Das Projekt "Aufnahme und Nitrierung von Aromaten in der waessrigen Phase der Troposphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Aerosolforschung durchgeführt. General Information: The overall aim of the proposed project UNARO is to study tropospheric multiphase formation processes of nitroaromatic compounds which have been identified in field measurements of cloud and rain water and some of which are known to be toxic. To reach this aim within UNARO laboratory experiments on uptake and aqueous phase transformation mechanisms will be performed and combined with toxicologic studies in order to evaluate risk to human health. The project in detail focusses on the investigation of: - The uptake of polar aromatic hydrocarbons by aqueous solutions - Nitration reactions with NO3 radicals and nitronium ions in the aqueous phase and their products - Effectiveness of nitroaromatic formation pathways by including results into a two-box model - Toxicology and mutagenic activity of reaction products The chemical processing of organic molecules in aqueous atmospheric droplets is necessarily prefaced by transfer of the organic species from the gas to the aqueous phase. The rate of this transfer is controlled by five processes: 1) gas-phase diffusion to the droplet; 2) transfer across the gas/liquid interface described by the mass accommodation coefficient alpha; 3) liquid phase diffusion away from the interface; 4) reaction in the droplet; 5) gas-liquid phase equilibrium controlled by the Henry's Law coefficient, H. Diffusion is well understood and is readily calculated. Phase transfer, reactions in the droplets and gas-liquid phase equilibrium are of concern in this project. Alpha will be measured for phenol, 4-nitrophenol, p-cresol, 2-nitro-4-methylphenol and benzoic acid. The measurements will be made as a function of temperature and pH and ionic strength effects will also be checked. Experiments will be conducted with scavengers present to determine alpha directly. In order to better understand different pathways where nitration processes may occur within the tropospheric aqueous phase, experimental investigations are planned. - To study nitration reactions by the nitrate radical in aqueous solution. - To study nitration reactions by NO2+ in aqueous solution. - To perform product studies for the development of complete reaction pathways. Relevant nitration reactions to be studies (at various temperatures and ionic strengths) are: 1) Phenol to give nitration products: p-nitrophenol and 2,4-dinitrophenol. 2) p-Cresol to give nitration products: 2-nitro-4-methylphenol and 2,6-dinitro4-methylphenol. 3) Benzoic acid to give the nitration product 3-nitrobenzoic acid. 4) 4-methylbenzoic acid to give the nitration product 3-nitro-4-methylbenzoic acid. Atmospheric efficiency of nitroaromatic formation pathways will be assessed by directly including the measured parameters into a newly developed two-box model, where the gas phase chemistry is described by the RADM2 mechanism and coupled to a complex aqueous phase chemical mechanism. Prime Contractor:Univ. degli Studi di Milano, Dipartimento di Scienze dell'Ambientee del Ter
Das Projekt "Entwicklung neuer und umweltfreundlicher Nitrierverfahren zur Oberflaechenverguetung von Staehlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Degussa GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Entwicklung neuer und umweltfreundlicher Nitrierverfahren zur Oberflaechenverguetung von Staehlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Degussa GmbH durchgeführt. Das Nitrieren in cyanidhaltigen Salzschmelzen hat den Nachteil, das dabei alkalicyanidhaltige Altsalze und Haertereiabwasser anfallen, welche bei unsachgemaesser Handhabung zu einer Gefaehrdung der Umwelt fuehren koennen. Vor kurzem wurde in der Presse ueber einen Skandal in Nordrhein-Westfalen berichtet. Dort waren Behaelter mit cyanidhaltigen Altsalzen auf Muellkippen abgeladen worden. Umweltfreundliche Nitrierverfahren haben sich bisher wegen wirtschaftlicher und technologischer Nachteile nicht durchgesetzt. Eine umfangreiche Verfahrensentwicklung auf diesem Gebiet waere wuenschenswert. Mit dem vorgesehenen Entwicklungsvorhaben werden zwei Ziele verfolgt: - Es soll untersucht werden, ob es moeglich ist, die bisher unwirtschaftlichen Gasnitrierverfahren durch eine Verfahrenskombination mit der Fliessbett-Technologie wirtschaftlicher zu machen. - Es wird angestrebt, die Umweltgefaehrdung beim Nitrieren in Salzschmelzen zu eliminieren. Dieses Ziel soll entweder durch Entwicklung von Nitrierbaedern aus nicht giftigen Salzen oder durch Abwandlung des Verfahrens zu einem Kreislauf mit Wiederaufarbeitung ohne Altsalzanfall erreicht werden. Beide Varianten sollen bezueglich ihres technologischen und wirtschaftlichen Potentials verglichen und das aussichtsreichere Verfahren bis zur halbtechnischen Reife entwickelt und in anwendungstechnischen Untersuchungen mit Stahlherstellern und Firmen des Maschinenbaues erprobt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Hocheffiziente Steuer- und Auswerteeinheit für ein VIPA-Detektionssystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von neoplas control GmbH durchgeführt. Die Vorteile in Bezug auf Umweltbelastung, Ressourcenausnutzung und Auswahl behandelbarer Materialien von Plasma-gestützten Nitrierverfahren (PN) haben bisher kaum zu einer technischen Relevanz in der industriellen Anwendung gegenüber dem gängigen Gasnitrieren geführt. Wesentliche Gründe dafür liegen in einer bisher fehlenden kennzahlgesteuerten Prozessführung der in der Regel komplexeren Prozesse während des PN. Das Vorhaben InPro-F hat zum Ziel, mit der Entwicklung einer auf optischen Frequenzkammsystemen basierenden Prozessüberwachung und -steuerung für die Verfahren des PN einen Technologiesprung und damit eine signifikant bessere Marktakzeptanz zu erreichen. Die Notwendigkeit der spektral aufgelösten Detektion aller instantan erzeugten Emissionswellenlängen macht den Einsatz hoch spezialisierter Lösungen erforderlich, was im Rahmen des Projekts mittels eines sog. VIPA-Detektionssystems realisiert wird. Im Teilvorhaben 'Hocheffiziente Steuer- und Auswerteeinheit für ein VIPA-Detektionssystem' erfolgt die Entwicklung von Softwareroutinen, welche die Detektorsignale in Echtzeit verarbeiten. Es soll nachgewiesen werden, dass dies im Gesamtsystem die Konzentrationsbestimmung der wesentlichen prozessrelevanten molekularen Spezies in-situ ermöglicht und darauf basierend eine Prozessüberwachung und -steuerung unter industriellen Randbedingungen realisiert werden kann.
Das Projekt "Hochtemperaturstabilität zweiphasiger Cr-Ge-Si-Legierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Ein höherer Wirkungsgrad von Verbrennungsmaschinen ist der treibende Faktor dafür, immer hitzeresistentere Werkstoffe zu entwickeln, damit die Prozessparameter Druck und Temperatur weiter erhöht werden können. Auf diese Weise können niedrigere CO2-Emissionen und ein geringerer Kraftstoffverbrauch erzielt werden. Diese Motivation treibt die Werkstoffwissenschaftler seit langem an, bekannte Legierungssysteme weiter zu optimieren und neue Werkstoffe für noch höhere Temperaturen zu untersuchen. Nickelbasislegierungen wurden aus diesem Grund über die letzten 60 Jahre immer weiter optimiert. Dies führte zu komplexen Legierungssystemen mit mehr als 10 Legierungselementen und einer optimierten Mikrostruktur, so dass diese Systeme heute bis ca. 1150 Grad Celsius eingesetzt werden können. Zwar bieten Nickelbasislegierungen eine sehr gute Kombination aus hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei hohen und niedrigen Temperaturen sowie einer guten Oxidationsbeständigkeit. Die Einsatztemperatur liegt jedoch bereits heute nahe dem Schmelzpunkt von Nickel und damit nahe an der absoluten Grenze. Allerdings könnte durch eine Erhöhung der Einsatztemperaturen über die Grenze der Nickelbasiswerkstoffe hinaus die Effizienz vieler Prozesse weiter gesteigert werden. Chrombasislegierungen können bei Temperaturen eingesetzt werden, bei denen Nickelbasiswerkstoffe bereits aufschmelzen. Sie bieten ein vorteilhaftes Oxidationsverhalten, niedrigere Dichten als Nickelbasiswerkstoffe und eine hohe Verfügbarkeit. Besonders die extreme Anfälligkeit für Nitrierung bei hohen Temperaturen hat jedoch dazu geführt, dass bisher nur wenig an Chrombasislegierungen für extrem hohe Temperaturen geforscht wurde. Weitere Herausforderungen bei Chrombasislegierungen stellen die Zähigkeit bei Raumtemperatur sowie der eingeschränkte Oxidationswiderstand bei sehr hohen Temperaturen dar, wenn die Verdampfung von Chromoxid eine Rolle zu spielen beginnt. Die meisten Arbeiten bezogen sich in der Vergangenheit darauf, die mechanischen Eigenschaften und das Hochtemperaturverhalten von Chrombasislegierungen durch Mikro- oder Makrolegieren mit verschiedenen Elementen zu verbessern. Auf diese Weise konnten einige Nachteile wie etwa die geringe Raumtemperaturduktilität bereits deutlich verbessert werden. In den meisten Fällen wurden in der Literatur solche Systeme beschrieben, bei denen sich das Gefüge bei der Erstarrung direkt einstellt und aus einer vergleichsweise zähen Cr-Mischkristallphase zusammen mit einer intermetallischen Phase besteht. Derartige 'in-situ composites' stellen zum Beispiel die Chrom (Mischkristall, MK)-Lavesphasenlegierungen (CrMK-Cr2X; X=Nb,Zr,Ta,Hf) oder das System Chrom-A15-Phase (CrMK-Cr3Si) dar. (Text gekürzt)
Das Projekt "Untersuchungen zur Unterdrückung der Nitritoxidation bei Nitifikation mit intermittierender Belüftung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik durchgeführt. Die Verkürzung der Nitrifikation/Denitrifikation auf der Ebene der Zwischenstufe des Nitrits sowie Verfahren zur autotrophen Stickstoffentfernung ermöglichen eine deutliche Kostenreduzierung für die biologische Abwasserreinigung hochstickstoffhaltiger Abwässer mit geringem Gehalt an organischem Kohlenstoff. Als erster Prozessschritt ist eine stabile Nitrifikation bis zum Nitrit und nicht bis zum Nitrat die Voraussetzung für die weiteren biologischen Umsetzungsprozesse dieser Verfahren. Ziel des Forschungsvorhabens ist, die Mechanismen zu erkunden, die die Oxidation von Nitrit zu Nitrat bei Nitrifikation unter wechselweise aeroben und anoxischen Milieubedingungen verhindern. Dazu soll gezielt eine Kombination von mathematischer Model-lierung/Simulation und labortechnischer Experimente angewendet werden. Die Modellierung bietet die Möglichkeit, die komplexen Zusammenhänge zwischen verschiedenen Randbedin-gungen und deren Auswirkungen sowie Wechselwirkungen abzubilden. Darüber hinaus ermög-licht die Verknüpfung von Modellierung und labortechnischen Experimenten sowohl eine mo-delltechnische Versuchsplanung der labortechnischen Experimente als auch einen Abgleich von Modell und Experimenten. Die Mechanismen, die die Unterdrückung der Nitritoxidation bei intermittierender Belüftung herbeiführen, sollen abschließend im Modell abgebildet werden.
Das Projekt "Einfluss partikulaerer organischer Wasserinhaltsstoffe auf die Ozonwirkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung durchgeführt. Das Vorhaben gilt den Untersuchungen von Trichlornitromethan bei der Wasseraufbereitung. Dabei sollten besonders die Bildungsbedingungen des Trichlornitromethans sowie die chemischen Parameter fuer die Nitrierung untersucht werden, um Bedingungen zu ergruenden, wie die Bildung des toxischen Stoffes bei der Aufbereitung vermieden werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: Die energie- und medieneffiziente Wärmebehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IVA Industrieöfen GmbH durchgeführt. Im Verbundvorhaben Eta-Fabrik soll durch die Entwicklung von innovativen Einzeltechnologien und die technische Integration und Vernetzung dieser mit dem Fabrikgebäude gegenüber konventioneller Technologie der Energiebedarf in der industriellen Fertigung um 40Prozent gesenkt werden. Das Teilprojekt energie- und medieneffiziente Wärmebehandlung verfolgt das Ziel der Entwicklung eines effizienteren Nitrier-/Nitrocarburierprozesses, der gekennzeichnet ist durch: A. Prozessverkürzung: - Temperaturführung - Nitrierkennzahlregelung B. Verbrauchsminimierung:- Kennzahlregelung- Gasrückgewinnung: C. Emissionsverringerung: D. Qualitätssicherung und -steigerung: Die gewonnen Erkenntnisse fließen in die Auslegung und Konstruktion von Wärmebehandlungsöfen ein und sollen in Form einer Demonstratoranlage im Rahmen der 'eta-Fabrik' umgesetzt werden. IVA Industrieöfen fertigt einen Industrieofen mit Retorte zum Nitrieren, der anschließend energetisch vermessen wird. Aus der Zusammenarbeit mit den Projektpartnern IWT Bremen, ZAE Bayern und PTW TU Darmstadt gewonnene Erkenntnisse zur Steigerung der Energieeffizienz werden an der Anlage umgesetzt und erprobt. Ziel der /VA Industrieöfen ist, neue Energieeffizienzpotenziale zu identifizieren, um hierauf basierend Produktneuentwicklungen auszuwählen.
Das Projekt "Entwicklung und Untersuchung des Niederdruck-Carbonitrierens zur Großserienreife - CarboNit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut, Bereich Gas, Erdöl und Kohle durchgeführt. Es sollen die Einflüsse der wichtigsten Prozessparameter beim Carbonitrieren von Stahl auf die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten und deren mögliche Beseitigung in einer katalytischen Abgasnachbehandlung untersucht werden. Die Einflüsse der Prozessparameter auf die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten sollen an einer vom DVGW zu mietenden halbtechnischen Vakuumapparatur untersucht werden. Für die Untersuchung der katalytischen Abgasbehandlung ist die Erweiterung einer am Institut vorhandenen Anlage geplant. Im gesamten Vorhaben ist eine weitreichende Zusammenarbeit mit den beteiligten Projektpartnern geplant. Zunächst wird die Thermowaage (TG) zur Untersuchung des Carbonitrierens umgebaut, parallel dazu geeignete Stickstoffdonatoren theoretisch identifiziert und diese danach experimentell validiert. Versuchsbegleitend werden die Gasphasenreaktionen beim Carbonitrieren modelliert. Danach wird die Vakuumapparatur (VA) für das Carbonitrieren umgebaut, der Katalysatorteststand integriert und der geeignete Druckbereich identifiziert. Parallel hierzu wird eine vorhandene Apparatur zur Bestimmung der kinetischen Daten für das Carbonitrieren umgebaut und danach die reaktionskinetischen Daten bestimmt. Gleichzeitig werden zur Validierung des Modells der Gasphasenreaktionen Untersuchungen in der VA und der TG durchgeführt und mit den Simulationsergebnissen verglichen. Anschließend werden geeignete Katalysatorsysteme ausgewählt und ihre Aktivität zur Abgasreinigung untersucht. Die Ergebnisse können für sämtliche Industriezweige nützlich sein, die sich mit dem Carbonitrieren von Stahl befassen. Dazu gehören Anlagenbetreiber, Ofenbauer, Gasversorger und Regelungstechniker. Außerdem könnten neue Erkenntnisse im Bereich der Material- und Bauteilentwicklung gewonnen werden. Einige potentielle Nutzer sind Projektpartner. Andere Nutzer werden über Vorträge/Veröffentlichungen informiert, evtl. werden auch Patente angemeldet, die Betreiber von Härtereianlagen nutzen können.
Das Projekt "Entwicklung und Untersuchung des Niederdruck-Carbonitrierens zur Großserienreife - CarboNit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Institut für Werkstofftechnik an der Universität Bremen durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, das Wärmebehandlungsverfahren Niederdruck-Carbonitrieren von Stahlbauteilen zur großtechnischen Serienreife zu führen. Mit Hilfe dieses vielversprechenden Verfahrens kann mit klassischen Einsatzstählen höchste mechanische Beanspruchbarkeit erreicht werden. Hierdurch würde in Zukunft eine höhere Leistungsdichte z. B. kostengünstigere und energieeffizientere Motorengenerationen ermöglicht werden, wodurch der Schadstoff- und CO2-Ausstoss im Verkehr signifikant reduziert werden kann. Dazu ist es notwendig, die thermodynamischen, reaktionstechnischen und metallurgischen Grundlagen zu erarbeiten. Des Weiteren müssen die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und den resultierenden Materialeigenschaften wissenschaftlich untersucht und im Vergleich mit konventionellen Verfahren evaluiert werden. Das Verfahren wird am IWT-Bremen bezüglich der anlagentechnischen Voraussetzungen untersucht. Anschließend erfolgt die Erprobung des Verfahrens auf Prozessfähigkeit. Der Einfluss verschiedener Wärmebehandlungsparameter auf die Materialeigenschaften wird in systematischen Variationen untersucht. Die gewonnen Erkenntnisse bezüglich der Elementverteilung, der resultierenden Mikrostruktur und der Festigkeit der Randschicht werden in Wöhlerversuchen betrachtet. Durch eine Gegenüberstellung der Schwingfestigkeit mit Gascarbonitrierten und -aufgekohlten sowie Niederdruckaufgekohlten Proben wird eine Potenzialanalyse Durchgeführt. Durch das Schließen von Lücken im Prozessverständnis des Niederdruck-Carbonitrierens kann es direkten Eingang in die industrielle Praxis kleiner und mittlerer Unternehmen nehmen. Die Verbreitung der Erkenntnisse an andere Industrieunternehmen wird in Form von Anwenderseminaren erreicht. Hierbei werden die Kontakte der beteiligten Partner in unterschiedlichen Gremien (AWT, FVA) genutzt, um gezielt zu informieren. Weiterhin werden die gewonnen Erkenntnisse in Lehrveranstaltungen an der Universität einfließen.
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