Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MARTIN Membrane Systems AG durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scaling-Effekten während des Filterprozesses. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften soll weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. MMS wird in AP 1 Anforderungen an das Membranmaterial definieren und entsprechende Materialien aussuchen. In AP 2 untersucht MMS Methoden zur Kontaktierung der aufgetragenen DEP-Beschichtung und entwickelt entsprechende Werkzeuge. In AP 4 Fertigt die MMS Labormodule und führt entsprechende Labortests durch. In AP 5 arbeitet MMS an der Modellierung der Membranfiltration mit DEP mit. In AP 6 plant und baut MMS eine Pilotanlage und betreibt diese.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Weser UmweltTechnik durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scaling-Effekten während des Filterprozesses. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften soll weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. Das Projekt beginnt mit der Spezifizierung der Anforderungen an die DEP-Filtermembranmodule für den Bereich der Anwendung bei Oberflächengewässern. Nach der Entwicklung der Membranen erfolgt der Aufbau einer Laboranlage zur Untersuchung des Filtrationsverhaltens in Abhängigkeit der Betriebsparameter . Anschließend erfolgt die Umsetzung der optimalen Strukturen und Betriebsparameter durch den Aufbau und Betrieb einer Testanlage.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NB Technologies GmbH durchgeführt. Das Projekt befasst sich mit der Trinkwasseraufbereitung mittels Membran-Filtertechniken und Einsatz von Dielektrophorese (DEP). DEP zeigt vielversprechende Effekte zur Reduzierung von Fouling auf Membranoberflächen mit moderatem Energieeinsatz und geringen laufenden Kosten. Die Erzeugung eines elektrischen Feldes erfolgt durch eine aufeinander abgestimmte Anordnung von Elektroden zwischen den Membranschichten. Gegenstand des Vorhabens ist die Erzeugung der metallischen Elektroden auf den Membranen mittels Siebdrucktechniken als kostengünstige Technologie. Aufgrund der Anforderung an die Ortsauflösung sollen neuartige Siebe mit hoher Präzision und Verzugsfreiheit erstellt und zum Einsatz kommen. Die wesentlichen Schritte im Arbeitsplan sind: - Auswahl von Pasten, Auslegung der Parameter für Siebdrucksiebe - Erste Testdrucke auf Membrane für Filtereinheiten zur Erfassung der Ausgangssituation - Anpassung von Siebdruckträgern hinsichtlich der Kenngrößen; NBT plant metallfolienbasierte Träger zu verwenden; dazu werden verschiedene Designvariationen erstellt, Muster hergestellt und zu Testsieben verarbeitet; - Prüfung alternativer Druckträger, falls Konzept nicht zum Ziel führt; - In verschiedenen Iterationen werden die Testsiebe im Druck auf den Membranen überprüft; - Für die Demonstratorherstellung im Gesamtprojekt werden Muster der Membranen im Siebdruck mit Elektroden hergestellt.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologie (UFT), Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scaling-Effekten während des Filterprozesses. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften soll weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. Die Abteilung 'Chemische Verfahrenstechnik' des Zentrums für Umweltforschung und nachhaltige Technologien der Universität Bremen (UFT) erarbeitet die geometrische Elektrodenanordnung und die optimalen Betriebsparameter (Spannung und Frequenz des angelegten Feldes sowie die Vorlaufflussrate) der DEP Membranmodule. Wissenschaftlich soll untersucht werden, wie die Porenstruktur, die Geometrie und das Material der Membran den Gradienten des elektrischen Feldes beeinflussen. Die Ergebnisse aus der wissenschaftlichen Studie erschaffen einen Standard für die optimale Auswahl von maßgeschneiderten Elektrodengeometrien und Membranen. Dies ermöglicht eine Maximierung der DEP Kraft, was in einem minimal nötigen Energieeintrag zur Unterdrückung von Fouling resultiert. Darüber hinaus soll der Filtrationsprozess mit einer Intervallanwendung des elektrischen Feldes (gepulstes DEP) erweitert und optimiert werden, um so den Energieeintrag noch weiter zu senken.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PlasmaTreat GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scaling-Effekten während des Filterprozesses. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer plasmabasierten Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften soll weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. Im Rahmen dieses Projekts befasst sich die Firma Plasmatreat GmbH mit der Konzeptionierung und dem Aufbau von Vorbehandlungs- und Beschichtungsanlagen für die Funktionalisierung der Membran- und Elektrodenoberflächen. Hierfür wird eine industrielle Regelungstechnik für feuchteempfindliche Titanverbindungen für die Anwendung in einem Beschichtungssystem unter atmosphärischen Bedingungen adaptiert. Zusätzlich erfolgen Anpassungen an einer bestehenden Anlagentechnik (z.B. Düsenkopfgeometrie) zur ortselektiven Behandlung der Membran- und Elektrodenoberflächen. In Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern werden die Möglichkeiten dieser Beschichtungstechnik evaluiert und zielgerichtet optimiert. Im Fokus liegt dabei auch eine Erhöhung des Precursor-Umsatzes und damit auch der Wirtschaftlichkeit des Prozesses. Eine Prüfung der mit den Projektpartnern gefertigten Filtermodule unter realitätsnahen Bedingungen ermöglicht schließlich Aussagen zur Beständigkeit und zum Anwendungspotential der entwickelten Beschichtungen.
Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scalingeffekten während des Filterprozesses von Wasser. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften kann weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. Im Einzelnen sollen im Rahmen des Projekts die folgenden Teilziele erarbeitet werden: - Auslegung von Elektrodengeometrien sowie Anpassung an die spezifische Anwendung - Erzeugung metallischer Elektroden mittels Siebdruck (Nano-Metallpartikeldispersion) - Entwicklung eines Beschichtungsverfahrens auf Basis eines atmosphärischen (plasma-gestützten) Gasphasenabscheidungsprozesses für die Erzeugung von TiOx-Schichten - Eignung einer UV-Laserbehandlung für die lokale Mikrostrukturierung der beschichteten Elektroden, Verdichtung der Beschichtung und Entschichtung auf der Membranoberfläche - Membrantest hinsichtlich der Anwendungsbereiche und Geometrien der Filtermodule - Festlegung von Spannungs- und Frequenzbereichen für einen optimalen Betriebspunkt - Aufbau von Filtermodulen und Filtersystemen basierend auf den neuartigen Membranen.
Das Projekt "Umweltfreundliches Verfahren zur Goldabtrennung aus Erzen mittels Dielektrophorese für industrierelevante Durchsätze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien, Abteilung Verfahrenstechnik der Wertstoffrückgewinnung durchgeführt. Der zu entwickelnde Dielektrophoretische Goldabscheider ist ein Apparat zur kontinuierlichen Fraktionierung und Anreicherung von inerten Metallen (wie z.B. Gold) aus mineralischen Gemischen (Roherze). Bei diesem innovativen Trennverfahren werden Partikel in einem elektrischen Feld gezielt bewegt, wodurch im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren (wie z.B. Cyanidlaugerei) auf den Einsatz umweltschädlicher Chemikalien gänzlich verzichtet werden kann. In dem gesamten Prozess werden lediglich physikalische Mechanismen ausgenutzt, wobei im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ähnlich hohe Trennraten erreicht werden, weniger Energie verbraucht wird und keine umweltschädlichen Reststoffe entstehen. Das Verfahren kann leicht in die Prozesskette eines Goldminenbetriebs integriert werden, ohne dass die vorhandenen Vor- und Nachbehandlungsprozesse geändert werden müssten.
Das Projekt "Intensivierung von Membran-Filtrationsprozessen in der Mikrokapselproduktion unter Verwendung von Dielektrophorese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien, Abteilung Verfahrenstechnik der Wertstoffrückgewinnung durchgeführt. Die Firma Surflay Nanotec GmbH stellt durch die so genannte Layer-by-Layer Technologie Mikrokapseln her, die bei Durchmessern von 200 und 800 nm für diagnostische Zwecke mit Wirkstoffen befüllt werden können. Bei der Herstellung derartiger Kapseln werden Partikel schrittweise mit alternierend geladenen Polyelektrolyten beschichtet. Nach jeder Schicht muss der Überschuss an Polyelektrolyt von den Partikeln entfernt werden. Bislang wurde nur im Labormaßstab produziert und der Trennschritt konnte bei hohem Personalaufwand durch Zentrifugation erreicht werden. Für die geplante Maßstabsvergrößerung der Produktion ist ein kontinuierliches Trennverfahren erforderlich. Herkömmliche Membranfiltration ist dazu nicht geeignet, da die Membranen bereits nach kurzer Zeit funktionslos werden. Durch eine Kombination von Membrantrenntechnik und Dielektrophorese, bei der die Partikel im inhomogenen elektrischen Feld von der Membran wegbewegt werden, kann dieses Problem der Membranverstopfung behoben und eine kontinuierliche und in der Maßstabsvergrößerung insbesondere auch wirtschaftliche Produktaufbereitung realisiert werden.
Das Projekt "Kontinuierliche Fraktionierung von Mikro- und Nanopartikeln in polaren und unpolaren Medien mittels konzentrischer inhomogener elektrischer Felder" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien, Abteilung Verfahrenstechnik der Wertstoffrückgewinnung durchgeführt. Ziel dieses Projekts sind neue Erkenntnisse, die erstmals mit Hilfe von Dielektrophorese (DEP) eine energieeffiziente Fraktionierung von in polaren und unpolaren Medien suspendierten Mikro- und Nanopartikeln erlauben sollen. Für größerskalige Anwendungen scheinen allerdings Volumenstrom und Partikelgröße gegenwärtig durch Zielkonflikte limitiert zu sein. Mittels einer skalenübergreifenden Betrachtung unter Verwendung eines neuartigen Trennapparats mit konzentrischem, inhomogenem elektrischen Feld sollen diese Abhängigkeiten dargestellt werden. Ferner soll ein Modell entwickelt und validiert werden, mit dem die induzierten Partikelbewegungen simuliert und ein Demonstrator für eine kontinuierliche Fraktionierung ausgelegt werden können.
Das Projekt "Rasche Erkennung und Quantifizierung von Mikroorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Grundlagen und Theorie der Elektrotechnik durchgeführt. Voraussetzungen - In vielen Bereichen der Hygiene -z.B. der Lebensmittel- oder Wasseruntersuchung - gilt es, mögliche Verunreinigungen durch Mikroorganismen möglichst rasch und einfach zu erkennen. Produktionen bzw. Auslieferungen können somit rechtzeitig gestoppt und gesundheitliche Folgen vermieden werden. Nachteile der herkömmlichen mikrobiologischen Verfahren, wie der Plattengußmethode, sind aber hoher Arbeitsaufwand und bis zu tagelange Bebrütungszeiten. Dem gegenüber werden bei modernen Verfahren hohe Probenzahlen, vollautomatisch analysiert und Resultate starker Verkeimung schon nach Stunden erbracht. Im Rahmen eines Vorprojektes wurde dazu von den Antragstellern eine 'Impedanz-Splitting-Methode' ausgearbeitet, deren besondere Effektivität durch Aufnahme in die DIN-Spezifikationen belegt ist. Projektziele - Auch bei den genannten automatischen Verfahren werden schwache Kontaminationen erst nach vielstündiger Bebrütungszeit erkannt. Hier setzt das vorliegende Projekt an, das auf der Basis umfangreicher Vorarbeiten (elektrische bzw. magnetische Zellkonzentrationen sowie Nachweise durch verschiedenste physikalische und chemische Parameter) formuliert wurde. Projektziel ist es, in flüssigen Proben schwach oder mäßig enthaltene Organismen auf engsten Raum zu konzentrieren und sodann nach nur kurzer Bebrütungszeit auf empfindliche Art nachzuweisen. Das Augenmerk liegt dabei auf: (a) minimaler manueller Tätigkeit, (b) Meiden komplizierter elektromechanischer Apparaturen und (c) geringen Kosten der Probenkomponenten.Methodik - In inzwischen herkömmlicher Weise ist geplant, die Proben in zylindrischen Testzellen zu bebrüten. Die genannte Konzentration soll schrittweise von einer anfänglichen 3-dimensionalen hin zu einer quasi 1-dimensionalen punktförmigen vollzogen werden: Auf die Flüssigkeitsdeckfläche soll ein Sinklot aufgesetzt werden, dessen zentrale Bohrung ein Membranfilter trägt, das mit unter 1 micro-m gelegener Maschenweite zu einer allmählichen Abwärtslenkung der Organismen zum Zellboden führt. Hier soll durch ebene Bodenelektroden ein stark inhomogenes elektrisches Hochfrequenzfeld aufgebaut werden, das die in seinen Einflußbereich getriebenen und damit elektrisch polarisierten - Organismen, bei Nutzung der sogenannten Dielektrophorese, zu einer zentralen Punktelektrode lenkt. Letztere dient schließlich dazu, die Organismen unter simultaner Auswertung mehrerer Meßgrößen - der elektrischen Impedanz von Zellsuspension und Elektrodenoberfläche, sowie der Elektrodenkontaktspannung - zu detektieren. Ausblick - Von der neuen Methodik wird eine starke Reduktion der zur Quantifizierung genutzten sogenannten Detektionszeit bei nur geringfügigem Mehraufwand - dem zusätzlichen Sinkfilter - erwartet. Endziele sind (1.) die Ausarbeitung und Optimierung der einzelnen Verfahrensschritte, (2.) die Entwicklung eines Prototyps einer Meßanlage zur automatischen Analyse mehrerer Proben und (3.) deren Erprobung anhand hygienisch bedeutungsvoller Probentypen.
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