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Teilvorhaben 4: Demonstrationsreaktor zur Palladium-Rückgewinnung^r+Impuls: Edelmetalladsorber - Rückgewinnung von Edelmetallen aus Reststoffströmen der metallverarbeitenden Industrie mit Hilfe von faserfixierten Adsorbern^Teilvorhaben 6: Metallaufbereitung^Teilvorhaben 3: Textilausrüstung^Teilvorhaben 5: Palladium-Prozesswasser-Recycling, Teilvorhaben 2: Polyelektrolytimmobilisierung und Palladiumadsorption

Polyelektrolyte sind organische Verbindungen, die in der Lage sind, unterschiedliche Metallionen reversibel zu binden. Durch ein am DTNW entwickeltes Verfahren können diese dauerhaft an Textilien fixiert werden. Das Adsorbertextil ist in der Lage, Edelmetalle auch aus niedrig konzentrierten Prozesswässern der metallverarbeitenden Industrie herauszufiltern. Im Rahmen eines IGF-Projekts wurde bisher ein technologischer Reifegrad von TRL 5 - 6 erreicht, der die Grundlage für das hier beantragte Vorhaben bildet. Somit ist es das Ziel des Vorhabens, den technologischen Reifegrad der Rückgewinnung von Edelmetallen aus Reststoffströmen der metallverarbeitenden Industrie mit Hilfe von faserfixierten Adsorbern weiter bis zu TRL 8 - 9 zu erhöhen. Dies soll anhand der Rückgewinnung von Palladium aus industriellen Prozesswässern der Leiterplattenindustrie aufgezeigt werden. Entsprechend seiner Expertise liegt die Kernzuständigkeit des DTNW innerhalb des Vorhabens bei der Entwicklung des Adsorbertextils für die Anreicherung von Palladium aus industriellen Prozesswässern und bei der analytischen Erfassung aller relevanten Prozessschritte. Die konkreten Arbeitspakete ergeben sich aus den Anforderungen an die einzelnen Komponenten des zu erstellenden Adsorbertextils, dem Aufbau einer Anlage zum konkreten Einsatz in der Praxis und der Metallaufbereitung nach erfolgter Adsorption. Für jedes Arbeitspaket wird gemäß dem Schwerpunkt der zu verrichtenden Arbeiten und der Expertise ein federführender Partner festgelegt, der die experimentellen Arbeiten koordiniert und den steten Fortgang der eigenen Arbeiten und den der jeweils beteiligten Partner sicherstellt. Das DTNW ist federführend beim Arbeitspaket 3 und bearbeitet demnach hauptsächlich die Untersuchungen zur selektiven Adsorption von Palladium aus Prozesswässern der Leiterplattenherstellung an ausgerüsteten Textilien. Ferner ist das DTNW in untergeordneter Position an allen weiteren Arbeitspaketen beteiligt.

Teilvorhaben 3: Textilherstellung^r4-Wirtschaftsstrategische Rohstoffe: Lan-Tex - Rückgewinnung von Lanthan aus Rückständen der Raffineriekatalysatorherstellung für die Petrochemie mit Hilfe von Polyelektrolyt-ausgerüsteten Textilien^Teilvorhaben 4: Textilausrüstung^Teilvorhaben 5: Pilotanlage zur Lanthan-Rückgewinnung, Teilvorhaben 1: Polyelektrolytimmobilisierung und Lanthanadsorption

Teilvorhaben 4: Textilausrüstung^r4-Wirtschaftsstrategische Rohstoffe: Lan-Tex - Rückgewinnung von Lanthan aus Rückständen der Raffineriekatalysatorherstellung für die Petrochemie mit Hilfe von Polyelektrolyt-ausgerüsteten Textilien^Teilvorhaben 5: Pilotanlage zur Lanthan-Rückgewinnung, Teilvorhaben 3: Textilherstellung

r4-Wirtschaftsstrategische Rohstoffe: Lan-Tex - Rückgewinnung von Lanthan aus Rückständen der Raffineriekatalysatorherstellung für die Petrochemie mit Hilfe von Polyelektrolyt-ausgerüsteten Textilien, Teilvorhaben 5: Pilotanlage zur Lanthan-Rückgewinnung

r4-Wirtschaftsstrategische Rohstoffe: Lan-Tex - Rückgewinnung von Lanthan aus Rückständen der Raffineriekatalysatorherstellung für die Petrochemie mit Hilfe von Polyelektrolyt-ausgerüsteten Textilien^Teilvorhaben 5: Pilotanlage zur Lanthan-Rückgewinnung, Teilvorhaben 4: Textilausrüstung

Die Ladungsverteilung in wässrigen Polyelektrolytlösungen

Das außergewöhnliche Verhalten von niedermolekularen Gegenionen in Polyelektrolytlösungen ist seit langem bekannt. Dennoch bleibt eine Vielzahl von Fragen zu diesem Thema bis heute unbeantwortet. Zahlreiche theoretische Konzepte zur quantitativen Beschreibung der ungewöhnlich starken Wechselwirkungzwischen Makroionen und Gegenionen sind noch immer nicht durch ausreichende experimentelle Daten überprüft. Durch die wachsende Bedeutung der Polyelektrolyte als Waschmittelzusätze, Ionentauscher und Membranbestandteile ist eine exakte Klärung ihres Verhaltens, insbesondere der Anlagerung von Schwermetallionen, auch unter dem Aspekt des Umweltschutzes von vorrangigem Interesse. Im Bereich der biologisch aktiven natürlichen Polyelektrolyte wie Proteine, Polysacchariden und Nukleinsäuren wird die Rolle der Gegenionen allgemein akzeptiert, ihr Umfang und ihr spezifischer Einfluss bei den biochemischen Prozessen bislang aber nur in Ausnahmefällen berücksichtigt. Im Rahmen des Projektes werden daher verschiedene Techniken (hochgenaue Dichtemessungen mit ionenselektiven Elektroden) zur quantitativen Bestimmung der Wechselwirkung zwischen Makroion und Gegenionen angewendet, um das Datenmaterial zur Vorhersage des Verhaltens verschiedener Polyelektrolyte in unterschiedlichen Lösungen zu ermitteln, qualitative Aussagen über Art und Umfang der Wechselwirkungen zu machen und ein theoretisches Gerüst zur umfassenden Beschreibung des Polyelektrolytverhaltens zu erarbeiten.

Bindung von Al(III)-Ionen und Schwermetallionen im Xylem-Saft und an Xylem-Waenden von Baeumen

Die Bindung mehrwertiger Metallionen an Polyelektrolyte wurde bereits fuer Al(III) Ni(II) an Polycarboxylaten untersucht. Die Messungen werden auf polyelektrolytische Bestandteile des Xylems von Baeumen ausgedehnt, um Aussagen zur Mobilitaet und Inaktivierung von Schwermetallionen in Pflanzen zu gewinnen.

Oberflächenbeschichtungen mit extrem niedriger Oberflächenspannung

Weiterentwicklung einer neuentwickelten Materialklasse zu einem giftfreien Antifoulingsystem, das sowohl für die Handelsschifffahrt als auch den Sportbootbereich eine praxisgerechte Lösung darstellt. Dieses Antifoulingsystem soll einen Ersatz für die heute verwendeten, biozidhaltigen Beschichtungen bieten, die aus Umweltgesichtspunkten als äußerst problematisch angesehen werden müssen. Basis der Entwicklungsarbeit sind Komplexmaterialien aus Polyelektrolyten und Fluortensiden, die z.B. als Lackadditive eine ultra-niederenergetisch Oberfläche liefern. Da die niederenergetischen Eigenschaften der Fluoradditive allein nicht ausreichend wirksam sind, wird eine Optimierung der Antifoulingeigenschaften durch Kombination mit anderen Wirkprinzipien gesucht. Die so erhaltenen Beschichtungssysteme werden auf eine Verbesserung der Dauerstabilität untersucht, um eine möglichst lange Standzeit der Beschichtung zu erhalten. Bei diesen Beschichtungssystemen wurde bereits bei der Entwicklung auf Umweltverträglichkeit geachtet. Trotzdem werden sie einem Nachweis der Umweltverträglichkeit unterzogen. Die zuvor schon in Laborversuchen optimierten Systeme werden nun in anschließenden Praxistests unter relevanten Bedingungen getestet, da nur Praxistests eine verlässliche Aussage über die tatsächliche Wirksamkeit der Antifoulingeigenschaften liefern. Im Anschluss an die Praxistests erfolgt eine Auswertung der Ergebnisse und gegebenenfalls eine Optimierung der eingesetzten Systeme.

Entwicklung und Testung von auf Stärke basierenden, biologisch abbaubaren Polyelektrolyten im Hinblick auf ihre Wirksamkeit bei der Fest/Fluessig-Trennung, Teilvorhaben 1: Synthese und Charakterisierung von anionischen Pseudopolysacchariden

Der Einsatz von Polyelektrolyten im Bergbau, bei der Papierverarbeitung oder bei der Aufbereitung industrieller und kommunaler Abwässer als Flockungsmittel führt zu einer wesentlichen Vereinfachung vieler Prozesse. Ziel dieser Arbeit ist es, für die Flockung und Entwässerung von Hafenschlick anionische Polyvinylsaccharide auf Stärkebasis zur Verfügung zu stellen, die sich sowohl hinsichtlich ihrer chemischen Struktur als auch in ihrem Molekulargewicht und ihrer Ladungsdichte unterscheiden. Diese Polyelektrolyte sollen auch im Vergleich zu den heute kommerziell verwendeten Flockungsmitteln eine verbesserte biologische Abbaubarkeit aufweisen.Im Teilvorhaben wurden verschiedene anionische Polyvinylsaccharide auf Basis von D-Galacturon-, D-Glucoron- und D-Glucosaminsäure hergestellt und zu weiteren Untersuchungen dem Verbundpartner, der Universität Hamburg zur Verfügung gestellt. Die Polyvinylsaccharide unterschieden sich hinsichtlich der Anzahl und Stellung der Carboxyl- bzw. Sulfatgruppen und ihres Molekulargewichts. Des weitern wurden, ausgehend von D-Lactosamin, Umsetzungen mit Maleinsäureanhydrid durchgeführt. Diese Maleinsäureamidsaccharide konnten mit einigen Vinylamiden copolymerisiert werden. So wurden langkettige, alternierende Copolymere mit einer Carboxylatgruppe in unmittelbarer Nähe zur Hauptkette synthetisiert. Die hergestellten Polymere wurden hinsichtlich des Molekulargewichts und der Substitutionsgrade charakterisiert. Weiterhin wurden Flockungsvoruntersuchungen an einer Kaolinsuspension durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass nur die neutralen Polyvinylsaccharide das Kaolin flocken. Die anionischen Polymere stabilisieren mehr oder weniger die Suspension. Dieses Ergebnis wird auch durch ihre relativ hohen Calciumbindewerte und die ionenselektive Titration mittels Calciumelektrode bestätigt. Dabei ist auffällig, dass das Polymer der D-Glucuronsäure ein stärkerer Komplexierer als Polyacrylsäure ist. Test zur biologischen Abbaubarkeit der synthetisierten Polymere wurden durchgeführt.

Entwicklung und Testung von auf Stärke basierenden, biologisch abbaubaren Polyelektrolyten im Hinblick auf ihre Wirksamkeit bei der Fest/Fluessig-Trennung, Duale Flockungsmittel - Teilvorhaben 2: Entwickung und Testung von auf Stärke basierenden, biologisch abbaubaren Polyelektrolyten im Hinbick auf ihre Wirksamkeit bei der Fest/Flüssig-Trennung - TV3: Untersuchungen zu Fest/Fluessig-Trennung und Flockungsmechanismen

Definiert aufgebaute und hinsichtlich ihrer chemischen und sterischen Mikrostruktur eindeutig charakterisierte neuartige, biologisch abbaubare Polyelektrolyte auf Stärkebasis sollen für die mechanische Fest/Flüssig-Trennung von Hafensedimenten eingesetzt werden. Hierzu ist es notwendig, die Effektivität dieser Stärkederivate mittels Druckfiltration sowie der Erfassung der Bildungsgeschwindigkeit und Größe von Flockenaggregaten bei verschiedenen Zugabevarianten (Mono- und Dualverfahren, Symplexprecusoren) zu prüfen. Durch Bestimmung der elektrophoretischen Mobilität, der Partikelgröße und -ladung sollen Wechselwirkungen zwischen Trübstoffteilchen und Polyelektrolyten an der Fest/Flüssig-Grenzfläche erforscht werden. Daher ist es das Ziel, mechanistische Modellvorstellungen im Hafensediment-Polyelektrolyt zu erarbeiten, um gezielte Vorhersagen in einer Großanlage (METHA 3) zu ermöglichen. Entwässerung von Hafenschlick-Suspensionen durch Fest/Flüssig-Trennung mit Flockungshilfsmitteln.

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