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Biobasierte oberflächenaktive Tenside für die Anwendung in industriellen Prozessmedien, Teilprojekt2: Enzymatische Synthese biobasierter Tenside für die Anwendung in industriellen Prozessmedien

Bestimmung kationischer Tenside mittels HPLC

Bestimmung kationischer Tenside in Waessern, Abwaessern und Klaerschlamm im Spurenbereich. Untersuchungen und Vergleich unterschiedlicher Derivatisierungsreaktionen und chromatographischer Trennmethode.

Gasaustausch an der Meeresoberflaeche

Die Geschwindigkeit des Austausches von Gasen zwischen Ozean und Atmosphaere ist fuer viele klimatologische Voraussagen von grosser Bedeutung. Das Projekt untersucht die Abhaengigkeit dieses Prozesses von der Windgeschwindigkeit, dem Wellenspektrum und der Kontamination der Oberflaeche des Meeres. Durchgefuehrt werden Laboruntersuchungen, Experimente in einem Wind-Wellen-Kanal und Messungen in der Nordsee. Die Versuche werden durch Modellrechnungen unterstuetzt. Quantitative Resultate liegen fuer den Windeinfluss und den Einfluss oberflaechenaktiver Substanzen auf die Ab-Desorptionsgeschwindigkeit von CO2 und O2 vor.

Filterstaubaufbereitung durch Fluessig-Membran-Permeation (FMP)

Bei der FMP handelt es sich um ein Verfahren zur Abtrennung und Anreicherung von Stoffen aus waessrigen Loesungen mit Hilfe von fluessigen Membranen. Es erfolgt dabei simultan an diese Membran eine Extraktion an der Membranaussenseite, ein Huckebacktransport der Metallionen durch die Membran mittels geloester fluessiger Ionenaustauscher und eine anschliessende Reextraktion an der in der Membranphase emulgierten Abstreifloesung. Diese multiple Membranphase wird durch Tensidzusatz stabilisiert. Technologisch gesehen wird dieser Prozess in unserem Technikum folgendermassen realisiert. Filterstaub wird mit Saeure angesetzt (2m3) gelaugt, gefiltert. Dieses Volumen eignet sich fuer den Betrieb der Anlage fuer 24 h. In Loesung sind nun Zink und Kupfer, wobei Kupfer selektiv durch die FMP im Permeator entfernt wird. Der gereinigte Zinkelektrolyt geht zur Weiterverarbeitung. Der Kupferwert wird durch diese Methode um das 40-fache angereichert. Die organische Emulsion wird gespalten und die kupferreiche Phase gelangt zur Gewinnungselektrolyse. Die organische Phase wird mit dem Austrittselektrolyt dieser Elektrolyse erneut emulgiert. Der Elektrolyt dient als Abstreifloesung und der Prozesskreislauf ist geschlossen, nachdem man diese Emulsion dem Permeator wieder zufuehrt.

Bestimmung von umweltrelevanten Schadstoffen in Trink- und Brauchwaessern mit Hilfe der IR-Spektroskopie: Erarbeitung neuer bzw. verbesserter Nachweismethoden auf dem Gebiet der Umweltanalytik

Aufgrund der grossen Fortschritte in der Geraetetechnologie in den letzten Jahren ist mit den neuesten IR-Geraeten eine Empfindlichkeit und Selektivitaet zu erreichen, die eine Verwendung in der Umweltanalytik nahelegt. Im Rahmen des Projektes soll geprueft werden, inwieweit die IR-Spektroskopie, die bislang hauptsaechlich in der Bestimmung der Mineraloelverunreinigungen eingesetzt wurde, auch fuer die Erfassung anderer umweltrelevanter Schadstoffe (Detergentien, Pestizide, organische Loesungsmittel, polycyclische Aromaten) in Trink-, Oberflaechen- und Brauchwaessern geeignet ist.

Reinigung von Grauwasser mit Hilfe von vier vertikal durchstroemten Bodenfiltern mit verschiedenen Substraten und Sumpfpflanzen (L1 48 99)

Die Eignung von Regenwasser in Zisternen (bei sachgemaesser techn. Ausfuehrung) ist fuer die Nutzungsarten WC-Spuelung, Gartenberegnung und Waeschewaschen nicht mehr umstritten. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll die Dachablaufwaesser in Regenwassernutzungsanlagen (RWNA) zu sammeln und fuer o.g. Nutzungsarten zu verwenden. Auf diese Art kann teures Trinkwasser eingespart, das Kanalisationsnetz und die techn. Klaerwerke entlastet werden. In vielen Regionen der BRD reicht jedoch der Niederschlag fuer o.g. Nutzungsarten nicht aus, so dass eine Nachspeisung der Zisterne zwingend notwendig wird. Anstelle der Nachspeisung mit Trinkwasser koennte auch gereinigtes Grauwasser zum Einsatz kommen; Voraussetzung: es ist in seiner Beschaffenheit vergleichbar mit Regenwasser. Hauptproblem sind hierbei die hohen Konzentrationen von Tensiden, die ueber die Waschmittel in das Grauwasser gelangen. Ziel des Versuches ist es das Grauwasser mittels bepflanzten Bodenfiltern so gut zu Reinigen, dass die Grenzwerte der EU-RL ueber die Qualitaet der Badegewaesser eingehalten bzw. unterschritten werden koennen.

Pflanzennaehrstoff- und Schadstoffgehalte von Klaerschlaemmen und anderen organischen Abfallstoffen

Die Zusammenstellung von jaehrlich ca. 1000 Klaerschlammanalysen, getrennt nach Nassschlaemmen bzw. kalkstabilisierten Schlaemmen, ermoeglicht eine Bewertung sowohl des Einsparungspotentials entsprechender Mineralduenger als auch des Belastungsrisikos der mit Klaerschlamm geduengten Flaechen. Ueber die in der Klaerschlammverordnung geregelten Stoffe hinaus werden regelmaessig weitere anorganische Stoffe sowie PAK und Chlorierte Kohlenwasserstoffe analysiert und die betreffenden Schlaemme vergleichend bewertet ( Medianwert- Konzept der Landwirtschaftskammer Hannover). In einzelnen Erhebungen wurden Chlorphenole, Phthalate und Tenside untersucht. In entsprechender Weise werden die Naehr- und Schadstoffgehalte von Komposten ausgewertet, um auch hier differenzierte Anwendungsempfehlungen geben zu koennen.

Optimierung der Behandlung von Abwasser durch Untersuchung des Zusammenhanges zwischen der Flockungsgeschwindigkeit und der elektrischen Ladung der Schwebestoffe

Es soll versucht werden, die Zugabe von Dispersionsmitteln und Tensiden am Entstehungsort der Abwaesser so zu optimieren, dass die Faellung bei der Abwasserreinigung moeglichst erleichtert wird und der Gesamtbedarf an Hilfsstoffen (Dispersions- und Flockungsmittel) moeglichst gering gehalten wird.

Impuls- und Energieflüsse in Gegenwart von oberflächenaktiven Substanzen

Unsere Motivation basiert auf der Tatsache, dass bei schwachen bis mäßigen Windgeschwindigkeiten die gekoppelten viskosen Luft-Wasser-Schichten auf beiden Seiten der Mikroschickt an der Wasseroberfläche (surface microlayer, SML) den Großteil der Windspannung tragen, die wiederum stark von den Oberflächenwellen moduliert wird. Dynamische Prozesse auf Skalen von Millimetern bis wenigen Zentimetern werden durch den Windstress angetrieben und sind von zentraler Bedeutung für ein tiefes Verständnis der SML-Dynamik und der Austauschprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre. Wenn monomolekulare Oberflächenfilme an der Meeresoberfläche (marine Monolayers) die (mehrschichtige/ Mikrometer-) SML bedecken, dämpfen sie kleinskalige Oberflächenwellen, wodurch diese Austauschprozesse beeinflusst werden. Während die allgemeine Wirkung von Monolayern auf die kleinskalige Oberflächenrauheit, auf den Windstress und auf Gasflüsse grundsätzlich bekannt ist, fehlt es noch an Wissen über ihren Einfluss auf Prozesse, die auf sehr kleinen Längenskalen in der Größenordnung von Millimetern und darunter ablaufen. Im Teilprojekt 2.2 der Forschungsgruppe BASS werden wir diese Lücke durch eine Reihe von Laborexperimenten am Windwellenkanal der Universität Hamburg schließen, in denen modernste Beobachtungstechniken einen bisher nicht erreichten Einblick in kleinskalige Dynamiken innerhalb der SML und ihrer unmittelbare Umgebung liefern werden. Die Relevanz für die Forschungsgruppe BASS ergibt sich aus der Untersuchung von Transport-, Akkumulations- und Austauschprozessen innerhalb der SML, die hauptsächlich von kleinskaligen Dynamiken an der Meeresoberfläche getrieben werden und somit von ihnen abhängen. Um diese Prozesse zu verstehen, ist eine gründliche Kenntnis der kleinräumigen Oberflächenwellen- und oberflächennahen Strömungsfelder sowie der Turbulenzmuster sowohl ober- als auch unterhalb der (dynamischen) Wasseroberfläche erforderlich. Ihre Untersuchung erfordert Messungen auf räumlichen Skalen im Millimeterbereich und darunter, sowie Experimente unter kontrollierten (Wind- und Wellen-) Bedingungen, die nur in Laboreinrichtungen wie dem Windwellenkanal der Universität Hamburg möglich sind. Innerhalb dieses Teilprojekts werden wir kleinräumige (cm bis sub-mm) physikalische Prozesse an der rauen Luft-Wasser-Grenzfläche untersuchen, die von anderen Teilprojekten untersuchte Austauschprozesse modulieren und kontrollieren, und die durch monomolekulare Oberflächenfilme verändert werden, die häufig in Küstengewässern anzutreffen sind.

Entwicklung eines gekoppelten bioelektrochemischen Prozesses zur Produktion von E-Fuels und hochwertigen Chemikalien aus Abgasen und Abwässern, Teilprojekt A

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