Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Freisetzung von Phosphorwasserstoff bei der Oberflächenreinigung von Aluminiumteilen Dipl.-Chem. Hubert Faller Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Ott OChR Ulrich Wurster* *Korrespondenzadresse: Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Referat Arbeitsschutz/Chemikalien Postfach 210752 76157 Karlsruhe Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Referat Arbeitsschutz/Chemikalien Postfach 210752 76157 Karlsruhe 2 Freisetzung von Phosphorwasserstoff bei der Oberflächenreinigung von Aluminiumteilen Zusammenfassung Die Entstehung von Phosphorwasserstoff (Phosphin , PH3) in relevanten Konzentrationen aus phosphathaltiger alka- lischer Reinigungslösung bei der Reinigung von Alumini- umteilen in einer handelsüblichen Industriespülmaschine unter üblichen Betriebsbedingungen konnte nachgewie- sen werden. Im stark alkalischen Milieu wird offenbar Phosphat des Reinigers im Kontakt mit Aluminium reduziert. Die für Phosphorwasserstoff existierende Maximale Ar- beitsplatz Konzentration (MAK-Wert) von 0,15 mg/m³ (0,1 ppm) kann hierbei zeitweise überschritten werden – ent- sprechende Arbeitsschutzmaßnahmen sind deshalb zu beachten. 1 Einleitung Beim Entladen einer Spülmaschine, die zur Reinigung von Aluminiumblechen eingesetzt wurde, klagte der Maschi- nenbediener über starkes Unwohlsein mit Schwindelgefühl und Atembeschwerden. Es wurde eine intensivmedizini- sche Behandlung nötig und ein ”Reizgasinhalationstrau- ma” diagnostiziert. Mitarbeiter hatten schon vor diesem Unfallereignis mehr- fach über einen carbidähnlichen Geruch (nach Knoblauch) beim Betrieb der Spülmaschine berichtet - ein Zusammen- hang mit einer möglichen Entwicklung von Phosphorwas- serstoff während des Reinigungsvorganges wurde jedoch zunächst nicht in Betracht gezogen. Aufgrund des auch bei dem Arbeitsunfall deutlich wahr- nehmbaren Geruches sollte auf Anforderung des zu- ständigen Staatlichen Gewerbeaufsichtsamtes durch Untersuchungen der Landesanstalt für Umweltschutz Ba- den-Württemberg (LfU) geklärt werden, ob bei dem ange- wendeten Oberflächenreinigungsprozess unter den übli- chen Betriebsbedingungen (Aluminiumbleche, alkalischer Phosphatreiniger, Temperatur ca. 60 °C) möglicherweise eine Freisetzung von PH3 (oder anderer Gefahrstoffe) statt- gefunden haben könnte. 2 Toxikologie von Phosphorwasserstoff Phosphorwasserstoff ist in die Kategorie I der lokal rei- zenden Stoffe eingeteilt, so dass der MAK-Wert von 0,1 ppm zu keinem Zeitpunkt überschritten werden soll (Über- schreitungsfaktor =1=) [1]. Phosphorwasserstoff ist ein hochgiftiges Gas mit Wir- kung auf wichtige Zellenzyme („Stoffwechselgift“), das bei akuter Vergiftung unter den Anzeichen der inneren Ersti- ckung zum Tode führen kann. Nach Inhalation ist ein to- xisches Lungenödem möglich. Dabei treten bei mittle- ren Konzentrationen (10 bis 100 ppm; Expositionszeit 0,5 bis 1 h) meist erst nach Stunden Vergiftungserschei- nungen auf. Bei Expositionszeiten von sechs Stunden sind schon 7 ppm wirksam. LfU Eine chronische Vergiftung ist nicht möglich, da im Orga- nismus üblicherweise eine Entgiftung kleiner Konzentrati- onen bis 2,5 ppm erfolgt [2]. Die Geruchsschwelle für die Phosphorwasserstoffwahr- nehmung liegt mit ca. 0,02 ppm [4] unter dem derzeit gülti- gen MAK-Wert von 0,1 ppm. 3 Beschreibung des Reinigungsverfahren Die Reinigung von Aluminiumblechen erfolgt im vorlie- genden Fall in einer handelsüblichen Industriespülma- schine. Die Reinigungslösung wird aus einem Spültank bei einer Solltemperatur von 55 bis 60 °C über 18 Düsen von unten auf die zu reinigendem Teile sprüht. Das Reini- gungsprogramm dauert fünf Minuten, wobei in der letzten Minute das Spülgut mit demineralisiertem Wasser nach- gespült wird. Ein Nachdosieren des Reinigerkonzentrates ist nach jedem Spülprozess erforderlich, da ein Teil des Spültankinhaltes während der Nachspülphase durch das demineralisierte Wasser ersetzt wird. Eine Dosiereinrich- tung soll gewährleisten, dass die empfohlene Konzentra- tion des Reinigerkonzentrates von ca. 4 g/l bei allen Spül- vorgängen in der Reinigungslösung konstant bleibt. Damit wird ein mittlerer pH-Wert von 10,8 erreicht (Mittelwert der Messwerte aus neun Spülvorgängen). Die Zusammensetzung des unverdünnten Reinigerkon- zentrats laut Sicherheitsdatenblatt ist in Tabelle 1 wieder- gegeben. Tabelle 1: Zusammensetzung eines Reinigerkonzentrats Stoff Anteil in Gew.-% Kaliumhydroxid1–5 Phosphate15 – 30 Alkalisilikate> 10 Amphotere Tenside<5 pH-Wert14 Die zu reinigenden Aluminiumbleche bestehen aus den Legierungen AlMg1 und AlMg3 eingesetzt, die sich im we- sentlichen durch ihren Anteil von ca. 1 bzw. 3 Gew.-% Ma- gnesium unterscheiden. Der Summenanteil anderer Ele- mente (somit auch der Gehalt an Phosphor) ist mit < 0,05 Gew.-% spezifiziert. 4 Phosphorwasserstoff- Entstehung 4.1 Phosphorquelle Für eine potenzielle Phosphorwasserstoff-Freisetzung in der Industriespülmaschine war zunächst die Herkunft des Phosphors zu klären. Bei einer typischen Beladung der Spülmaschine mit 30 Aluminiumblechen (Masse ca. 230 g; Oberfläche ca. 80 cm²) ergibt sich eine Gesamtmasse von LfU Freisetzung von Phosphorwasserstoff bei der Oberflächenreinigung von Aluminiumteilen ca. 6,9 kg. Darin können entsprechend der Spezifikation max. 3,5 g Phosphor enthalten sein, die jedoch nur zu ei- nem kleinen Teil (an der Blechoberfläche) für eine Reakti- on zur Verfügung stehen können. Bei einer gemessenen Aluminiumkonzentration von max. 10 mg/l in der Reinigungslösung (ca. 80 l) dürf- ten insgesamt nur ca. 0,4 mg Phosphor aus den Aluminiumblechen gelöst worden sein. Bei einer Reinigerkonzentration von ca. 4 g/l in der Rei- nigungslösung ergibt sich aus dem Gehalt an Phospha- ten eine Sollkonzentration von ca. 0,2 g/l Phosphor in der Reinigungslösung. In einer Maschinenfüllung dieser Rei- nigungslösung liegt somit eine Phosphormenge von 16 g vor. Dieser Phosphor steht für Reaktionen zur Verfügung und wird ständig nachdosiert – die dominierende Phos- phorquelle während des Spülprozesses ist demnach das Phosphat aus dem Reiniger. 4.2 Redoxreaktion Als starkes Reduktionsmittel für die Reduktion von Phos- phat zu Phosphorwasserstoff kommt Wasserstoff (”in sta- tu nascendi”) in Frage, der aus der Reaktion von Alumini- um mit der Reinigungslösung bei hohem pH-Wert stammt. Da bei kleinen wie bei hohen pH-Werten die Oxidschutz- schicht des Aluminiums nicht beständig ist, wird Alumini- um bei alkalischen Bedingungen unter Wasserstoffent- wicklung als Aluminat gelöst [1; 4; 5]. Nur im Bereich von 3 4,5 < pH < 8,5 ist die schützende Schutzschicht weitge- hend unlöslich (sieheBild 1). Wesentliche Faktoren für die Reaktion dürften aber, neben Reaktionszeit, pH-Wert und Konzentration von Fremdio- nen [6], die Reaktionstemperatur sein, da Phosphorwas- serstoff in einer endothermen Reaktion gebildet wird [4]. Bei pH-Werten im alkalischen Bereich kann durch Zusatz von Inhibitoren (z.B.: Alkalisilikate) der Angriff gehemmt werden [7]. In Bild 1 ist für die üblichen Betriebsbedingungen (pH ? 11; Temperatur ca. 60 °C; Aluminiumkonzentration in der Reinigungslösung von ca. 3,5 mg/l) die überschlägig er- mittelte flächenbezogene Massenverlustrate des Reini- gungsprozesses aufgetragen. Der Punkt liegt oberhalb des eingezeichneten Kurvenastes, da bei erhöhter Tem- peratur gearbeitet wird. 4.3 MAK-Wert-Überschreitung: Zum Erreichen des für Phosphorwasserstoff festgeleg- ten MAK-Wertes von 0,1 ppm im nur ca. 0,4 m³ großen Spülraum der Maschine sind nur 0,06 mg PH3 erforder- lich. Ein Vergleich mit der tatsächlichen in der Reinigungs- lösung vorhandenen Phosphormasse zeigt, dass ein mehr als 105-facher Überschuss an verfügbarem Phosphor bei Solldosierung des Reinigerkonzentrates vorhanden ist. Ein nur geringfügiges Ausmaß der o.g. Redoxreaktion dürfte demnach ausreichen, um relevante PH3-Konzentrationen im Bereich des MAK-Wertes im Spülraum zu erreichen. flächenbezogene Massenverlustrate [g°m-2°h-1] 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 2 4 6 8 10 12 pH-Wert Abbildung 1: Einfluss des pH-Wertes auf die flächenbezogene Massenverlustrate für die Aluminiumoxidschutzschicht (Daten aus [5]). Der eingetra- gene Punkt zeigt die überschlägig ermittelte Massenverlustrate im Reinigungsprozess bei den üblichen Betriebsbedingungen.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung der Förder- und Zuführtechnik zum Reaktor und mathematische Prozessmodellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Professur Förder- und Materialflusstechnik durchgeführt. Das Verbundprojekt MEPROREC umfasst die Entwicklung eines neuen mechanisch-chemischen Verfahrens zum Recycling von PUR-Schaumstoffen bei Reaktionstemperaturen unter 165 Grad C und zeitgleich hohen Umsetzungsgeschwindigkeiten. Ziel ist es, ein Polyol in sehr hoher Qualität aus Schaumstoffabfällen herzustellen, welches zu neuen Schaumstoffen verarbeitet werden kann. Hierbei sollen ähnliche Eigenschaften im Vergleich zu Schaumstoffen aus ursprünglichem Polyol erreicht werden. Der neuartige Prozess zeichnet sich durch eine hohe Effizienz aus und leistet einen Beitrag zum Recyceln von PUR-Schaumstoffen. Im Rahmen des Verbundprojektes werden experimentelle Untersuchungen in einem 1 L-Reaktor, einer Kleinanlage mit 10 L-Reaktor und einer Pilotanlage mit 1 m³-Reaktor durchgeführt. Die Entwicklung und Optimierung der Anlagen sind Bestandteil des Gesamtvorhabens. Hierbei liegt der Fokus im Teilprojekt des Ast. auf der Zuführung von Schaumstoffabfällen in die Reaktoren und deren anschließende Zerkleinerung in Kombination einer Homogenisierung des Reaktionsgemisches durch ein geeignetes Rührwerk. Dabei sind spezifische konstruktive und verfahrenstechnische Anforderungen zu berücksichtigen. Für die Zuführung sind ein Förderer und eine innovative Schleuse zur Beschickung der Reaktoren zu entwickeln. Die Schleuse soll gasdicht sein und große Masseströme realisieren. Es dürfen keine umweltschädlichen Gase aus den Reaktoren austreten und kein Sauerstoff in die Reaktoren eindringen. Durch die Methode der stufenweisen Vergrößerung der Reaktoren im Projektverlauf können die Füllmengen und Durchsätze gesteigert werden. Durch das Up-Scaling ist es möglich, Einflussfaktoren bei der Durchsatzsteigerung zu bestimmen und Anpassungen am Prozess vorzunehmen. Begleitend erfolgt durch den Ast. die Entwicklung eines mathematischen Modells mit Parametern zur Beschreibung des Prozesses. Dieses kann zukünftig für die Auslegung von PUR-Recyclinganlagen mit anderen Reaktorgrößen herangezogen werden.
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Vergasung von Biomasse nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Air Liquide Global E&C Solutions Germany GmbH durchgeführt. Klassifizierung und physikalisch-chemische Charakterisierung der Einsatzstoffe (Ermittlung von Grunddaten). Durchfuehrung von Foerderversuchen mit verschiedenen Einsatzstoffen. Vergasungsversuche in einer zirkulierenden Wirbelschicht. Dabei Variation der Einsatzstoffe, der Feuchte derselben und der Reaktionstemperatur. Durchfuehrung von Langzeitversuchen zur Demonstration der Verfuegbarkeit des Verfahrens bei optimalen Betriebsbedingungen. Entwurf eines Verfahrensschemas zur Produktion von niederkalorigem Heizgas auf der Basis der Versuchsergebnisse.
Das Projekt "Skalierbare Erzeugung regenerativer flüssiger Kraftstoffe mit Niedertemperatur-Mikrowellen-Plasma (Plasma2X)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Polymer Reactor Technology GmbH durchgeführt. Methanol wird als Kraftstoff, als Energiespeicher für Wasserstoff und für die dezentrale, bedarfsorientierte Wärme- und Elektroenergiegewinnung zukünftig sehr an Bedeutung gewinnen. Im hier vorgestellten Projekt wird Synthesegas aus Biogas für die Methanolsynthese energetisch günstig durch Plasmolyse erzeugt. Dabei erfordern die lokal unterschiedlichen Bio-Gaszusammensetzungen ebenso wie die lokal unterschiedlich produzierten Gasmengen eine spezifische Anpassung der nachgelagerten Methanolsynthese. Dies betrifft insbesondere die Katalysatorstandzeiten, die Qualität des erzeugten Methanols und die Dynamik der Prozessführung in drei wesentlichen Prozessen der Methanolherstellung: Slurry, Trick Lebed und heterogene Gaskatalyse. Mithin stehen Bau und experimentelle Erprobung eines flexiblen Reaktors für die Methanolsynthese auf Basis von Plasma lytisch hergestelltem Synthesegas (PLASMAGAS) aus Biogas im Fokus des Teilprojektes METHANOL. Der vorgeschlagene, modulare Reaktor (MPLR = Multi-Purpose-Loop-Reaktor) ist für alle drei oben genannten Verfahren mit wenig Umbauaufwand bis zu 3kg/h Methanolproduktion einsetzbar und ermöglicht eine Temperaturkontrolle durch alternierend einsetzbare Reaktions- und Kühl/Heiz-Module. Nach einer Erprobung unter Verwendung von künstlich gemischtem SYNGAS, die auch die Untersuchung der Einflüsse von Reaktionstemperatur (bis zu 280°C) , Druck (50 bis 100bar) und Verweilzeit einbezieht, erfolgt die Untersuchung von Reaktorleistung und Produktqualität bei Einsatz des PLASMAGASES. Abschließend erfolgt ein Vergleich mit der heterogen-gaskatalytischen Methanolsynthese unter Einsatz von PLASMAGAS im CARBON2CHEM-Reaktor des Fraunhofer Institutes. Abschließend wird der optimale MPLR entsprechend der im Projekt PLASMA2X verfügbaren Biogasmenge und -qualität konfiguriert und in die Gesamtanlage integriert.
Das Projekt "Entwicklung eines kontinuierlichen Kurzzeitmessverfahrens fuer die Konzentration biochemisch abbaubarer Wasserinhaltsstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 10 Verfahrenstechnik, Institut für Chemieingenieurtechnik durchgeführt. Durch Wahl geeigneter Werte fuer Bakterienkonzentration, Reaktionstemperatur, Sauerstoffeintrag und Reaktorbauform soll der biochemische Substratabbau in einer kontinuierlich durchstroemten Messzelle so beschleunigt werden, dass er in einer Stunde nahezu vollstaendig erfolgt. Aus der gasanalytisch gemessenen Sauerstoffkonzentrationsdifferenz des Gases wird in erster Naeherung auf die abgebaute Substratmenge und damit auf die Eintrittssubstratkonzentration geschlossen. Das entwickelte Verfahren eignet sich darueberhinaus auch fuer reaktionskinetische Untersuchungen zur biologischen Abwasserreinigung.
Das Projekt "Waermeuebergang in blasenbildenden Wirbelschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik durchgeführt. Die Waermeuebertragung an feinkoernigen Feststoffen kann in blasenbildenden Wirbelschichten erfolgen. Derartige Waermetauscher werden z.B. bei der Verbrennung von Kohle eingesetzt. Zur Einhaltung bestimmter Emissionsgrenzwerte muss die Temperatur der eingesetzten Feststoffpartikeln gezielt eingestellt werden. Dies erfordert eine eingehende Kenntnis ueber den vorliegenden Waermeuebertragungsmechanismus, damit physikalisch sinnvolle Korrelationen fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden koennen. Derartige Korrelationen sind dann auch fuer geaenderte Stoffsysteme anwendbar, wie sie z.B. in Gas-Feststoff-Reaktoren auftreten. In solchen Reaktoren muss ebenfalls, je nach vorliegenden Reaktionstyp, Waerme zu- oder abgefuehrt werden, um die gewuenschte Reaktionstemperatur einzustellen. Im Forschungsvorhaben wurden an blasenbildenden druckaufgeladenen Wirbelschichten Waermeuebertragungsuntersuchungen durchgefuehrt und das Bewegungsverhalten der Feststoffpartikeln an der Waermetauscherwand analysiert. Basierend auf diesen Untersuchungen konnte fuer einen weiten Bereich von Gas-Feststoff-Kombinationen eine Korrelation fuer den Waermeuebergangskoeffizienten erstellt werden.
Das Projekt "Thermische Filterstaubentgiftung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Asea Brown Boveri Kraftwerke AG durchgeführt. Filterasche aus Elektrofiltern von Verbrennungsanlagen ist giftig, da loesliche Schwermetallverbindungen, sowie Dioxine und Furane enthalten sind. Bei der thermischen Filterstaubentgiftung von Asea Brown Boveri wird die Filterasche in einem elektrisch beheizten Ofen erhitzt. Dabei verschmilzt der sandaehnliche Filterstaub oberhalb von 1200 GradC zu einem Glas, das aus dem Ofen ausgetragen wird. Die Auslaugraten von diesem Glas liegen deutlich unter den Grenzwerten der Abwassernorm. Die Schwermetallverbindungen dampfen bei der hohen Temperatur ab und werden nach Quenchen mit viel Kaltluft auf einem Schlauchfilter abgeschieden. Eine Rueckgewinnung der Schwermetalle aus dieser Fraktion ist moeglich. Dioxine und Furane werden thermisch zerstoert und nicht wieder gebildet.
Das Projekt "FH-Impuls 2016 I: MEDEA- Methan-Dekarbonisierung mittels Mikrowellen Niedertemperatur-Plasmacracking" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Competence Center Erneuerbare Energien und Energieeffizienz durchgeführt. Wasserstoff wird wegen seiner CO2 freien Verbrennung ein wichtiger Bestandteil einer zukünftigen Energieversorgung. Die Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von H2 ist wegen der hohen Bindungsenthalpien zwischen Wasserstoff und Sauerstoff energetisch sehr aufwändig. Dies verhindert aktuell die Konkurrenzfähigkeit der Elektrolyse gegenüber dem traditionellen Steamreforming. Steamreforming von CH4 nutzt die geringere Bindungsenthalpie von Wasserstoff in CH4, ist aber mit hohen CO2 Emissionen verbunden. Alternative Verfahren zur CO2-Emissionsfreien Herstellung von H2 aus CH4 durch pyrolytische Prozesse sind in den vergangenen Jahren entwickelt worden, haben aber aufgrund der für die Pyrolyse notwendigen hohen Reaktionstemperaturen eine Reihe verfahrenstechnischer Nachteile (z.B. geringe Energieeffizienz). Diese Lücke soll das hier avisierte Vorhaben durch Aufbau und Erprobung einer Anlage zum kalten Plasmacracking schließen. Zentraler Gegenstand des Vorhabens ist der Aufbau, die Inbetriebnahme sowie die verfahrenstechnische Evaluierung dieser neuartigen Anlage zur CO2 neutralen und energieeffizienten H2 Gewinnung aus CH4 mittels Cracking durch Mikrowellenplasma. Mit Hilfe des Plasmacrackingverfahrens, als einer neuartigen Brückentechnologie zur H2 Gewinnung aus CH4, könnten kurzfristig sehr kostengünstig große Mengen CO2 neutralen Wasserstoff zur Verfügung gestellt werden.
Das Projekt "Verwendung biobasierter Lactone zur Herstellung von formaldehydfreien, emissionsarmen und biologisch abbaubaren Aminoplastharzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut durchgeführt. DegrAmin befasst sich mit der Entwicklung von formaldehydfreien, emissionsarmen und biologisch abbaubaren Aminoplastharzen unter Verwendung von biobasierten Lactonen. Herkömmliche Aminoplastharze werden durch Umsetzung einer Aminokomponente -Melamin und/oder Harnstoff- mit Formaldehyd hergestellt. Diese Harze werden unter anderem zur Imprägnierung von Dekorfolien und- papieren im Möbelbereich und als Klebstoffe für Holzwerkstoffe z.B. Oriented Strand Boards (OSB), Spanplatten oder mitteldichte-Holzfaserplatten MDF-Platten eingesetzt. Formaldehyd ist mittlerweile als krebserregend eingestuft, weshalb seine Verwendung bedenklich ist und entsprechende Produkte strengen Emissionsregularien unterliegen. Der Forschungsansatz in diesem Projekt besteht daher darin das Formaldehyd durch eine biobasierte Komponente -einem Lacton- zu ersetzen. Zur Herstellung der neuartigen Harze müssen Prozessparameter wie das Mengenverhältnis Amino- zu Lactonkomponente, Reaktionstemperatur und -zeit sowie pH-Wert in orientierenden Laborversuchen ermittelt werden. Darüber hinaus werden die Harzeigenschaften wie Viskosität, Farbe und Lagerstabilität untersucht. Weiterhin wird das Aushärteverhalten, die Hydrolysestabilität sowie die biologische Abbaubarkeit der Harze betrachtet. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse wird eine realistische Abschätzung zur Skalierfähigkeit der neuartigen Harze getroffen. Ein zusätzlicher Fokus liegt auf einer nachhaltigen Prozessführung z.B. durch die Nutzung regenerativer Energien zur Deckung der Prozessenergien. Während der Projektlaufzeit werden Industriepartner aus den Bereichen der Aminoharzherstellung und der Aminoharzendanwendung kontaktiert. Mit diesen werden, die an die Harze gestellten Anforderungen erarbeitet und in einem Anforderungskatalog zusammengetragen. Auf Basis der Laborergebnisse der Sondierungsphase und des Anforderungskatalog wird dann in Zusammenarbeit mit einem Wirtschaftsexperten ein Konzept für eine mögliche Machbarkeitsphase erstellt.
Das Projekt "Synthese neuartiger poröser Koordinationspolymere aus strukturgebenden und funktionalisierten Ionischen Flüssigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, ECRC - Erlangen Catalysis Resource Center durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Synthese neuartiger, poröser Koordinationspolymere (metallorganische Gerüstverbindungen, MOF) durch Verwendung von Ionischen Flüssigkeiten (IL) als Basiskomponente. Die IL dient hierbei sowohl als Präkursor für das Koordinationspolymer als auch als strukturgebendes Element und Lösungsmittel. In der zweiten Förderperiode soll verstärkt der Einfluss der Struktur der IL auf die Struktur des MOFs untersucht werden. Hierbei stehen die Synthese und Syntheseentwicklung flüssig kristalliner und chiraler Ionischer Flüssigkeiten im Fokus. Neben der Synthese und Charakterisierung der sich daraus ergebenden neuartigen MOF-Strukturen wird insbesondere auch der Syntheseweg zu den MOFs eingehend untersucht. Die Entwicklung der Synthesestrategie zielt insbesondere auf nachhaltigere Prozesse ab, mit dem Ziel einen geringeren Energieeintrag (niedrige Reaktionstemperatur) und eine Reduktion bzw. Substitution nicht-nachhaltiger Lösungsmittel zu erreichen. Für ersteres soll die Synthese mit Ultraschall durchgeführt werden. Dieser Einsatz erwirkt zusätzlich eine kinetische Kontrolle der Synthese, was neue Phasen und Strukturen der so hergestellten MOFs erwarten lässt.
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