Das Projekt "Chemie der Schwermetalle in Grundwasser und Flusswasser und ihre Abtrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Darmstadt, Fachbereich 8 Anorganische Chemie und Kernchemie, Institut für Kernchemie durchgeführt. Durch Anwendung einer Kombination verschiedener Methoden (Filtration, Zentrifugieren, Polarographie bzw. Voltametrie, Ionenaustausch, Adsorption, Indikatormethoden, Mikroautoradiographie, Mikroskopie und Elektronenmikroskopie) soll der chemische Zustand von Schwermetallen in Grundwasser und Flusswasser festgestellt werden (z.B. echt geloest als Kation, Anion oder komplex, kolloidal-dispers oder an Schwebstoffe gebunden). In der gleichen Weise sollen die Reaktionen aufgeklaert werden, denen die Schwermetalle im Wasser unterliegen. Ausserdem soll das Verhalten der Schwermetalle bei der Eisenhydroxid- und der Eisenphosphatfaellung untersucht werden, um die Grundlagen fuer die Verbesserung von Verfahren der Wasseraufbereitung zu erarbeiten.
Das Projekt "Schwermetalle im Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Hydrographisches Institut durchgeführt. In einer die gesamte Nordsee umfassenden Aufnahme sollen flaechendeckend ausgewaehlte Schwermetalle in der Wassersaeule aus unfiltrierten und teilweise aus filtrierten Proben bestimmt werden. Aus einer winterlichen Aufnahme lassen sich vermutlich in erster Naeherung Schluesse auf den Eintrag kritischer Schwermetalle aus den Aestuarien und dem Kuestenbereich ableiten. In Verbindung mit Schwermetallbestimmungen an abgetrennten Schwebstoffen und aus Sedimenten sollen regionale Bilanzen erstellt werden. Im Zusammenhang mit der Analyse von Oekosystemparametern sollen Abschaetzungen ueber regional differenzierte Schwermetallumsetzungen gewonnen werden. Vorgesehen ist die Bestimmung der besonders gefaehrlichen Schwermetalle Quecksilber und Cadmium, ferner Nickel und Kupfer und in einigen Bereichen auch Eisen und Mangan, um Hinweise auf aeolische oder terrestrische Herkunft dieser Schwermetalle zu gewinnen. Hg wird mit der Kaltdampf-Atomabsorptionsspektrometrie analysiert, Cd, Cu, Fe, Mn und Ni mit der flammenlosen Atomabsorptionsspektrometrie nach chemischer Anreicherung durch Komplexierung und Fluessig-Fluessig-Extraktion. Die Analytik von Hg, Zn, Cu und Cd mit der elektrochemischen Methode der Invers-Votammetrie wird wieder aufgenommen. Die Probenahme erfolgt mit speziell entwickelten Teflon-Wasserschoepfern, die Verarbeitung in Clean Benches, zum Teil im Reinraum-Labor-Container. Wegen der aufwendigen Analytik wird nur ein Teil der gewonnenen Proben analysiert werden koennen, deren Auswahl sich nach den Ergebnissen der ozeanographischen und meereschemischen Bezugsdaten richtet.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: PGE-Mobilisierung in oxidierten und verwitterten Erzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie durchgeführt. Es werden Experimente unter definierten Bedingungen durchgeführt, um Parameter zu erhalten, die für die Mobilität und Umverteilung von Platinmetallen (PGE) im oberflächennahen Bereich (Oxidation) von Bedeutung sind. Das metallurgische Ausbringen von PGE in oxidierten Erzen ist bekannterweise sehr niedrig. Dieser Befund ist bedingt durch die Remobilisierung der PGE unter supergenen Bedingungen. Theoretische Studien deuten darauf hin, dass auch die PGE unter oxidierenden Bedingungen und in sauren, Chlorid-reichen Lösungen mobil sind. Gelöstes organisches Material kann ebenso eine wichtige Rolle spielen. Experimentelle Untersuchungen für die PGE fehlen jedoch bisher. Experimente werden mit PGE-haltigen Sulfiden und Telluriden durchgeführt, um die Konzentrationen der PGE in wässrigen Lösungen nach Reaktion mit PGE-haltigen Mineralen zu ermitteln. Die Rolle von Chlor und organischem Material in Lösungen wird ermittelt. Um zu verstehen, welche Phasen die Mobilität von Pt und Pd wesentlich kontrollieren, werden Experimente mit speziellen Mineralphasen durchgeführt, die im Bushveld-Komplex von Bedeutung sind: Sulfide, Telluride oder Arsenide. Die Experimente werden über unterschiedliche Zeiträume durchgeführt und die nach Reaktion mit den Mineralen erhaltenen PGEs in der Lösung werden mit ICP-MS Analysen und Voltametrie untersucht. Die Experimente werden in Kombination mit den Untersuchungen der frischen und oxidierten Erze sowie jener der Übergangszone dazu beitragen zu ermitteln (1) welche PGE-haltigen Phasen bevorzugt oxidiert werden, (2) welche Fluide effizient bei der Mobilisierung der PGE sind, und (3) welche Unterschiede in der Mobilität der verschiedenen PGE existieren.
Das Projekt "Untersuchung des Einflusses von Fluorid- und Phosphat-Ionen auf die polarographische Bestimmung von Zink und Cadmium in Abwaessern der Rauchgasentschwefelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Bei der Entschwefelung und Entstickung von Rauchgasen fallen Waschwaesser mit hohem Salzgehalt an. In diesen Waessern sind neben anderen Schadstoffgruppen auch Schwermetalle vertreten. Fuer die Erarbeitung adaequater Behandlungsverfahren und zur Kontrolle der Einleitungsbedingungen ist es noetig, diese Schwermetallkonzentrationen zu bestimmen. Die mit der Zerstaeubung fluessiger Proben arbeitende spektroskopische Analytik (AAS, ICP-OES) stoesst bei hohen Salzgehalten generell auf Schwierigkeiten, die nur durch aufwendige Trennungen oder starkte Verduennung zu umgehen sind. Bei der Abtrennung von Schwermetallspuren aus einem Ueberschuss anderer Salze ist mit Verfaelschungen durch Adsorption oder Kontamination zu rechnen. Als Methode der Wahl erscheint deshalb die Elektroanalytik, die Bestimmungen im ppb-Bereich erlaubt und eine gewisse Salzkonzentration in der Messloesung sogar voraussetzt. Neben den Schwermetallen sind in den Abwaessern der Rauchgasentschwefelung in wechselnder Konzentration auch Anionen, z.B. Phosphat und Fluorid, enthalten, die potentiell eine voltammetrische Messung durch Komplexbildung oder Faellungsreaktionen beeinflussen bzw. stoeren koennen. In dem Vorhaben wird anhand eines Modell-Abwassers der Einfluss verschiedener Konzentrationen von Fluorid- und Phosphat-Ionen auf das polarographische Verhalten von Zink und Cadmium in hoch salzhaltigen Loesungen untersucht.
Das Projekt "Sub project: Molecular Electron-Transfer in Systems Relevant to Geological Sciences: Transport and Electrochemical Reactions in Compartments" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Organische Chemie durchgeführt. Electroanalytical techniques, in particular those related to molecular electrochemistry (e.g., cyclic voltammetry), and those with lateral resolution defined by ultramicroelectrodes, will be applied in order to characterize chemical, in particular catalytic, reactions as well as mass transport by diffusion, convection, and/or migration in porous systems of relevance to the geological sciences. The project deals with processes at the molecular and the grain scale. Experimental studies will be accompanied by theoretical modelling approaches. We enhance the knowledge about chemical and transport processes at the phase boundaries between water and non-aqueous material, in particular the time dependent transport through such an interface upon polymerisation (ageing). A second topic will be the detailed mechanistic study of new reactive compounds for catalysts embedded in porous systems. Finally, numerical modelling will include the combination of electron transfer, chemical reaction and various transport types within complex porous matrix arrangements, and complement the experimental results.
Das Projekt "Optimierung und Validierung eines voltammetrischen Verfahrens zur Bestimmung von Uran in Trink- und Mineralwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Gießen-Friedberg, Zentrum für Umwelttechnologie, Labor für analytische Chemie durchgeführt. Das Projekt wurde im Rahmen der Ausarbeitung einer Norm im DIN NA 119-01-03-01-19 AK durchgeführt. Als einfache, kostengünstige Alternative zur Uranbestimmung mittels ICP-MS sollte ein voltammetrisches Verfahren für den Konzentrationsbereich 0,1-10mg/l Uran erarbeitet werden. Aufbauend auf einer adsorptiven Strippingmethode mit Chloranilsäure als Komplexbildner wurden die Methodenparameter optimiert und anschließend die Verfahrenskenngrößen ermittelt. Vergleichsmessungen mit der ICP-MS an realen Proben zeigen eine gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse.
Das Projekt "Vorhaben: SPURENMETALLE: Einfluss von Tiefsee-Bergbau auf den Spurenmetallhaushalt am Meeresboden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH, Focus Area Health - Physics & Earth Sciences durchgeführt. In dem Vorhaben geht es im Rahmen des JPI-O-Action Plans Eco-Mining um eine Untersuchung und Evaluierung der möglichen Folgen eines zukünftigen Meeresbergbaus in der Tiefsee auf den Schwermetallhaushalt an der Sediment-Wasser-Grenzfläche. Es soll die Frage geklärt werden, in wieweit in Abhängigkeit vom Sedimenttyp, den hydrophysikalischen Bedingungen in der Wassersäule und der Art und Intensität der Störung mit einer Freisetzung von möglichen toxischen Metallgehalten zu rechnen ist bzw. wie diese vermieden werden können. Dazu ist es notwendig, die Prozesse der Spurenmetalle im Sediment, an der Grenzfläche zum Bodenwasser und in der unteren Wassersäule zu verstehen. Vor diesem Hintergrund sollen im redox-stratifizierten Sediment des Peru-Beckens und im oxischen Sediment der Clarion-Clipperton-Zone Sedimentkerne und Wasserproben auf ihre allgemeine Geochemie und auf Spurenmetalle und ihre Freisetzungs- und Bindungsprozesse hin untersucht werden. Auch kleinskalige Störexperimente mit Beprobungszeitreihen sind in Kooperation mit den JPI-O-Partnern vorgesehen.
Das Projekt "Teilprojekt 3.8: Entwicklung impedimetrischer Sensoren zur Bestimmung der Aufnahme von Schad- bzw. Wertstoffen durch immobilisierte ganze Zellen sowie Referenzierung entwickelter Sensoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V. durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von neuen impedimetrischen Sensoren. Die Sensoren sind mit Ganzzellen als biologische Komponenten zu modifizieren und zur Bestimmung der Aufnahme von Schad- bzw. Wertstoffen einzusetzen. Impedanzspektroskopie und Oberflächenplasmonenresonanz sind als Messmethoden zur Bestimmung der Schad- und Wertstoffaufnahme, insbesondere jedoch von Metallionen, in kontaminierten Umweltproben, vorzugsweise von Bergbau- und industriellen Abwässern einzusetzen. Strategische wichtige Metalle sollen aus Industriewässern entfernt werden. Die Grundstrukturen der Sensoren sind mittels Siebdrucktechnik zu fertigen und mittels spezifischer Beschichtung mit Ganzzellen als Biokomponenten für impedimetrische Schadstoffbestimmungen zu präparieren. Zielanalyte sind ausgewählte Metallionen. Verschiedene Tranducerkomponenten sind auszuwählen und elektrochemisch zu untersuchen und zu charakterisieren. Eine Referenzierung mit neuen voltammetrischen und potentiometrischen Sensoren ist zu gewährleisten. Die Sensorkenngrößen sind zu ermitteln und die Messparameter zu optimieren. Spektroskopische Laboranalysenmethoden, wie z.B. die Atomabsorptionspektroskopie, sollen als Referenzmethoden zum Einsatz kommen. Eine Validierung der Sensoren in realen Medien und in Feldversuchen ist zu erzielen.
Das Projekt "Entwicklung von Verfahren zur Spurenanalyse von Radionukliden und Elementen in der Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH, Institut für Strahlenschutz durchgeführt. Alpha-Strahler in Abluft, Primaer- und Abwasser kerntechnischer Anlagen (teilweise mit BGA Berlin und Neuherberg); Spurenanalyse umweltrelevanter Radionuklide und toxischer Elemente mit Hilfe von Gamma- und Alpha-Spektrometrie, Atomabsorption, Aktivierungsanalyse, Voltametrie und Ir-Spektroskopie sowie H2O2/FE2+-Veraschung; Beurteilung von Umweltanalysedaten und Ringversuchen nach statistischen und systemanalytischen Gesichtspunkten.
Das Projekt "Mehrskalen-Simulation des Elektrolyt/Elektroden-Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik durchgeführt. Mit Hilfe der Simulation sollen mikroskopische Prozesse innerhalb einer Lithium-Ionen-Batteriezelle verstanden werden. Dies ist zum einen der Lithium-Transport im Elektrolyten und Separator sowie in der Anode und Kathode, als auch Prozesse welche an den Elektrolyt-Anode und Elektrolyt-Kathode Grenzflächen stattfinden, wie zum Beispiel die Zersetzung des Elektrolyten. Das Teilvorhaben gliedert sich in sieben Arbeitspakete. Hiervon beschäftigen sich vier mit den Lithium-Transport Eigenschaften. Insbesondere wird der Transport im Elektrolyten, Separator der Anode und der Kathode separat betrachtet. Zwei weitere Arbeitspakte beschäftigen sich mit der Elektrolyt-Anode und Elektrolyt-Kathode Grenzfläche. Die Lithium-Adsorption auf Anode und Kathode muss geklärt sein, bevor der Transport in das Volumen der Materialien berechnet werden kann. Zu Schluss des Projekts wird mit Hilfe des IWE-Karlsruhe ein Gesamtmodell der Batteriezelle erstellt. Hiermit sollen Zyklovoltammogramme interpretiert und so direkt die technische Optimierung der Zelle unterstützt werden. Der starke Fokus dieses Projektes auf die Simulation zeigt einen ausgeprägten Grundlagencharakter. Insbesondere sind neue Erkenntnisse über die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Zellen zu erwarten welche publikative verwertet werden. Verschiedene Anwendungen benötigen Zellen mit verschiedenen Eigenschaften, so dass die hier gewonnen Erkenntnisse direkt in Projekte einfließen können, welche sich mit der Optimierung von Batteriezellen auf spezifische Anwendungen befassen. Weiterhin sind die entwickelten Methoden auch auf andere Systeme anwendbar. So ist es beispielweise denkbar, mit den vorgeschlagenen Anodenmaterialien Superkondensatoren zu bauen welche auch entsprechende Designregeln benötigen.
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