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Glyoxylsaeureester-Monomer als Vorprodukt eines Phosphatersatzstoffes in Waschmitteln

Glyoxylsaeuremethylester (GME) ist der monomere Baustein fuer ein Polymer, das in Waschmitteln als Ersatzstoff fuer Polyphosphate eingesetzt werden kann (sog. Polycarboxylate). Dieses Polymer ist im alkalischen Milieu (waehrend des Waschvorgangs) stabil und zerfaellt im neutralen bzw. sauren Bereich in die Monomere, die leicht biologisch abbaubar sind. Die Herstellung von GME erfolgt ueber die umweltfreundliche Ozonolyse-Technologie ueber die Stufe des Glyoxylsaeuremethylester-Hemiacetals (GMHA), welches in der Chemie Linz in grosstechnischem Massstab hergestellt wird. Bei der Herstellung von GME aus GMHA entsteht als Reaktionsprodukt lediglich Methanol, das wiederum in den Herstellungsprozess von GMHA zurueckgefuehrt werden kann.

Entwicklung einer aromatenselektiven Hochleistungskompositmembran

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Hochleistungskompositmembran für die Trennung von Gemischen organischer Komponenten - vorzugsweise aus aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen bestehend - mittels Pervaporation. Ein besonders umwelt- und gesundheitsrelevanter Aspekt ist der Benzolgehalt der Vergaserkraftstoffe. Die Aromaten-Aliphaten-Trennung, um benzolarmes Benzin zu erhalten, ist aus diesem Grund ein derzeit intensiv bearbeitetes Gebiet. Fazit: Auf Grund der erzielten Projektergebnisse und erster, weitergehender Untersuchungen ist eine Weiterentwicklung der hydrophoben PV-Membranen im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Selektivität und der Stoffstromdichte bei der Pervaporation vielversprechend. Mit diesen optimierten Membranen sollte ein effektives Herstellungsverfahren für größere Membranflächen entwickelt werden. Um die entwickelten Membranen in der industriellen Anwendung zu etablieren, muss als ein weiterer Schritt eine Pilotierung in der Industrie erfolgen. Damit können wichtige Aussagen zur Anlagenperformance, Standzeit, etc. gewonnen werden.

Aufbereitung von Extrakten aus hydraulischen In-situ Bodensanierungsverfahren durch Pervaporation

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde die Eignung der Pervaporation für die Aufarbeitung von Bodenextrakten anhand von Modellschadstoffen untersucht. In einem ersten Schritt konnte der Nachweis erbracht werden, dass das in der Bodensanierung eingesetzte Tensid Lutensol FSA10 die bei den Versuchen eingesetzte Polydimethylsiloxan-Membran nicht passiert, sondern vollständig zurückgehalten wird. Diese Feststellung war Grundlage für die anschließend durchgeführten Laborversuche, in denen Basisdaten über die Permeabilität der Modellschadstoffe p-Xylol, Naphthalin und Pyren bei verschiedenen Bedingungen gesammelt wurden. In Falle der erst genannten Modellsubstanzen war eine gute Abtrennung möglich. Im Falle von Pyren konnte zwar dieser Schadstoff auch auf der Permeatseite nachgewiesen werden, allerdings sind die gemessenen Konzentrationen sehr niedrig, so dass eine wirtschaftliche Abtrennung von Pyren fraglich erscheint. Anhand von Abreicherungsversuchen an der halbtechnischen Versuchsanlage konnte gezeigt werden, dass die Aufarbeitung einer größeren Menge an Modellextrakt im technischen Maßstab möglich ist. Die Ausgangskonzentration an p-Xylol, das hier als Modellschadstoff verwendet wurde, konnte innerhalb von sechs Stunden auf unter 7% der Ausgangskonzentration reduziert werden. Gleichzeitig liegt die Wasserverdampfungsrate bei 11%. Damit ist eine Abschätzung der Betriebskosten möglich: bei einem Bedarf von 1,1 t Dampf/t Permeat und einem angenommenen Preis von 50 DM/t Dampf, sowie den Betriebskosten für Förderpumpe, Vakuumpumpe und Kühlwasser ergeben sich Aufarbeitungskosten von ca. 20 DM/t Bodenextrakt. Das wesentliche Ergebnis ist, dass eine vollständige Rückgewinnung des teuren Tensids unter gleichzeitiger selektiver Abtrennung von Schadstoffen möglich ist. Der Eignungsnachweis für den Einsatz der Pervaporation als Aufarbeitungsverfahren für Extrakte aus Bodensanierungsverfahren ist also prinzipiell erbracht. Ausblickend bleiben noch Fragen, die zum vollständigen Eignungsnachweis untersucht werden müssen. Eine wichtige Frage ist das Trennpotenzial des Verfahrens, d.h. welche Substanzen oder Substanzklassen ausreichend abgetrennt werden können. Hierzu sind weitere Screening-Versuche notwendig, in denen exemplarisch, beispielsweise Komponenten von Diesel- oder Heizölen, im Rahmen von Laborversuchen untersucht werden müssen. Darauf aufbauende, weiterführende Untersuchungen an der halbtechnischen Versuchsanlage mit realen Bodenextrakten führen zu einer genaueren Abschätzung der Betriebs- und Investitionskosten für die Aufarbeitung von derartigen Bodenrextrakten mittels Pervaporation.

Stofftrennung mit nichtporoesen Membranen: Sorption, Diffusion und Analyse der Gemischzusammensetzung

Einsatz von Membranverfahren (Pervaporation, Umkehrosmose, Gastrennung) zur Abtrennung von Schadstoffen (zB CKW) aus kontaminierten Prozess- und Abwaessern, Sickerwaessern und Grundwasser (Muelldeponien), ferner zur Abtrennung von organischen Daempfen aus belasteter Abluft (zB Lackierstrassen, Werkraeume in der Metallverarbeitung).

Rueckgewinnung und Aufarbeitung von Loesungsmitteln zur Wiederverwendung in pharmazeutischen Produktionsprozessen

Gegenstand des Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Verfahrens zur Rueckgewinnung von Loesungsmitteln aus der Abluft von beispielsweise Trocknern und Granulatoren und die Aufarbeitung zu einer Qualitaet, die den Wiedereinsatz in der chemischen oder pharmazeutischen Produktion ermoeglicht. Das Verfahren besteht aus drei Prozessschritten: Absorption der Loesungsmittel in einer Packungskolonne, Abreicherung der Absorptionsloesung durch Membranpervaporation und Aufkonzentrierung des auf der Permeatseite angereicherten Loesungsmittels durch Vakuumrektifikation. Im Vergleich zu herkoemmlichen Absorptions-/ Desorptionsprozessen soll der zusaetzliche Prozessschritt der Pervaporation durch eine porenfreie hydrophobe Membran vor allem partikelfoermige und mikrobiologische Verunreinigungen zurueckhalten und eine hohe Reinheit der zurueckgewonnenen Produkte garantieren. Die an einer Pilotanlage im zweijaehrigen Betrieb gewonnenen Ergebnisse und die Simulation eines integrierten Gesamtprozesses zeigen, dass das Verfahren wirtschaftlich arbeitet und die erzielte Produktqualitaet den Erwartungen entspricht.

Erprobung verschiedener Pervaporations-Membranen fuer industrielle Trennaufgaben^Pervaporation^Verbundprojekt: Pervaporationsmembranen zur Abtrennung und Trennung von Organika, Pervaporationsmembranen zur Abtrennung und Trennung von Organika

Ziel der Arbeit waren Aussagen ueber die Leistungsfaehigkeit (Permeabilitaet, Selektivitaet, Stabilitaet) von organisch/organischen und organisch/waessrigen Systemen in Abhaengigkeit polymerchemischer Parameter der fuer die aktive Trennschicht verwendeten Polymere. Hierbei gelang es erstmals, allgemeine Regeln fuer optimale Membranstrukturen aufgrund des intra- und intermolekularen Aufbaus von Makromolekuelen fuer die aktive Trennschicht zu erarbeiten. Fuer die Selektivitaet ist von entscheidender Bedeutung die Loeslichkeit der zu trennenden Stoffe in den diffusiv zugaenglichen, amorphen Bereichen; fuer die Permeabilitaet sind geringe Schichtdicke, hohe Temperaturen, niedrige Glasuebergangstemperatur der amorphen Bereiche sowie ein moeglichst geringer Anteil kristalliner oder vernetzter Bereiche in der Polymermatrix neben den Loeslichkeitsverhaeltnissen ausschlaggebend. Die Stabilitaet der aktiven Trennschicht wird sichergestellt durch ein Mindestmass an kristallinen oder vernetzten Bereichen. Diese Erkenntnisse wurden gewonnen anhand eines systematischen Studiums von Struktur-Wirkungsbeziehungen durch gezielte Synthese und Variation von Poly(urethanen) fuer die nichtporoese aktive Trennschicht von Pervaporationsmembranen zur Aromaten/Aliphaten-Trennung (Toloul/Cyclohexan). Weiterhin wurde bei der Abtrennung von Organika aus Wasser anhand von Poly(butadien)-Membranen fuer das System Phenol/Wasser gezeigt, inwieweit einfache polymerchemische Ansaetze helfen koennen, anwendungsbezogene Problemstellungen wie etwa die Stabilitaet von Elastomermembranen bei erhoehten Organika-Konzentrationen, zB 8 Prozent Phenol in Wasser, gezielt anzugehen.

Membrantrennverfahren

Untersuchungen von Grundlagen und industriellen Anwendungen von Membrantrennverfahren (Gastrennung, Pervaporation, Elektrodialyse und Umkehrosmose).

Loesemittelrueckgewinnung bzw. -aufbereitung durch Membranverfahren

Loesemittelabfaelle stellen ein besonderes Umweltproblem dar, da sie oft biologisch schwer abbaubar sind und meist in sehr verduennter Form anfallen. Die konventionellen Methoden der destillativen Rueckgewinnung sind deshalb energetisch sehr aufwendig. Ziel des Projektes ist es, durch spezielle Membranprozesse selektiv die Loesemittel aus den Abwaessern zu entfernen und eventuell anfallende Gemische aufzutrennen. Vor allem der Einsatz der Pervaporation soll geprueft und Membranen optimiert werden.

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