Das Projekt "Die on-line Extraktion mit Chromatomembran-Zellen bei der Probenvorbereitung fuer automatisierte FIA-Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Fachbereich Chemie, Institut für Anorganische und Analytische Chemie durchgeführt. Die Chromatomembranzelle ist ein neuartiges Manifold zur mikrochemischen Extraktion, das in automatisch arbeitenden Fliesssystemen zur Umweltanalytik eingesetzt werden kann, da das Mischen der Phasen, Einhalten einer ausreichenden Kontaktzeit und das Trennen der Phasen zu einem einzigen Arbeitsschritt reduziert sind. Der Phasenuebergang der zu analysierenden Substanz kann kontinuierlich oder diskontinuierlich unter gleichzeitiger Vorkonzentrierung erfolgen, so dass bei Serienanalysen eine minimale Menge an Loesungen als 'Abfall' anfaellt. Ziel des Forschungsvorhabens ist eine Automatisierung .der Probenvorbereitung zur Steigerung von Geschwindigkeit und Effektivitaet im spurenanalytischen Bereich. Die Chromatomembranzelle besteht aus einem biporoesen Block aus Polytetrafluoraethylen (PTFE), der gleichzeitig Mikroporen (ca. 0,3 Mikrometer im Durchmesser) und Makroporen (ca. 200 Mikrometer im Durchmesser) enthaelt. Wegen ihres Kapillardrucks in Mikroporen koennen polare Fluessigkeiten nur in die Makroporen eindringen, waehrend nichtpolare Loesungsmittel oder Gase die Mikroporen ausfuellen. Ein spezielles Zelldesign erlaubt die voneinander unabhaengige Fuehrung der in Kontakt zu bringenden, miteinander nicht mischbaren Phasen durch die Zelle hindurch. Wegen der grossen Kontaktflaeche von ca. 0,7 m2/cm3 biporoesem PTFE sind die beim Phasenuebergang zu ueberwindenden Wegstrecken so klein, dass kinetische Effekte vernachlaessigbar gering sind, also laengere Kontaktzeiten nicht erforderlich werden. Das Entstehen nicht wieder trennbarer Dispersionen wird durch Kontrolle der Druecke vermieden, mit denen die beiden Phasen der Zelle zugefuehrt werden.
Das Projekt "Entwicklung von Methoden zur weitergehenden Erfassung und Vermeidung von Nebenprodukten bei der Desinfektion von Trinkwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ESWE-Institut für Wasserforschung und Wassertechnologie durchgeführt. In der Spurenanalytik ist fuer mittelfluechtige polare Verbindungen bisher noch keine zufriedenstellende praechromatographische Probenvorbereitungsmethode entwickelt worden: Fuer die Headspace-Methoden sind diese Verbindungen zu wenig, fuer die konventionellen Anreicherungstechniken dagegen zu leicht fluechtig. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuen Anreicherungsverfahrens unter Anwendung der sequentiellen Fluessig/Fluessig-Extraktion fuer den Ultraspurenbereich, das folgende Vorteile bietet: - Hoher Anreicherungsfaktor fuer mittelfluechtige polare Verbindungen - Verringerung des Probevolumen auf 100 ml. Die neu zu entwickelnden Methoden sollen zunaechst zur Bestimmung von vielfaeltigen polaren Desinfektionsnebenprodukten angewendet werden. Diese Verbindungen entstehen neben den Haloformen bei der Trinkwassergewinnung, was seit Mitte der 70er Jahre bekannt ist. Erst das neu zu entwickelnde Probenvorbereitungsverfahren eroeffnet hier die Moeglichkeit einer routinemaessigen qualitativen und quantitativen Bestimmung dieser Verbindungen. Damit koennen ihre Bildung, Entfernbarkeit und Verbreitung untersucht werden - Voraussetzung einer auch in Zukunft sicheren Trinkwasserversorgung.
Das Projekt "Charakterisierung der Extraktionsgleichgewichte von Schwermetallionen mit makrozyklischen Verbindungen vom Typ der (1n)Metacyclophane" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Fachgebiet Radiochemie durchgeführt. Mit Hilfe von massgeschneiderten Extraktionsmitteln sollen Schwermetalle, die in Industrie-Abwaessern enthalten sind, selektiv abgereichert bzw durch Rueckextraktion zurueckgewonnen werden. Dazu wurden neue Makrozyklen synthetisiert und ihr Extraktionsverhalten geprueft. Unter den selektiv extrahierten Metallen sind Palladium, Gold, Transurane und Lanthanide. Bei den Synthesen wurde Wert gelegt auf moeglichst einfache Synthesewege, Reproduzierbarkeit und moegliches scale-up.
Das Projekt "Linear Solvation Energy Relationship zur Auswahl von Loesungsmitteln fuer die Fluessig-Fluessig-Extraktion unter thermodynamischen Gesichtspunkten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. Erweiterung der experimentellen Datenbasis (bezueglich neuer umweltrelevanter Stoffklassen (Kohleoelkomponenten und halogenierte Verbindungen und Verteilungssysteme) fuer die Abschaetzung umweltrelevanter Daten (Loeslichkeiten, Biokonzentrationsfaktoren, Adsorptionskoeffizienten organische Bodenphase/Wasser, u.a.). Datengrundlage zur Abschaetzung des sogenannten 'Umweltschicksals' umweltrelevanter Schadsstoffe, d.h. Ausbreitung chemischer Verbindungen in den Umwelt-Kompartimenten (Atmosphaere, Hydrosphaere, Pedosphaere, Biosphaere etc.). Erkenntnisse ueber die Genauigkeit experimenteller Methoden, und damit Moeglichkeiten zur Einschaetzung der Datengenauigkeit.
Das Projekt "Verfahrenstechnik der Schwermetallionenextraktion in Hohlfasermodulen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Technische Chemie, Lehrstuhl 1 - Mineralölchemie durchgeführt. Es soll der Einsatz des neuartigen Verfahrens der in Hohlfasermodulen gefuehrten nichtdispensiven Fluessig-Fluessig-Extraktion in der Umwelttechnologie zur Entfernung von Schwermetallen aus Spuel- und Abwaessern charakterisiert werden. Das Augenmerk richtet sich auf eine vollstaendige Entfernung von Metallen (d.h. bis unter gegebene Grenzwerte) sowie eine hohe Aufkonzentrierung in einem zweistufigen Extraktions-Reextraktionszyklus. Auf diese Weise wird eine Wiedergewinnung ermoeglicht. Beispielhaft realisiert ist die Abtrennung von Zink (Eingangskonzentration 100 mg/l auf 2 mg/l) bei gleichzeitiger Aufkonzentrierung um einen Faktor 1000 ueber die beiden Stufen Extraktion und Reextraktion. Desweiteren sind die Grundlagen zur Entfernung anderer Schwermetalle (Cadmium, Blei, Kupfer, Nickel) sowie zur selektiven Trennung gelegt. Ein auf der Basis der tatsaechlich ablaufenden physiko-chemischen Prozesse basierendes 'predictive modelling' des Prozesses ermoeglicht die rechnerische Beurteilung der Leistungsfaehigkeit des Verfahrens sowie die Grundlagen fuer ein belastbares scale up.
Das Projekt "Erweiterung der 'Linear Solvation Energy Relationship' zur Auswahl von Loesungsmitteln fuer die Fluessig-Fluessig-Extraktion unter thermodynamischen Gesichtspunkten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik durchgeführt. Die Fluessig-Fluessig-Extraktion ist ein Standardverfahren der thermischen Trenntechnik, das, auch im Zusammenhang mit der zunehmenden Bedeutung der Biotechnologie, in der chemischen, der pharmazeutischen und der lebensmitteltechnischen Industrie von wachsendem Interesse ist. Die Auswahl eines geeigneten Extraktionsmittels ist eines der schwierigsten Probleme beim Entwurf von Extraktionsverfahren. Bei der Auswahl muessen verschiedene, zum Teil sehr unterschiedliche Aspekte beachtet werden, zum Beispiel die Verfuegbarkeit, die Stabilitaet, die Toxizitaet und die Umweltvertraeglichkeit. Zu den wichtigsten Kriterien zaehlt die 'thermodynamische Eignung' eines Stoffes. Bei der thermodynamischen Vorauswahl eines Extraktionsmittels stehen die Selektivitaet dieses Stoffes fuer die Extraktion der interessierenden Komponente aus einem vorgegebenen Loesungsmittel und die mit der Selektivitaet verwandte Kapazitaet des Extrationsmittels im Vordergrund. In einem vorangegangenen Forschungsvorhaben wurde die von Taft und Mitarbeitern zur Korrelation des Oktanol-Wasserverteilungskoeffizienten entwickelte Linear Solvation Energy Relationship (LSER) zu einem Abschaetzverfahren fuer die Selektivitaet eines Loesungsmittels im Hinblick auf die Abtrennung von Komponenten aus waessrigen Loesungen weiterentwickelt. Es zeigte sich, dass - in den untersuchten Faellen - diese Methode den anderen in der Literatur bekannten Verfahren, darunter auch auf der UNIFAC-Methode basierende Beziehungen, ueberlegen ist. Diese Methode soll in diesem Forschungsvorhaben weiterentwickelt werden.
Das Projekt "Rueckgewinnung von Essigsaeure und Furfural aus Abwaessern der Papier- und Zellstoffindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Grundlagen der Verfahrenstechnik und Anlagentechnik durchgeführt. Furfural und Essigsaeure fallen in waessriger Loesung (Abwaesser der Papierindustrie) stets gemeinsam an. Es muss daher versucht werden, selektive Loesungsmittel fuer beide zu finden. Eine Trennung mittels Fluessig-Fluessig-Extraktion ist dann moeglich. Bei einer Verfahrensrealisierung ist eine Abtrennung des Furfurals als erste Spezie vorzuziehen, da man sich weitere Reinigungsschritte weitgehend spart. Fuer die Abtrennung von Furfural haben sich chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie schon lange bekannt, als sehr brauchbar erwiesen. Fuer die nachfolgende Essigsaeuretrennung werden verduennte Amine eingesetzt. Die Entwicklung dieser Loesungsmittel wurde ebenfalls am Institut durchgefuerht. Die Aufarbeitung der beladenen Extraktionsmittel erfolgt destillativ. Die Forschungsarbeiten umfassen die Loesungsmitteloptimierung, Extraktionsversuche in Extraktionskolonnen in Labor- und Pilotanlagen sowie die Erprobung der Loesungsmittelreinigung durch die Destillation. Ausserdem wurden diverse Reinigungsschritte zur Erzielung verkaufsfaehiger Produkte getestet. Das Verfahren ist zum oesterreichischen und zum Europa-Patent angemeldet.
Das Projekt "Abtrennung und Rueckgewinnung von halogenierten Kohlenwasserstoffen aus Industrieabwaessern mittels Fluessig-Fluessig-Extraktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Grundlagen der Verfahrenstechnik und Anlagentechnik durchgeführt. Die Abtrennung der halogenierten Kohlenwasserstoffe aus dem Abwasser wird beim vorgestellten Verfahren mittels Fluessig-Fluessig-Extraktion durchgefuehrt. Die Rueckgewinnung der halogenierten Kohlenwasserstoffe erfolgt durch die destillative Aufarbeitung des beladenen Extraktionsmittels. Das Extraktionsmittel zeigt je nach Art des halogenierten KW einen Verteilungskoeffizienten von 40-900. Durch diesen hohen Verteilungskoeffizienten koennten Phasenverhaeltnisse gefahren werden, die erst durch hydrodynamische Moeglichkeiten der Apparate beschraenkt werden. Die Austrittskonzentration der halogenierten Kohlenwasserstoffe im Abwasser betraegt 1-10 ppm und wird den heutigen Reinigungsvorschriften voll gerecht. Die hohe Siedepunktdifferenz zwischen Extraktionsmittel und halogeniertem KW ermoeglicht eine einfache destillative Trennung mit wenig theoretischen Stufen. Durch das grosse Phasenverhaeltnis bei der Extraktion sind die aufzuarbeitenden Extraktionsmittelmengen sehr gering. Durch das Zusammentreffen der optimalen Wirkungsweise und der guten Recyclingmoeglichkeit ist das Verfahren kostenguenstig einsetzbar.
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