Labore am Fachbereich Umwelttechnik

Chargenreaktor zur Abwasserbehandlung

Die Chargenbehandlung dient als Grundverfahren zur Reinigung von belasteten Industrieabwässern. Die Inhaltsstoffe werden analytisch bestimmt und darauf basierend eine spezifische Behandlungsstrategie entworfen. Typische Prozessschritte sind Redoxreaktionen zum Abbau von Nitriten und Chromaten, wie sie bei der Abwasserbehandlung in der Metallindustrie häufig zur Anwendung kommen. Der Reaktionsverlauf wird durch Online-Messinstrumenten wie z.B. pH- oder Redox-Sonden erfasst und vom Prozessleitsystem zentral visualisiert. Zuletzt wird die Schwermetallfällung, Flockung und Filtration durchgeführt. Der schwermetallhaltige Schlamm wird anschließend mittels einer Kammerfilterpresse entwässert.

Elektrolyse

Elektrochemische Verfahren sind für die Behandlung von Industrieabwässern in zweifacher Hinsicht vorteilhaft und können im Technikum experimentell untersucht werden: Einerseits können durch Anlegen einer Spannung gelöste Metalle abgeschieden werden, wodurch eine Wertstoffrückgewinnung möglich wird, andererseits werden gleichzeitig problematische Stoffe abgebaut. Hierbei können unterschiedliche Parameter variiert und die Stromausbeute bestimmt werden. Die Abluft der Elektrolyse wird in einem Venturiwäscher gereinigt.

Ultrafiltrationsanlage

Die Ultrafiltration ist ein Membranprozess zur Trennung von Öl-/Wasser-Gemischen. Langkettige Ölmoleküle werden durch eine Membran zurückgehalten, während Wasser als Permeat durch die Poren diffundiert. Mit diesem Verfahren können verbrauchte Kühlschmieremulsionen ohne Chemikalienzugabe aufkonzentriert werden. Das Permeat wird im Sinne des produktionsintegrierten Umweltschutzes in den Prozess zurückgeführt. Die Anlage verfügt über eine Prozessvisualisierung und erlaubt die Bestimmung von optimalen Betriebsparametern für unterschiedliche Abwässer.

Leitung:               Prof. Dr. Barna Heidel          

Team:                    Daria Severyn, Vladimir Stack

Laborraum:         S 12.009

Der Themenkomplex Luftreinhaltung wird im Umwelttechniklabor aus mehreren Perspektiven betrachtet. Am Beispiel eines Gaswäschers wird die Absorption des Schadgases Schwefeldioxid aus einem Abgas experimentell untersucht. Dabei wird der Einfluss von physikalischen, chemischen und prozesstechnischen Größen auf den Prozess veranschaulicht. Neben dem stationären Betrieb werden ebenfalls dynamische Betriebszustände betrachtet. Für die Bestimmung des Abscheidegrades werden kontinuierliche Gasanalysatoren und nasschemische Messverfahren eingesetzt und die Ergebnisse vergleichend ausgewertet. Um die Konzentration von Luftschadstoffen am Ort ihrer Wirkung zu bestimmen, werden Immissionsmessungen mithilfe von tragbaren Messgeräten durchgeführt. Dabei werden u.a. Stickoxide, Ozon und Quecksilber gemessen. Die Messtechnik umfasst Absorptionsverfahren und kontinuierliche Analysatoren. Gegenwärtig in der Entwicklung sind Miniaturmesssysteme für Luftschadstoffe auf Basis von Single-Chip-Sensoren für das mobile Langzeit-Monitoring der Luftqualität.

Leitung:               Prof. Dr. Barna Heidel          

Team:                    Daria Severyn, Vladimir Stack

Laborraum:         S 12.009

Typische Anwendungen der Zerteilungs- und Partikelmesstechnik liegen beispielweise im Bereich Sorptions-, Zerstäubungs-, Agglomerations- und Dosiertechnik. Diese Teilgebiete der mechanischen Verfahrenstechnik werden im Umwelttechniklabor am Beispiel der gezielten Einstellung der Partikelgrößenverteilung von Kaffeepulver in die Praxis umgesetzt. Mit einer Kugelmühle können Pulver mit unterschiedlicher Partikelgrößenverteilung erzeugt werden. Die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung erfolgt durch Laserbeugungsanalyse und Siebanalyse. Der Laserbeugungsanalysator erlaubt die Integration von verschiedenen Messzellen. Aktuell wird an einer Erweiterung des Messaufbaus für Sprays und Suspensionen gearbeitet.

Leitung:               Prof. Dr. Barna Heidel          

Team:                    Daria Severyn, Vladimir Stack

Laborraum:         S 12.009

Inhalte

Welche Stoffe liegen in welcher Menge und in welcher Form in einer Probe vor? Wie verteilen sich Stoffe innerhalb einer Probe? Welches Verfahren ist im Hinblick auf Analysenqualität, Zeitaufwand und Gesamtkosten für die Lösung einer analytischen Fragestellung geeignet? Welche Schadstoffe, Verunreinigungen oder Rückstände lassen sich in Untersuchungsproben finden?

Derartige oder ähnliche Fragenstellungen lassen sich mit Hilfe moderner, instrumenteller Analyseverfahren beantworten und werden auch im Rahmen des Labors Instrumentelle Analytik und Umweltanalytik anhand ausgewählter Praxisbeispiele untersucht. Ziel ist es, die Studierenden der Fächer Biotechnologie und Chemieingenieurwesen mit verschiedenen wichtigen Analyseverfahren vertraut zu machen und die Brücke zwischen dem erlernten theoretischen Wissen und der Anwendungspraxis herzustellen.

Hierbei werden moderne Messgeräte auf Basis spektroskopischer, chromatographischer, elektroanalytischer und weitere physikalisch-chemischer Methoden zur Analyse einer Vielzahl an Stoffen und Stoffgemischen in unterschiedlichen Matrices genutzt. Daneben erfolgt die Bestimmung wichtiger Summenparameter im Bereich der Umweltanalytik.

Die Studierenden lernen ihre Tätigkeit im Labor und ihre Analysenergebnisse nach den gängigen Kriterien der Statistik in der analytischen Chemie zu hinterfragen und zu dokumentieren. Dabei wird gleichzeitig der Bezug zur Qualitätssicherung im betrieblichen Umfeld hergestellt.

Leitung:                       Prof. Dr. Constanze Stiefel

Assistenten:               Dipl.-Ing. (FH) Edda Binder

Laborraum:                  S 10.117

Labortelefon:                -3549

Inhalte

Im Labor Oberflächen- und Nanochemie liegt der Schwerpunkt auf der Charakterisierung und chemischen Modifikation von Oberflächen und Nanostrukturen. Ziel der Lehrveranstaltungen ist es, den Studierenden die Zusammenhänge zwischen Chemie, Struktur und Funktion von Oberflächen zu verdeutlichen. Dies soll an einem Beispiel veranschaulicht werden:

Bei der Silanisierung von Glasoberflächen wird ein molekularer Film in Form von Alkylsilylgruppen auf die Oberfläche aufgebracht. Durch die Reaktionsparameter kann die Qualität der erhaltenen Filme gesteuert werden. Dies wird durch Bestimmung des Kontaktwinkels von Wassertropfen gemessen. Durch eine zusätzliche Strukturierung der Oberfläche kann der Kontaktwinkel bei gleicher Silanisierung gegenüber der glatten Oberfläche gesteigert werden. Auf diese Weise erhält man unbenetzbare superhydrophobe Oberflächen (siehe Abb. 1).

Weitere Versuche beschäftigen sich u.a. mit Thiolisierung, Nanopulver-Synthesen, Sol-Gel-Beschichtungen, photokatalytischen Grenzschichten und elektrochemischen Doppelschichten.

Dabei kommen z. B. folgende experimentelle Techniken zum Einsatz: Tauchziehen, Siebdruck, Hydrothermale Synthese, UV-Vis-Spektrometrie, Zetapotential-Messungen, Röntgendiffraktometrie (XRD) (siehe Abb. 2), Kontaktwinkelmessungen (siehe Abb. 3).

Die Forschungsaktivitäten im Labor Oberflächen- und Nanochemie umfassen u.a.

• Sorptionsgleichgewichte von Ionen und Polymeren 
• Elektrokinetische Pulvercharakterisierung (siehe Abb. 4)
• Charakterisierung von Elektrodenmaterialien elektrochemischer Energiespeicher

Leitung:                         Prof. Dr. Stephan Appel

Assistenten:                 Dipl.-Ing. (FH) Denise App

Laborraum:                   S 13.-113

Labortelefon:                -3246