Verfahrenstechnik
Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung von Metallspezies (z. B. Cr3+/Cr6+) in wässrigen Lösungen
Betreuer/in: Lassen
Konstruktion, Planung und Bau eines Pilotadsorbers zur Ammoniakabtrennung in der Gasphase
Betreuer/in: Niemeyer
Aufgabenstellung der Bachelorarbeit
Ammoniak ist ein Gas, das in der Chemie industriell in großem Stil Verwendung findet,
während der biologischen Klärung von Abwasser als unerwünschtes „Bio“-Produkt entsteht
oder auch für mögliche Anschläge mit Chemiestoffen (hier: Toxic Industrial
Chemicals, TIC) eingesetzt werden kann.
Toxikologisch wirkt es z.B. in hohen Konzentrationen ätzend auf die Schleimhäute,
sodass schließlich Lebensgefahr durch Schädigung der Atemwege entsteht. In
niedrigen Konzentrationen ist der stechende Geruch unangenehm, worüber sich
Anwohner von biologischen Kläranlagen beschweren. Im Labor verwenden wir
niedrige Konzentrationen. Für den technischen Einsatz gibt es derzeit kein effizientes
Verfahren zur Ammoniakeliminierung.
Die Adsorption ist ein Verfahren, mit dem Stoffe in hohen, aber auch niedrigen
Konzentrationen effizient abgetrennt werden können. In Vorarbeiten haben wir ein
Adsorbens entwickelt, das Ammoniak aus der Gasphase recht gut durch Anbindung
an dessen Oberfläche aus der Gasphase entfernt; die Wirkung ist ähnlich wie der
adsorptive Aktivkohleeinsatz von Schadstoffen in Maskenfiltern. Aktivkohle trennt
jedoch nur äußerst unbefriedigend Ammoniak aus der Gasphase ab. Für den
großtechnischen Einsatz, und hier haben bereits einige Firmen Interesse angemeldet,
muss die Stabilität von Beladung und Regeneration (zur Wiederverwendung) der
Adsorbentien untersucht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, ein Versuchsdesign zu entwickeln,
mit dem reproduzierbare Beladungen von Adsorbentien ermöglicht werden. Daneben
stehen Untersuchungen zur Regeneration (Grad der Schadstoffentfernung) sowie zur
Stabilität der Adsorbentien an. Die Untersuchungen finden im Labormaßstab statt.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Prof. B. Niemeyer; +49(0)40/6541-3500; [email protected]
Rechnergestützte Modellierung von Adsorptionsisothermen und –kinetiken aus vorhandenen Datensätzen
Betreuer/in: Horn/Hermann
Reaktionskinetische Untersuchungen von fixierten Adsorbentien in flüssiger Phase
Betreuer/in: Hermann
Aufgabenstellung der Bachelor- / Masterarbeit
Die Adsorption ist eines der leistungsfähigsten Verfahren zur Trennung von Stoffen
aus fluider Phase. Um Adsorbentien in technischen Anwendungen, wie etwa der Aufbereitung
von schwermetallhaltigem Wasser, optimal einsetzen zu können, ist eine
genaue Kenntnis des Verhaltens während der Adsorption notwendig. Dadurch werden
sowohl Parameter zur Auslegung des Feststoffes (Adsorbens), an den der Schadstoff
anlagert, des Apparates (Adsorbers), als auch Daten zur Gestaltung des Aufbereitungsprozesses
ermittelt. Zu solchen Parametern zählen Kennzahlen bezüglich der
Kinetik und des Stofftransports (Porendiffusion) während der Adsorption.
An der Professur für Verfahrenstechnik durchgeführte Untersuchungen der Kinetik silika-basierter
Adsorbentien haben ein Überschwingverhalten in der Änderung der
Schwermetallkonzentration im zeitlichen Verlauf der Adsorption festgestellt. Da dieses
Phänomen bislang weder erklärt noch in der Literatur beschrieben ist, sind grundlegende
Untersuchungen notwendig.
Ihre Aufgaben:
• Erarbeiten Sie ein geeignetes Versuchsdesign zur Erhebung relevanter Daten
• Führen Sie Untersuchungen mit verschiedenen Adsorbentien durch
• Beschreiben und interpretieren Sie die Ergebnisse Ihrer Untersuchungen und
formulieren Sie, wenn möglich, Erklärungsansätze
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Christian Hermann; +49(0)40/6541-2748; [email protected]
Sicherheitstechnik
Adsorptive Zuluftreinigung für mobile Anlagen (z.B. Zelte) und Fahrzeugen (z.B. Schiffe, Panzer, KFZ)
Betreuer/in: Niemeyer
Konstruktion und Begleitung des Aufbaus eines Flüssigphasen-Adsorbers mit stufenweiser Probenahme entlang des Adsorberbettes
Betreuer/in: Hermann
Aufgabenstellung der Bachelor- / Masterarbeit
Um das Verhalten von Adsorbentien in einer technischen Anwendung zu untersuchen,
ist eine Adsorptionsanlage bzw. ein Versuchsaufbau zur Erhebung von Durchbruchskurven
notwendig. Durchbruchskurven zeigen an, wann die Menge der Adsorbentien
nicht mehr in der Lage ist, den zu adsorbierenden Schadstoff aus der Lösung zu entfernen
(Bsp.: Schwermetallentfernung aus Wasser). Mithilfe dieser Daten können Adsorptionsanlagen
für industrielle Zwecke ausgelegt werden, da Größeneffekte erkannt
und anschließend in der Skalierung für große Anlagen berücksichtigt werden kann.
Für die Adsorptionsanlage zur Flüssigphasenadsorption der Professur für Verfahrenstechnik
soll ein flexibel einsetzbarer Adsorber konstruiert und aufgebaut werden. Damit
soll die Erhebung von Durchbruchskurven für unterschiedliche Mengen an Adsorbentien
ermöglicht werden. Fragestellungen ergeben sich hinsichtlich der Anströmung der
Adsorbentien sowie deren Positionierung im Adsorber. Es ist darauf zu achten, dass
die Entnahme von Proben an verschiedenen Stellen im Adsorber möglich ist.
Ihre Aufgaben:
• Konstruieren Sie einen Adsorber unter Berücksichtigung der angesprochenen
Fragestellungen
• Begleiten Sie den Bau des Adsorbers
• Berücksichtigen Sie die Anforderungen an den Adsorber hinsichtlich größtmöglicher
Flexibilität, etwa durch einen modularen Aufbau des Adsorbers aus mehreren
Einzelteilen
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Christian Hermann; +49(0)40/6541-2748; [email protected]
Selektive Oberflächen für die Antibiotika-Abtrennung in Einsatzländern
Betreuer/in: Lassen
Untersuchung einer reaktiven Zweiphasenströmung für Dekontaminationsprozesse
Betreuer/in: Horn
Probenahmesystem für Analytik aus der Gasphase in Räumen des Kollektivschutzes
Betreuer/in: Horn
Biotechnik/ Medizintechnik
Aerosoltechnologie für die Bekämpfung biologischer Agenzien (Bakterien / Viren)
Betreuer/in: Horn
Aufgabenstellung der Bachelor- / Masterarbeit
Bei Verfahren zur Raumdesinfektion mit Hilfe aerosolierter Desinfektionsmittel ist es
von hoher Relevanz, die vollständige Bedeckung mit Desinfektionsmittel aller Oberflächen
im biologisch kontaminierten Raum sicher zu stellen. Im Hinblick darauf ist
eine präzise Analyse der auftretenden Depositionsprozesse von großem Interesse.
Der Studierende untersucht in seiner Bachelorarbeit die auftretenden Phänomene
beim Auftreffen der Aerosoltropfen in spalt- und röhrenförmige Geometrien. Das
Aerosol wird für diese Untersuchungen in eine bereitgestellte Versuchskammer, in
der sich entsprechende geometrische Aufbauten befinden, eingeleitet.
In einer Versuchsreihe wird zunächst das depositionierte Fluid an der Spalt- bzw.
Röhrenoberfläche gravimetrisch und stofflich untersucht.
Anschließend erfolgt eine Untersuchung der biologischen Deaktivierungsrate innerhalb
der gegebenen geometrischen Anordnungen, mit Hilfe geeigneter biologischer
Indikatortests. Dies umfasst das Ansetzen der Desinfektionsmittellösungen, das Ansetzen
und Autoklavieren von Reduktionslösungen sowie die Deaktivierung und das
Bebrüten von speziellen Mikroorganismen sowie gegebenenfalls deren Auszählung.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Helena Horn; +49(0)40/6541-3209; [email protected]
Charakterisierung neuer Bio-Dekont-Lösungen
Betreuer/in: Horn
Abtrennung von Glyco-Proteinen mit Hilfe von Hochdruckverfahren
Betreuer/in: Niemeyer
Spurenanalyse von Antibiotika in wässrigen Matrizes mit Hilfe gekoppelter Trenn- und Analysemethoden
Betreuer/in: Lassen
Umwelttechnik
Abtrennung von perfluorierten Tensiden (PFT) aus Grund- und Trinkwasser
Betreuer/in: Lassen
Aufgabenstellung der Bachelor- / Masterarbeit
Problematisch für das Trinkwasser sind gesundheitsschädliche organische Verbindungen, die in der Umwelt nicht abbaubar sowie von Böden nicht oder schwer adsorbierbar sind und daher leicht in den Wasserkreislauf gelangen. Eine Kontamination mit solchen Stoffen ist meist nicht oder nur schwer rückgängig zu machen, so dass sie dauerhaft in der aquatischen Umwelt verbleiben können. Entsprechende Verbindungen werden allgemein als persistent, mobil im Wasserkreislauf und toxisch gegenüber dem Menschen (PMT-Stoffe) bezeichnet.
Zu dieser Stoffklasse gehören z. B. die perfluorierten Tenside (PFT). Aufgrund ihrer außerordentlichen Oberflächenaktivität können PFT unterschiedlichen Materialien öl- oder wasserabweisende Eigenschaften verleihen und werden deshalb industriell umfangreich verwendet, z. B. in der Papier- und Lebensmittelindustrie oder der Metallverarbeitung. Durch die damit einhergehenden Emissionen gefährden sie in zunehmendem Maße die Trinkwasserqualität.
Hier setzt ein aktuelles Forschungsvorhaben der Professur an, nämlich die Entwicklung und Testung PFT-selektiver Adsorbentien auf Silica-Basis, die in der Lage sind, PFT in niedrigen Konzentrationsbereichen effektiv aus der Wasserphase abzutrennen. Als zukünftiges Ziel soll ein neues Trinkwasseraufbereitungsverfahrens im Pilotmaßstab realisiert werden.
Die Aufgabe der Abschlussarbeit ist es, die Charakterisierung bereits synthetisierter Adsorbentien mit Hilfe modernster Analysemethoden (z. B. Flüssigkeitschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung) weiter voranzutreiben sowie das Spektrum geeigneter selektiver Adsorbentien zu erweitern. Dabei lernen Sie den Umgang mit höchst leistungsfähigen und empfindlichen Analysengeräten, die sich technologisch auf dem neusten Stand befinden.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Dr. S. Lassen; +49(0)40/6541-2882; [email protected]
Untersuchung selektiver Adsorbentien zur Schwermetall-Entfernung aus Prozess-, Trink- und Abwasser
Betreuer/in: Hermann
Aufgabenstellung der Bachelor- / Masterarbeit
Die selektive Abtrennung eines Zielstoffes aus einem Stoffgemisch wird in immer mehr
industriellen Prozessen eingesetzt und gewinnt somit zunehmend an Bedeutung. So
ist es beispielsweise möglich, industrielles Prozesswasser aufzubereiten oder Wertstoffe
zurückzugewinnen, was sich in einem verringerten Ressourcenbedarf widerspiegelt.
Weitere Einsatzmöglichkeiten ergeben sich unter anderem in der Umwelttechnik
oder der Aufbereitung von Trinkwasser, indem jeweils nur der Schadstoff adsorbiert
wird, die übrigen Bestandteile aber von dem Trennverfahren unberührt bleiben.
Im Rahmen aktueller Forschungsfragen sollen Adsorbentien untersucht werden, die in
der Lage sind Nickel selektiv zu adsorbieren. Dabei sind Randbedingungen bezüglich
Temperatur und pH-Wert stets zu beachten und einzuhalten. Die Quantifizierung der
Adsorptionsleistung erfolgt mithilfe der Hochleistungsanalytik ICP-MS.
Ihre Aufgaben:
• Untersuchen Sie das Anlagerungsverhalten vorgegebener Adsorbentien im
Stoffsystem Nickel-Kobalt in verschiedenen Konzentrationsbereichen
• Erweitern Sie Ihr Stoffsystem auf Nickel-Kobalt-Gold und überprüfen Sie Ihre
Ergebnisse aus den vorangegangenen Untersuchungen
• Deuten Sie Ihre Ergebnisse hinsichtlich der selektiven Trennung der Metallionen
• Vergleichen und bewerten Sie in der Praxis etablierte Verfahren zur Aufbereitung
schwermetallhaltigen Wassers mit dem der selektiven Adsorption
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Christian Hermann; +49(0)40/6541-2748; [email protected]
Ammoniakabtrennung aus Abgasen biologischer Kläranalgen
Betreuer/in: Niemeyer
Aufgabenstellung der Bachelorarbeit
Ammoniak ist ein Gas, das in der Chemie industriell in großem Stil Verwendung findet,
während der biologischen Klärung von Abwasser als unerwünschtes „Bio“-Produkt entsteht
oder auch für mögliche Anschläge mit Chemiestoffen (hier: Toxic Industrial
Chemicals, TIC) eingesetzt werden kann.
Toxikologisch wirkt es z.B. in hohen Konzentrationen ätzend auf die Schleimhäute,
sodass schließlich Lebensgefahr durch Schädigung der Atemwege entsteht. In
niedrigen Konzentrationen ist der stechende Geruch unangenehm, worüber sich
Anwohner von biologischen Kläranlagen beschweren. Im Labor verwenden wir
niedrige Konzentrationen. Für den technischen Einsatz gibt es derzeit kein effizientes
Verfahren zur Ammoniakeliminierung.
Die Adsorption ist ein Verfahren, mit dem Stoffe in hohen, aber auch niedrigen
Konzentrationen effizient abgetrennt werden können. In Vorarbeiten haben wir ein
Adsorbens entwickelt, das Ammoniak aus der Gasphase recht gut durch Anbindung
an dessen Oberfläche aus der Gasphase entfernt; die Wirkung ist ähnlich wie der
adsorptive Aktivkohleeinsatz von Schadstoffen in Maskenfiltern. Aktivkohle trennt
jedoch nur äußerst unbefriedigend Ammoniak aus der Gasphase ab. Für den
großtechnischen Einsatz, und hier haben bereits einige Firmen Interesse angemeldet,
muss die Stabilität von Beladung und Regeneration (zur Wiederverwendung) der
Adsorbentien untersucht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, ein Versuchsdesign zu entwickeln,
mit dem reproduzierbare Beladungen von Adsorbentien ermöglicht werden. Daneben
stehen Untersuchungen zur Regeneration (Grad der Schadstoffentfernung) sowie zur
Stabilität der Adsorbentien an. Die Untersuchungen finden im Labormaßstab statt.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Prof. B. Niemeyer; +49(0)40/6541-3500; [email protected]
Entwicklung eines Verfahrens zur Abtrennung reaktiver Aerosole aus der Umgebungsluft
Betreuer/in: Horn
Entwicklung eines neuen Filtertyps zur Luft- und Wasser-Reinigung
Betreuer/in: Horn/Hermann
Rückgängigmachung (Desagglomeration) von Ölen, die in Wasser löslich gemacht wurden
Betreuer/in: Niemeyer
Letzte Änderung: 14. September 2018