Das Projekt "Leitende Polymermembranen zur selektiven Trennung und Foulingreduktion; Einfluss des Oberflächenpotentials von leitfähigen Polymermembranen (ZETA-Membran) auf das Fouling- und Trennverhalten in der Wasseraufbereitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Wasserressourcen und Wasserversorgung B-11 durchgeführt. Problemstellung: Membranfiltrationsverfahren erlebten in der Aufbereitungstechnik von Wässern in den vergangenen 20 Jahren einen starken Zuwachs. Trotz des steigenden Einsatzes bleibt ein Problemfeld kommerzieller Membranen die Anhaftung und die Adsorption deckschichtbildender Substanzen (sogenanntes Fouling). Das Fouling wird im Niederdruckbereich (Mikro- bzw. Ultrafiltation) vornehmlich durch Partikeln und Kolloide (kolloidales Fouling), sowie organische Makromoleküle (organisches Fouling) und Mikroorganismen (Biofouling) verursacht. Bei Hochdruckfiltrationsverfahren wie der Nanofiltration kommt es vornehmlich zur Adsorption gelöster organischer Substanzen sowie zu Biofouling. Maßnahmen zur Fouling Kontrolle reichen von der Vorbehandlung von Wässern, über die hydrodynamische Optimierung der Strömung im Membranmodul bis zur physico-chemischen Anpassung der Oberflächeneigenschaften der eingesetzten Materialien (größtenteils Polymere). Im letzteren Handlungsfeld möchte vorliegendes Forschungsvorhaben offene Fragestellungen zu Wirkzusammenhängen zwischen Ladungseigenschaften der Membranoberfläche, den resultierenden Fouling und Rückhalteverhalten aufklären. Vorgehensweise: Mittels ionengestützter Beschichtung, Plasma Immersions Ionenimplantation und Beschichtung (PBII&D) genannt, wird die Oberflächenleitfähigkeit herkömmlicher Polymermembranen gezielt erhöht. Entsprechend behandelte Membranen werden in verschiedenen wässrigen Lösungen durch definiertes Anlegen eines elektrischen Potentials (- 1,5 V bis 1,5 V) auf das resultierende Fouling- und Rückhalteverhalten hin untersucht. Die Versuchsergebnisse werden mit bekannten Transportmodellen (elektrokinetische Modelle) verglichen und ggf. werden Modellanpassungen durchgeführt. Diese Erkenntnisse werden dazu genutzt, ein Modell zu erstellen, das zur Simulation des Trennverhaltens bei verschiedenen Betriebsbedingungen genutzt werden kann. Ein besseres, umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenladung der Membran (Zetapotential) und resultierendem Fouling- bzw. Rückhalteverhalten könnte zur gezielten 'potentialgesteuerten Funktionalisierung' von Membranoberflächen eingesetzt werden.
Das Projekt "Integrated oil spill response actions and environmental effects (GRACE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Finnish Environment Institute FEI durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Energie- und Massenbilanzen (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technique Environment GmbH durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes sollen zwei innovative Technologien zur Abwasserbehandlung und die sich daraus ergebenen verfahrenstechnischen Möglichkeiten untersucht werden. Die israelischen Partner fokussieren hierbei auf eine anaerobe Behandlung mit immobilisierten Bakterien, das KIT und Vogelsang auf eine Technologie zur elektrokinetischen Desintegration. TE- Engineering hat drei verschiedene verfahrenstechnische Varianten vorgeschlagen, bei denen diese Technologien zum Einsatz kommen können. Ziel des Projektes ist es, Daten zur Analyse bestehender Anlagen zu erheben und anhand der Ergebnisse der Partner Prognosen zu treffen, welche Prozesse sich als ökologisch und/oder ökonomisch vorteilhaft darstellen. Grundlage für diese Prognosen sind Masse- und Energiebilanzen. Als Musterkläranlage für die Betrachtungen in Israel dient die Kläranlage in Karmiel. In Deutschland werden zwei Musteranlagen im Raum Karlsruhe untersucht, eine Anlage im SBR- Verfahren, eine im Johannesburg Verfahren. Die Anlagen sollen hinsichtlich ihrer Größe vergleichbar mit der Kläranlage Karmiel sein, um so Daten für die Bilanzierung sowie Schlammproben für die Untersuchungen zur elektrokinetischen Desintegration am KIT zu liefern. TE- Engineering wird Massen- und Energiebilanzen der Anlagen im aktuellen Zustand erstellen. Danach werden anhand der Ergebnisse der Partner für die drei vorgeschlagenen Prozessvarianten Prognosen zur Wirtschaftlichkeit erstellt.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Elektrokinetische Desintegration (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH durchgeführt. Entwicklung und Inbetriebnahme einer Desintegrationseinheit im Labormaßstab zur Untersuchung der Wirkungsweise der elektrokinetischen Desintegration im Hinblick auf verschiedene Parameter wie Feldstärke, Strömungsgeschwindigkeit , Behandlungshäufigkeit und TS-Gehalt mit dem Ziel nähere Erkenntnisse über den Einfluss dieser Paramater auf die Desintegration zu bekommen. Für das Projekt wird im ersten Projektjahr ein Prototyp zur elektrokinetischen Desintegration im Labormaßstab erstellt und in Betrieb genommen. Weiterhin werden Tests auf Kläranlagen durchgeführt, um die Desintegrationseinheit zu testen. Für Praxistest würde ein Versuchsanhänger zur Verfügung stehen mit dem die Wirkungsweise getestet werden kann.
Das Projekt "Entwicklung eines modularen Systems zur thermisch unterstützten Reinigung von Böden und Feststoffen (RFClean)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik durchgeführt. Ziel ist die praxisorientierte Weiterentwicklung vorhandener wiss. Grundlagen für elektrisch basierte Verfahren zur Reinigung kontaminierter Feststoffe sowie deren Überführung in ein industriell anwendbares Verfahren. Das Wirkprinzip beruht auf der dielektrischen Radiowellen-Erwärmung, wodurch herkömmliche Sanierungsmethoden optimierbar sind. Eine neuartige Methodenkombination ermöglicht eine hohe Flexibilität sowie Synergieeffekte. Arbeitsplan: Schwerpunkt ist die komplexe Prozesssteuerung von HF-/NF-Sanierungsmethoden im Verbund mit integrierter Mess-, Analysen- und Sicherheitstechnik. Neben umfangreichen EMV-Untersuchungen/Maßnahmen erfolgt die Konzeptentwicklung, die schrittweise Realisierung und die praxisnahe Erprobung eines in seinen Verfahrensoptionen erweiterten modularen Anlagensystems. Verwertung: Durch das erprobte Methodenspektrum können bestehende verfahrenstechnische und apparative Lücken im Umwelttechnikbereich geschlossen sowie signifikante Marktpotenziale erschlossen werden. Partner: PAR GmbH und Co. KG, BMU GmbH, Groth GmbH und Co., OPTOCON GmbH, Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH
Das Projekt "In situ Verfahren zur Steigerung der mikrobiologischen Grundwasser- und Bodensanierung durch elektrokinetische Dispersionseffekte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Verbesserung einer mikrobiologischen in situ Bodensanierung durch die Nutzung elektrokinetischer Transportprozesse zur Erhöhung der Dispersion von Nährstoffen und mikrobiologisch interessanten Elektronenakzeptoren in kontaminierten Böden. Sulfate, Nitrate oder Nährstoffe wie Phosphate und Ammoniumionen können mit Hilfe der elektrokinetischen Transportprozesse, besonders der Migration, gezielt in Regionen transportiert werden, die an diesen Substanzen verarmt sind. Gleichzeitig kann ein Transport von Schadstoffen und Mikroorganismen induziert werden, was ebenfalls eine bessere Durchmischung und Steigerung der Abbauleistung zur Folge hat. Es besteht an dieser Stelle ein erhebliches Potential zur Überwindung dieser stofftransportlimitierenden Faktoren des mikrobiologischen Abbaus. Damit könnten deutliche Verkürzungen der Schadstofffahnen erzielt werden. Der elektrokinetische Transport von Modellsubstanzen in verschiedenen Böden, z.B. Sand und Ton, konnte u.a. durch Farbmarkierung der Substanzen gezeigt werden. Es wurden eine Reihe möglicher Elektrodenmaterialien untersucht. Dabei zeigten Bor-dotierte Diamantelektroden die höchste Stabilität und geringe Nebenreaktionen. Weitere Versuchsreihen vor allem zu Langzeiteffekten laufen derzeit. Die begleitenden mikrobiologischen Untersuchungen werden am Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe durchgeführt.
Das Projekt "Identifizierung und Bewertung von Gesundheits- und Umweltauswirkungen von technischen nanoskaligen Partikeln (INOS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe durchgeführt. Das Ziel besteht in der Korrelation physikalisch-chemischer und granulometrischer Kennwerte von Nanopartikeln mit zelltoxikologischen Wirkungen um frühzeitig Aussagen über gesundheitsschädigende Wirkungen der Nanopartikel auf den Menschen zuzulassen. Die Aufgaben bestehen in der Bereitstellung von Nanopartikeln und deren Charakterisierung. Im Mittelpunkt stehen Hartstoffe, Metalle und Kohlenstoff-Nano-Röhren nach der Synthese und in verarbeiteter Form. Für Partikelform und chemische Zusammensetzung werden ein hoch auflösenden Rasterelektronenmikroskop und ein Transmissionselektronenmikroskop (mit EDX, EELS) eingesetzt. Die Ermittlung der Partikelgrößerverteilung erfolgt durch Photonenkorrelationsspektroskopie. Oberflächeneigenschaften werden über Adsorptions-Desorption ermittelt. Elektrokinetische Messverfahren werden genutzt, die Stabilität der Nanopartikel(-agglomerate) in Körperflüssigkeiten zu bewerten. Dazu sind methodische Entwicklungen notwendig. Die im Projekt aufzufindenen Korrelationen und zu entwickelnden Methoden dienen der Einrichtung eines mit den Projektpartnern zu betreibenden virtuellen akkreditierten Labors zur Bewertung gesundheitlicher Risiken von Nanopartikeln.
Das Projekt "Applizierung des elektrokinetischen Wirkprinzips zur Bewegung von Fluiden in Mikrokühlsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Thermodynamik und Technische Gebäudeausrüstung durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Kühlung Wärme erzeugender elektronischer Baugruppen in Computern oder anderen Bürogeräten(Fax, Kopierer) erfolgt heute in der Mehrheit der Fälle direkt durch Nutzung von Umgebungsluft. Dabei ist eine Belastung dieser Kühlluft mit innerhalb der Geräte emittierten Schadstoffen unvermeidlich. Dies führt zur Beeinträchtigung des Arbeitsklimas und vermehrtem Lüftungs- und damit Heizungsbedarf .Eine Alternative besteht im Einsatz eines geschlossenen Zweiphasen-Kühlkreislaufes bestehend aus Pumpe, Mikroverdampfer und Kondensator, wobei die Umgebungskühlluft - separat geführt - nur mit dem Kondensator in Kontakt kommt und das Gerät ohne Schadstoffbelastung wieder verlassen kann. Fazit Die im Rahmen dieses Projektes bearbeiteten Problemstellungen dienten dem Ziel, thermodynamisch effektive, geschlossene Kühlsysteme für Wärme erzeugende elektronische Bauteile zu entwickeln. Deren Vorteil liegt bei massenhaftem Einsatz in einer Senkung des Energieverbrauches für das Kühlsystem und einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen in Gegenwart von Bürogeräten. Zur Erreichung beider Ziele konnten wesentliche Schritte getan werden, eine Fortführung der Arbeiten ist aufgrund der Komplexität der Materie unerlässlich. Besonders erfreulich ist, dass die Qualifizierung wissenschaftlichen Nachwuchses mit dem Projekt erfolgreich befördert werden konnte.
Das Projekt "Entwicklung von Mikrokühlkreisläufen mit Phasenübergang - Modellierung des Systemverhaltens und Kondensatordesign" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Thermodynamik und Technische Gebäudeausrüstung, Juniorprofesssur für Hochleistungsbauteilkühlung durchgeführt. Der Trend hin zu immer kleiner werdenden mikroelektronischen Bausteinen stellt bereits heute eine große Herausforderung dar. Vor allem die Übertragung großer Wärmestromdichten über kleine Flächen zur Einhaltung vorgegebener Grenztemperaturen erfordert den Einsatz neuer Kühlverfahren. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines innovativen Mikrokühlsystems mit den Komponenten Mikroverdampfer, Kompaktkondensator und elektrokinetische Pumpe. Experimentelle Untersuchungen zum dynamischen Verhalten eines geschlossenen Kühlkreislaufs und zum Wärme- bzw. Phasenübergang in Mikrokanälen stellen den Kern des Projektes dar. Zur Validierung eines theoretischen Berechnungsmodells mit Messdaten wurde ein Versuchsstand konzipiert und aufgebaut. Das optimale Design von Verdampfer und Kondensator spielen hierbei eine besondere Rolle in der Entwicklung. Es konnten erste Messergebnisse gewonnen werden, die den Vorteil einer Zweiphasenströmung verdeutlichen. Den Zwangsumlauf des Kühlfluids soll eine elektrokinetische Pumpe realisieren, deren Entwicklung einen weiteren Schwerpunkt des Projektes darstellt. Anhand ausführlicher experimenteller Untersuchungen konnten die wichtigsten Einflussgrößen auf die Leistungsfähigkeit der Pumpe ermittelt werden.
Das Projekt "Applizierung des elektrokinetischen Wirkprinzips zur Bewegung von Fluiden in Mikrokühlsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebrüder Leonhardt GmbH & Co. KG Blema Kircheis durchgeführt.
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