kruste-Mantel Grenze, mögliche Beziehungen zum geophysikalisch nachgewiesenen Ivrea Körper, der Schaffung und Organisation eines tiefen krustalen magmatischen Systems, und eine umfassende Charakterisierung physikalischer und chemischer GesteinsEigenschaften, sowie die Beziehung zwischen Permeabilität und Verwitterung, Alteration und Fluid-Charakterisierung. Zusammen mit Studien zur Größe und Diversität der tiefen Biosphäre, werden diese Studien zum besseren Verständnis von mikrobiologischen Eco-Systemen und ihren Grenzen in kristallinen Gesteinen beitragen. Mit SEIZE planen wir als zentraler Bestandteil von DIVE, Tiefe, Ausdehnung und Form der IVZ und des sogenannten 'Bird's-Head' bei Balmuccia im Val Sesia, Italien zu bestimmen. DIVE wurde vom internationalen ICDP Panel am 13. Juni 2018 mit folgender Auflage vor Wiedereinreichung zurückgestellt: 'ICDP would like to see for the Balmuccia site a section with good seismic data plus superimposed geological model(s) and tentative drill path'. SEIZE adressiert genau diese Auflage.

Entwicklung von Prozesstechnologie für hocheffiziente langzeitstabile Perowskitsolarzellen nach dem PeroTecTM Verfahren, Teilvorhaben: Technologie-Entwicklung einer UKP-Laserglasbearbeitung für Perowskit-Solarzellen

Entwicklung von Prozesstechnologie für hocheffiziente langzeitstabile Perowskitsolarzellen nach dem PeroTecTM Verfahren, Teilvorhaben: Flexibler Hochleistungslaser mit GHz Burst Modus

Herstellung wasserlöslicher NPK-Dünger sowie NK, PK auf Basis von Biogas Gärrest und Gülle, Teilvorhaben 2: Prozessentwicklung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zur Herstellung von Kaliumnitrat/-phosphat durch Konversion von Stickstoffkonzentraten/schwerlöslichen Phosphaten

EcoForge - Leittechnologie für Morgen: Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile, Teilprojekt 2: Experimentelle und numerische Untersuchungen zur kontrollierten Wärmebehandlung hochbeanspruchter Stahlschmiedebauteile aus der Schmiedewärme

Motivation: Die konventionelle Herstellung hochbelasteter Bauteile ist durch eine relativ lange Prozesskette gekennzeichnet. Mittels einer prozessintegrierten Wärmebehandlung aus der Schmiedewärme können sowohl die Wirtschaftlichkeit produzierender Unternehmen als auch die Energieeffizienz erhöht werden. Das Zwischenstufengefüge Bainit kombiniert hohe Festigkeit mit verbesserter Zähigkeit. - Verbesserung der mechanischen Bauteileigenschaften - Verkürzung der Prozesskette - Berücksichtigung der umformbedingten Korngrößenänderung und abkühlungsbedingten Gefügeentwicklung im Schmiedebauteil bereits während der Prozessauslegung - FE-basierte Vorhersage des durch die Wärmebehandlung hervorgerufenen Verzugs im Bauteil. Zielsetzung und Vorgehensweise: - Programmtechnische Erweiterung kommerzieller FE-Systeme durch Einbindung von Unterroutinen - Die Unterprogramme basieren auf physikalischen empirischen Modellen zur Berechnung des Umformverhaltens, der zeitlich und lokal ausbildenden Gefüge- und Kornstruktur sowie des Aufkohlungsverhaltens - Numerische und experimentelle Untersuchungen an den zwei Modellgeometrien 'Abgesetzte Welle' und 'Railbauteil' - Untersuchung von Stählen mit unterschiedlichem Ausgangs- und Zielgefüge - Einsatzstahl - AFP-Stahl - HDB-Stahl. Experimentelle Untersuchungen: FE-gestützte Prozessentwicklung und Werkzeugauslegung - Reproduzierbare Versuchsergebnisse durch automatisierten Schmiedeprozess - Gezielte Prozessführung mit thermischer Überwachung zur Einstellung der Zielgefüge - Beurteilung der Bauteilqualität hinsichtlich Maßhaltigkeit mittels einer 3D-Koordinatenmessmaschine - Metallographische Untersuchungen der Fertigteile zur Beurteilung der umformtechnisch eingebrachten Kornfeinung - Untersuchung des Verzugverhaltens. Numerische Untersuchungen. Berechnung der diffusionsgesteuerten und diffusionslosen Gefügeumwandlung während des Abkühlvorgangs - Berechnung des abkühlvorgangsbedingten Bauteilverzugs durch Berücksichtigung umwandlungsplastischer und umwandlungsbedingter Dehnungsanteile - Bestimmung der Korngrößenverteilung infolge statischer und dynamischer Rekristallisation - Lückenlose numerische Abbildung von Schmiedeprozessketten (Erwärmen, Schmieden, Abkühlen) unter Berücksichtigung gefügeevolutionsbedingter Veränderungen der Bauteileigenschaften.

EcoForge - Leittechnologie für Morgen: Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile, Teilprojekt 1: Tieftemperatur-Umwandlungsvorgänge in hochfesten Schmiedestählen

Entwicklung und Etablierung einer Methodik zur exakten Beschreibung mehrphasiger bainitischer Gefüge, da die Lichtmikroskopie aufgrund zu hoher Komplexität und zu geringer möglicher Auflösung versagt - Entwicklung einer Bildanalyseroutine zur automatisierten Auswertung von REM-Aufnahmen bainitischer Mikrostrukturen - Anwendung der Routine auf die Stähle HDB, 38MnVS6, 18CrNiMo7-6 und exakte Beschreibung der entstehenden Mikrostrukturen - Identifikation relevanter Gefügeparameter und Verknüpfung mit mechanisch-technologischen Eigenschaften (TP 2, TP 3, TP 4, TP5). Lösungswege: Einstellung definierter Mikrostrukturen der Stähle 38MnVS6, HDB, 18CrNiMo7-6 mittels Dilatometrie - Charakterisierung der Proben mittels LOM, REM und EBSD, sowie Anwendung eines neuen Klassifizierungssystems - Entwicklung einer Bildanalyseroutine für bainitische Gefüge - Anwendung der Bildanalyseroutine auf gesteuert abgekühlte Proben (Kerbschlagbiege-, Zugproben) und Korrelation der mechanischen Eigenschaften mit der Mikrostruktur - Charakterisierung der Mikrostrukturen in Modellbauteilen (Rail-Bauteil und abgesetzte Welle) und Korrelation mit den mechanisch-technologischen Eigenschaften - Ableitung von eigenschafts- bzw. anwendungsbezogenen Richtlinien für kritische Mikrostrukturcharakteristika (Phasenanteile, -verteilungen, -morphologien etc.). Projektstruktur: Arbeitspaket 1: Werkstoffbereitstellung - Bereitstellung des HDB-Stahls für alle Projektpartner. Arbeitspaket 2: Basischarakterisierung : - Charakterisierung des Umwandlungsverhaltens anhand von ZTU- und UZTU-Diagrammen - Vorgaben für die Prozessführung in TP 2, TP 3, TP 4 - Erster Abgleich mit Ergebnissen aus TP 5. Arbeitspaket 3: Rasterelektronenmikroskopie : Ausführliche Charakterisierung kontrolliert abgekühlter Dilatomterproben mittel LOM, REM und EBSD - Entwicklung eines Klassifizierungssystems für bainitische Mikrostrukturen. Arbeitspaket 4: Entwicklung der Bildanalyseroutine : Entwicklung einer Strukturerkennungsroutine für REM-Aufnahmen - Entwicklung einer Klassifizierungsroutine auf Basis der Strukturerkennungsroutine. Arbeitspaket 5: Korrelation von Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften : Untersuchung der mechanischen Eigenschaften kontrolliert abgekühlter Proben mit bainitischen Mikrostrukturen - Identifikation maßgeblicher mikrostruktureller Einflussgrößen auf die mechanischen Eigenschaften und ggf. Quantifizierung des Einflusses. Arbeitspaket 6: Anwendung der Bildanalyseroutine auf die Modellbauteile : Anwendbarkeit der Analyseroutine auf die Mikrostrukturen der Modellbauteile (Rail-Bauteil und abgesetzte Welle) - Verknüpfung der mechanischen Eigenschaften mit Mikrostruktureigenschaften und Abgleich mit AP 5 - Verknüpfung der technologischen Eigenschaften mit Mikrostrukturparametern (aus TP 2 - 5). Arbeitspaket 7: Entwicklung einer Richtreihe für bainitische Mikrostrukturen. Arbeitspaket 8: Dokumentation.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1708: Materialsynthese nahe Raumtemperatur; Priority program (SPP) 1708: Material Synthesis near Room Temperature, Koordinationsfonds

Das Schwerpunktprogramm 1708 bündelt und koordiniert die Forschungsaktivitäten zur wissenschaftlichen und technologischen Entwicklung von Niedertemperatursynthesen anorganischer Materialien in Ionischen Flüssigkeiten (ILs). Das Schwerpunktprogramm hat drei Hauptziele: (A) Etablierung IL-basierter ressourceneffizienter Synthesen für bekannte Funktionsmaterialien. (B) Entdeckung neuer, möglicherweise unorthodoxer Materialien, die erst durch die besonderen, milden Synthesebedingungen in ILs zugänglich werden. (C) Verstehen der Prinzipien der Auflösung, Reaktion und Kristallisation von anorganischen Feststoffen in ILs. Das Koordinatorprojekt stellt die zentrale Plattform für Zusammenarbeit im SPP bereit. Dies umfasst die Organisation und Durchführung von Workshops und Arbeitstreffen, die Förderung von Nachwuchswissenschaftlern, die Betreuung von Mercator Fellows, Öffentlichkeitsarbeit und Gleichstellungsmaßnahmen.

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