Optimierung der geometrischen Oberflaechenstruktur von Filtermaterialien in Tiefenfiltern hinsichtlich der Abscheideleistung von Truebstoffen. Untersuchung der Beeinflussung von Haft- und Transportvorgaengen durch die Oberflaechenstruktur.
Die homogene Übergangsmetall-Katalyse hat durch ihre hohe Selektivität und Effizienz zunehmende Bedeutung für die Produktion von Bulk- und Feinchemikalien erreicht. Voraussetzung ist dabei das Recycling der wertvollen Edelmetall-Katalysatoren. Hierfür hat sich die Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik, bei der sich der Katalysator und das Produkt in getrennten flüssigen Phasen befinden, auch im industriellen Einsatz bewährt. Ihre Anwendung erfordert allerdings eine ausreichende Löslichkeit der Edukte in der den Katalysator enthaltenden Phase. Eine universellere Anwendbarkeit soll in diesem Forschungsprojekt erzielt werden durch Methoden, die die Reaktion zunächst in einer gemeinsamen Phase und dann durch Temperatur-Absenkung die Trennung von Produkt und Katalysator ermöglichen. Aus der Literatur ist die 'Thermoregulierte Phasentransferkatalyse' bekannt, bei der die starke Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit eines Katalysators mit speziellen Liganden genutzt wird. Durch eigene Vorarbeiten bestehen Erfahrungen mit Lösungsmittelsystemen, die sich durch Temperaturänderung in zwei Phasen trennen lassen. Ziel ist die Kombination dieser Methoden, um sowohl eine hohe Reaktivität als auch eine gute Abtrennung des Katalysators durch Optimierung der Liganden und des Lösungsmittelsystems zu erreichen. Als Reaktionen sind zunächst Hydroformylierungen, Oligomerisierungen, Hydrierungen und Hydrosilylierungen mit Petrochemikalien sowie mit Fettstoffen als Beispiele für nachwachsende Rohstoffe geplant.
Druckgetriebene Filtrationsprozesse, wie z.B. die Querstrommikrofiltration, sind in ihrer Leistungsfaehigkeit durch Effekte wie Fouling und Konzentrationspolarisation bzw. Deckschichtwachstum beschraenkt. Ziel der hier genannten Arbeit ist es, durch eine gezielte Induzierung von Stroemungsinstabilitaeten in Form von Sekundaerstroemungen das Deckschichtwachstum an der Membran zu limitieren, somit hoehere Filtratfluesse zu erzielen und den Filtrationsprozess insgesamt effizienter zu betreiben. Die Stroemungsinstabilitaeten werden durch die Stroemungsfuehrung in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen aufgrund von Zentrifugalkraeften erzeugt. In Technikumsversuchen mit Latex- und Hefesuspensionen konnte nachgewiesen werden, dass sich der Filtratfluss durch den Einsatz von Dean Wirbeln gegenueber der Filtration mit geraden Kapillarmembranen um bis zu 140 Prozent steigern laesst, die Effizienz des Prozesses kann bei gleichem spezifischen Filtratfluss sogar um bis zu 400 Prozent hoeher sein. Neben den experimentellen Untersuchungen erfolgt eine intensive theoretische Betrachtung des Filtrationsprozesses. Mit Hilfe einer CFD-Software werden die hydrodynamischen Vorgaenge untersucht und in Hinblick auf den Deckschichtaufbau analysiert. Die Berechnung mehrphasiger Stroemungen und der Ablagerungsmechanismen von Partikeln soll in Zukunft durch die Simulation des dynamischen Deckschichtaufbaus in maeanderfoermig gekruemmten Kapillarmembranen erfolgen und zur Optimierung von Filtrationsmodulen hinsichtlich der Hydrodynamik herangezogen werden.
1. Vorhabenziel FilTEq hat Methoden entwickelt, die eine schnelle Beurteilung des Filtrationsverhaltens und der Partikelabscheidung von Filtermedien sowohl im Labor, als auch in technischen Filteranlagen erlaubt. FilTEq führt daher Feldversuche mit einer in den letzten Jahren entwickelten Filtersonde für abreinigbare Filtermedien in der MVA Weisweiler durch. Ziel der Messungen ist die Gewinnung von Filtration- und Reingasdaten für die Charakterisierung und Auswahl geeigneter Filtermedien unter 'Realgas-Bedingungen' sowie die Ermittlung optimierter Filtrationsbedingungen für die Reduzierung von Nanopartikel-Emissionen. Die Messungen werden sowohl an der bestehenden Entstaubungsanlage der MVA Weisweiler als auch an den Bypassfiltern unter verschiedenen Betriebsbedingungen durchgeführt. 2. Arbeitsplanung Die Bearbeitung des Arbeitspakets AP1 erfolgt in Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern. Aufgrund der allgemeinen Bearbeitung des Aufgabenpakts sind Details dem Kapiteln V.4.1 zu entnehmen. Im Anschluss werden die Versuche mit der Mobilen Filtersonde in der MVA Weisweiler festgelegt. Im Arbeitspaket AP2 wird die Mobile Filtersonde aufgebaut. Die gesamten Fertigungskosten für die turn-key Anlage ab Werk sind als Sachmittel eingestellt. Die Arbeiten in AP6 und AP7 dienen der Abstimmung mit den in Tabelle 1 genannten Projektpartnern. Im AP15 werden Messungen mit der Mobilen Filtersonde in der MVA verteilt über die Projektzeit durchgeführt. Diese Arbeiten beinhalten auch Auf- und Abbau sowie Wartungsarbeiten.
1. Vorhabenziel Das Ziel dieses Projektes für JF ist es anhand der Ergebnisse aus den Filterprüfstandsvorversuchen Filtermedienkonzepte zu selektieren, welche den besten Kompromiss zwischen der Abscheidung von Nanopartikeln und der Entwicklung des Differenzdruck darstellen. Die gewonnenen Ergebnisse dienen dazu, eine geeignete Filtermedienauswahl für die Langzeitversuche an der Bypass-Schlauchfilteranlage der MVA Weissweiler zu erhalten. Die gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der verschiedenen Konfektionsmerkmale möchte Junker Filter künftig für emissionsärmere Filterausführungen nutzen. 2. Arbeitsplanung Neben der Labor-Filterprüfstandserweiterung in Bezug auf die Dosierbarkeit und Messbarkeit von Nanopartikeln erfolgt sehr früh im Projekt die Projektierung und Auslegung der Bypass-Schlauchfilteranlage und nach Lieferung die Adaption der Mess- und Regelungstechnik. Aufgrund der parallel laufenden Filtrationsversuche mit den verschiedenen Filtermedienkonzepten am Labor-Filterprüfstand wird anhand der gravimetrischen Auswertung der Kaskadenimpaktorstufen eine Ermittlung der Abscheidegrade der verschiedenen Partikelgrößenbereiche möglich sein. Mit Hilfe der Labor-Filterprüfstandsversuche wird auch eine systematische Untersuchung der Einflusse von Konfektionsmerkmalen auf die Nanopartikelabscheidung durchgeführt. Bei den anschließenden Bypassversuchen an der MVA werden unter realen Bedingungen zeitgleich die verschiedenen Filtermedienkonzepte erprobt und hinsichtlich der Ziele bewertet.
Untersuchungen des TÜV haben gezeigt, dass es nach einem langen Einsatz der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme mit Biokraftstoffen vermehrt zu Ausfällen kommen kann. Durch eine Kombination der Techniken zur Bestimmung von Durchbruchskurven und der Raman-Spektroskopie soll das Adsorptionsverhalten der KDRS über viele Zyklen messtechnisch begleitet werden. Die experimentellen Untersuchungen werden im Rahmen einer Modellierung, die auf dem bereits vorliegenden Adsorptionsreaktormodell (UMSICHT) beruht, begleitet. Die ausführliche Vorhabenbeschreibung ist dem Antrag beigelegt. Das Adsorptionsverhalten verschiedener Aktivkohleproben, d.h. neu hergestellter bzw. einer definierten Anzahl von definierten Be- und Entladezyklen (4.000 und 40.000 gefahrenen Kilometern entsprechend) unterzogenen, wird experimentell erfasst. Folgender experimenteller Ablauf ist geplant: Charakterisierung der Aktivkohleproben in Voruntersuchungen. Mit einem Pentan/Ethanol-Gemisch wird dann ein Adsorber, der mit einer Aktivkohleprobe befüllt wurde, bis zum Durchbruch beladen. Zur Desorption wird der Adsorber mit Laborluft gespült bis 300 ausgetauschte Bettvolumina erreicht sind. Die Zusammensetzung der Gasphase wird während Ad- und Desorption mit einem, im Rahmen des Projektes aufzubauenden Raman-Detektor bestimmt. Nach jeweils 50 Zyklen (Ad- und Desorption= 1 Zyklus) wird die Arbeitskapazität der Aktivkohle bestimmt. Dies erfolgt gemäß einer Methode, die analog zur ASTM-Norm D 5228-92 entwickelt wurde. Die erhaltenen experimentellen Daten werden u.a. zur Weiterentwicklung eines mathematischen Berechnungswerkzeugs im Bereich der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme im PKW verwendet. Die Weiterentwicklung des Modells stellt die Grundlage für verbesserte Designmöglichkeiten für KDRS dar.
Untersuchungen des TÜV haben gezeigt, dass es nach einem langen Einsatz der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme mit Biokraftstoffen vermehrt zu Ausfällen kommen kann. Durch eine Kombination der Techniken zur Bestimmung von Durchbruchskurven und der Raman-Spektroskopie soll das Adsorptionsverhalten der KDRS über viele Zyklen messtechnisch begleitet werden. Die experimentellen Untersuchungen werden im Rahmen einer Modellierung, die auf dem bereits vorliegenden Adsorptionsreaktormodell (UMSICHT) beruht, begleitet. Die ausführliche Vorhabenbeschreibung ist dem Antrag beigelegt. Das Adsorptionsverhalten verschiedener Aktivkohleproben, d.h. neu hergestellter bzw. einer definierten Anzahl von definierten Be- und Entladezyklen (4.000 und 40.000 gefahrenen Kilometern entsprechend) unterzogenen, wird experimentell erfasst. Folgender experimenteller Ablauf ist geplant: Charakterisierung der Aktivkohleproben in Voruntersuchungen. Mit einem Pentan/Ethanol-Gemisch wird ein Adsorber, der mit einer Aktivkohleprobe befüllt wurde, bis zum Durchbruch beladen. Zur Desorption wird der Adsorber mit Laborluft gespült bis 300 ausgetauschte Bettvolumina erreicht sind. Die Zusammensetzung der Gasphase wird während Ad- und Desorption mit einem, im Rahmen des Projektes aufzubauenden Raman-Detektor bestimmt. Nach jeweils 50 Zyklen (Ad- und Desorption= 1 Zyklus) wird die Arbeitskapazität der Aktivkohle bestimmt. Dies erfolgt gemäß einer Methode, die analog zur ASTM-Norm D 5228-92 entwickelt wurde. Die erhaltenen experimentellen Daten werden u.a. zur Weiterentwicklung eines mathematischen Berechnungswerkzeugs im Bereich der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme im PKW verwendet. Die Weiterentwicklung des Modells stellt die Grundlage für verbesserte Designmöglichkeiten für KDRS dar.
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| Boden | 154 |
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