Die breite Verwendung von Adsorptionswärmepumpen im Kleinleistungsbereich setzt grundlegend eine deutliche Steigerung der volumetrischen Leistungsdichte voras, um die Kosten und den benötigten Bauraum der Anlagen soweit zu senken, dass ohne staatliche Förderung die Konkurrenzfähigkeit gegenüber herkömmlicher Technik gegeben ist. Dies geschieht durch die Auswahl und gezielte Manipulation des adsorbierenden Feststoffs hinsichtlich höherer Aufnahmekapazität des Kältemittels, sowie der Verringerung der Zykluszeit durch die Steigerung des Stoff- und Wärmetransports im adsorbierenden Material mittels kümstlich eingebrachter thermoaktiver Strukturen.
Hierzu wird ein mehrstufiges und anisotropes Stoff- und Wärmetransportmodell entwickelt, welches erstmals die erhöhte Diffusion durch künstlich eingebrachte Schlauchporen, die Steigerung des Wärmetransports durch hoch wärmeleitfähige Additive und die nicht-isotherme Adsorption berücksichtigt. Die 18 unbekannten Parameter für die im Modell beschriebenen Stoff- und Wärmetransportmechanismen werden mithilfe mehrer Messtechniken an selbst hergestellten Proben unahängig voneinander detektiert. Die Identifikation der Stoff- und Wärmetransportparameter anhand weniger Proben ermöglicht die Vorhersage der Gesamtkinetik für eine große Variation der Schlauchporendichte und -geometrie, der Korngröße und vor allem für beliebige Adsorbergeometrien in Adsorptionswärmepumen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die breite Verwendung von Adsorptionswärmepumpen im Kleinleistungsbereich setzt grundlegend eine deutliche Steigerung der volumetrischen Leistungsdichte voras, um die Kosten und den benötigten Bauraum der Anlagen soweit zu senken, dass ohne staatliche Förderung die Konkurrenzfähigkeit gegenüber herkömmlicher Technik gegeben ist. Dies geschieht durch die Auswahl und gezielte Manipulation des adsorbierenden Feststoffs hinsichtlich höherer Aufnahmekapazität des Kältemittels, sowie der Verringerung der Zykluszeit durch die Steigerung des Stoff- und Wärmetransports im adsorbierenden Material mittels kümstlich eingebrachter thermoaktiver Strukturen.
Hierzu wird ein mehrstufiges und anisotropes Stoff- und Wärmetransportmodell entwickelt, welches erstmals die erhöhte Diffusion durch künstlich eingebrachte Schlauchporen, die Steigerung des Wärmetransports durch hoch wärmeleitfähige Additive und die nicht-isotherme Adsorption berücksichtigt. Die 18 unbekannten Parameter für die im Modell beschriebenen Stoff- und Wärmetransportmechanismen werden mithilfe mehrer Messtechniken an selbst hergestellten Proben unahängig voneinander detektiert. Die Identifikation der Stoff- und Wärmetransportparameter anhand weniger Proben ermöglicht die Vorhersage der Gesamtkinetik für eine große Variation der Schlauchporendichte und -geometrie, der Korngröße und vor allem für beliebige Adsorbergeometrien in Adsorptionswärmepumen.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Die reaktive Adsorption wird in vielen Prozessen genutzt, um ein Adsorptiv dauerhaft an ein Adsorbens zu binden oder eine Reaktion zu einem bestimmten Produkt zu unterstützen. In der Abgasreinigung ist diese Reaktion jedoch in der Regel ungewollt. Reaktionsprodukte können das Adsorptionsgleichgewicht negativ beeinflussen, die Reinigung erschweren und den Prozess nicht detektiert verlassen. Die reaktive Adsorption wurde in dieser Arbeit für die Adsorptive Dimethylcarbonat (DMC) und Ethylmethylcarbonat (EMC) untersucht. Es werden Parameter und Modelle vorgestellt, mit welchen die Zer¬setzung der Adsorptive charakterisiert und der Einfluss der Zersetzung auf die Adsorption beschrieben werden kann.
In statischen Batchversuchen wird zunächst eine breite Datenbasis geschaffen, um die Zersetzung detailliert zu beschreiben und das Adsorptionsgleichgewicht der Reinstoffe mit der hier neu eingeführten inversen IAS-Theorie berechnet. Darauf aufbauend wird die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt und die Übertragbarkeit auf die in der Anwendung relevantere Festbettadsorption diskutiert.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Entwicklung, Charakterisierung und Bewertung eines Verfahrens zur kontinuierlichen heterogenen Reaktionsführung in einem nicht-katalytischen Festbettreaktor. Dabei werden sowohl die Vor- als auch Nachteile sowie Herausforderungen, im Speziellen der heterogenen Synthese (fest/flüssig), in einem kontinuierlichen Verfahren behandelt. Dies erfolgt am Beispiel der Synthese von Diazoliumsalzen über eine (Di-)N-Alkylierung oder -Aryllierung, eingesetzt als Liganden bei metallorganischen N-heterozyklischen Carbenkomplexen (M-NHC), welche ihrerseits vielversprechende pharmazeutische Wirkstoffe und Katalysatoren darstellen. Aus der Betrachtung und Bewertung des entwickelten kontinuierlichen Verfahrens sowie dessen Vorteilen aber auch Nachteilen gegenüber dem Batchverfahren folgen weiterhin mögliche Ansatzpunkte und Hilfestellungen für dessen Skalierung, Übertragung und die Entwicklung weiterer kontinuierlicher heterogener Synthesen
Aktualisiert: 2023-01-01
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Das DWA-A 203 befasst sich mit der Filtration von kommunalem Abwasser. Die Verfahren der Abwasserfiltration zielen im Wesentlichen auf die Elimination partikulärer Inhaltsstoffe (abfiltrierbarer Stoffe) des Abwassers nach biologischer Abwasserreinigung ab. Es bezieht sich auf die Bemessung und Auslegung der Raumfiltration. Über die betrieblichen Erfahrungen ist im Themenband „Erfahrungen zum Betrieb von Abwasserfilteranlagen“, Mai 2009, ausführlich berichtet worden. Die Flächenfiltration, Siebung, Mikro- und Ultrafiltration sind nicht Gegenstand dieses Arbeitsblattes.
Die Bemessungsansätze sind im vorliegenden Arbeitsblatt einer Überprüfung unterzogen worden. Der Stand der Technik zur Abwasserraumfiltration ist in diesem aktualisierten Arbeitsblatt dargestellt und für die Anwendung verfügbar. Mit der diskutierten Thematik der Entfernung von Spurenstoffen, beispielsweise durch den Einsatz von Aktivkohle oder Ozon, wird der Abwasserfilter unter einem neuen Gesichtspunkt betrachtet. Ebenfalls ist mit dem Raumfilter eine verbesserte Entfernung von Mikroplastik möglich.
Aktualisiert: 2021-01-01
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Das DWA-A 203 befasst sich mit der Filtration von kommunalem Abwasser. Die Verfahren der Abwasserfiltration zielen im Wesentlichen auf die Elimination partikulärer Inhaltsstoffe (abfiltrierbarer Stoffe) des Abwassers nach biologischer Abwasserreinigung ab. Es bezieht sich auf die Bemessung und Auslegung der Raumfiltration. Über die betrieblichen Erfahrungen ist im Themenband „Erfahrungen zum Betrieb von Abwasserfilteranlagen“, Mai 2009, ausführlich berichtet worden. Die Flächenfiltration, Siebung, Mikro- und Ultrafiltration sind nicht Gegenstand dieses Arbeitsblattes.
Die Bemessungsansätze sind im vorliegenden Arbeitsblatt einer Überprüfung unterzogen worden. Der Stand der Technik zur Abwasserraumfiltration ist in diesem aktualisierten Arbeitsblatt dargestellt und für die Anwendung verfügbar. Mit der diskutierten Thematik der Entfernung von Spurenstoffen, beispielsweise durch den Einsatz von Aktivkohle oder Ozon, wird der Abwasserfilter unter einem neuen Gesichtspunkt betrachtet. Ebenfalls ist mit dem Raumfilter eine verbesserte Entfernung von Mikroplastik möglich.
Aktualisiert: 2021-01-01
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The joint project “TestTools” studied the applicability of various test methods for the behaviour of organic micro-pollutants in different natural and technological barriers. The following short summary gives an overview on the most relevant results.
Dosage of powdered activated carbon (PAC) in laboratory experiments should be conducted by using stock suspensions in pure water which have been subject to sufficient wetting and degassing, in combination with laboratory pipettes; during stock suspension preparation, the PAC water and ash contents can be determined with relatively little additional effort. Upon dosage, mixture should be accomplished with one-dimensional horizontal lab shakers. The surrogate parameter of UV254nm absorption allows for predicting organic micro-pollutant removals independent of the PAC product in most cases. The novel initialization of the equivalent background compound model (EBCM) via water quality parameters (e.g. DOC) was validated. Methyl orange is suitable as a defined surrogate for the simulation of background organics adsorption competition. UV254 allows for monitoring and controlling continuously operated pilot/large-scale PAC plants. A lab batch procedure is recommended for projections of organic micro-pollutant removals on full-scale PAC recirculation plants.
Rapid small-scale column tests (RSSCTs) could be confirmed as a suitable method for fast and reliable testing of granular activated carbon (GAC) by comparisons with large-scale data, despite some restrictions. Large RSSCTs reduce these restrictions but induce substantially increased efforts. GAC batch tests are only partly suitable. Integral breakthrough curves are subject to reduced fluctuations compared to direct (“current”) breakthrough curves. Depictions over specific throughputs of water quality parameters (from size exclusion chromatography of the DOC) allow for alignments of breakthrough curves obtained in different types of waters. Surrogate parameters such as UV254 are only little useful for breakthrough predictions of organic micro-pollutants (usefulness decreasing with increasing adsorbability). The usefulness of artificial surrogates should be further clarified.
Ozonation lab tests in batch and semi-batch setups produce comparable results regarding organic micro-pollutant eliminations, but they have different (dis)advantages with respect to practical implementation. The impacts of suspended solids on ozoneinduced organic micro-pollutant eliminations are small and only relevant at concentrations greater 20 mg/L dry mat-ter. The influences of temperature and pH are also small or non-existent; however, they affect the established ozone consumption profiles. UV254 allows for good predictions of organic micro-pollutant eliminations. Bromate formation was partly different in batch and semi-batch setups; bromate and NDMA formations are generally over-estimated compared to pilot or full-scale plants. The organic micro-pollutant and UV254 eliminations at 18 domestic wastewater treatment plants were determined; the established data can be used for reference applications. Internal OH radical tracers were found in all 18 effluents, which can be used for assessing the OH radical exposure as well as for quality control purposes. Ozone exposure-/OH radical exposure-based modelling led to partly noticeable overestimations of organic micro-pollutant eliminations. The results of a survey demonstrated a predominantly very high knowledgeability on ozonation in relevant stakeholders. As post-treatment steps, the participants recommend filter systems, in particular granular activated carbon filters.
For natural/biological barriers like bank filtration or managed aquifer recharge, rapid laboratory test methods are only partly informative, because of the occurring complex processes in such systems. Recent findings highlight that even minor variations in oxygen availability or biologically available organic carbon can cause substantial differences of organic micro-pollutant eliminations. In addition to the chemical parameters, the composition of the micro-biocenosis has critical impacts on transformation rates. Overall, simple and rapid laboratory tests are not suitable for simulating highly complex underground processes. Only the transformation of substances which are well-degradable under oxic conditions can be reproduced relatively satisfactorily in small-scale lab columns.
Aktualisiert: 2020-03-02
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Das DWA-A 203 befasst sich mit der Filtration von kommunalem Abwasser. Die Verfahren der Abwasserfiltration zielen im Wesentlichen auf die Elimination partikulärer Inhaltsstoffe (abfiltrierbarer Stoffe) des Abwassers nach biologischer Abwasserreinigung ab. Es bezieht sich auf die Bemessung und Auslegung der Raumfiltration. Über die betrieblichen Erfahrungen mit den Raumfilteranlagen ist im Themenband der DWA-Arbeitsgruppe KA-8.3 „Erfahrungen zum Betrieb von Abwasserfilteranlagen“, Mai 2009, ausführlich berichtet worden. Die Flächenfiltration, Siebung, Mikro- und Ultrafiltration sind nicht Gegenstand dieses Arbeitsblattes. Die Bemessungsansätze sind im vorliegenden Arbeitsblatt einer Überprüfung unterzogen worden. Der Stand der Technik zur Abwasserraumfiltration ist in diesem aktualisierten Arbeitsblatt DWA-A 203 dargestellt und für die Anwendung verfügbar. Mit der diskutierten Thematik der Entfernung von Spurenstoffen, beispielsweise durch den Einsatz von Aktivkohle oder Ozon, wird der Abwasserfilter unter einem neuen Gesichtspunkt betrachtet. Ebenfalls ist mit dem Raumfilter eine verbesserte Entfernung von Mikroplastik möglich.
Aktualisiert: 2019-03-15
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Geruchsprobleme im Zusammenhang mit Abwassersystemen nehmen faktisch und in der Wahrnehmung zu. Aus diesem Grund wurden die bestehenden Regelwerkspublikationen, das Merkblatt ATV-DVWK-M 154 „Geruchsemissionen aus Entwässerungssystemen – Vermeidung oder Verminderung“ vom Oktober 2003 und Merkblatt ATV-M 204 „Stand und Anwendung der Emissionsminderungstechnik bei Kläranlagen – Gerüche, Aerosole“ vom Oktober 1996 zusammengeführt und überarbeitet.
Dabei wurde der Schwerpunkt auf Geruchsemissionen gelegt. Schall-, Aerosol- oder andere Emissionen wie z B. klimarelevante Emissionen aus Abwasseranlagen werden im vorliegenden Merkblatt DWA-M 154 nicht behandelt. Der Teil 1 „Grundlagen“ behandelt die allgemeinen Aspekte. Im Teil 2 „Beispiele aus der Praxis“ werden diese Aspekte an Beispielen verdeutlicht.
Das Merkblatt DWA-M 154-1 behandelt rechtliche und technische Grundlagen von Gerüchen, das notwendige Konfliktmanagement, die Einleitung und Entstehung von Geruchsstoffen in Entwässerungssystemen und deren Emission in die Atmosphäre, die Messung und Bewertung von Abwassergerüchen, planerische, bauliche und betriebliche Maßnahmen zur Vermeidung von Geruchsproblemen sowie Maßnahmen der Symptombekämpfung durch Abwasser- und Abluftbehandlung. Welche der vielen möglichen Maßnahmen die beste Wirkung zur Geruchsminimierung erreicht, ist immer von den örtlichen und zeitlichen Randbedingungen sowie weiteren Faktoren abhängig. Keine Maßnahme ist ohne Weiteres effizient und nachhaltig oder gar in jedem Einzelfall einsetzbar und eine Kombination verschiedener Maßnahmen ist gegebenenfalls erforderlich.
Aktualisiert: 2019-11-13
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Geruchsprobleme im Zusammenhang mit Abwassersystemen nehmen faktisch und in der Wahrnehmung zu. Aus diesem Grund wurden die bestehenden Regelwerkspublikationen, das Merkblatt ATV-DVWK-M 154 „Geruchsemissionen aus Entwässerungssystemen – Vermeidung oder Verminderung“ vom Oktober 2003 und Merkblatt ATV-M 204 „Stand und Anwendung der Emissionsminderungstechnik bei Kläranlagen – Gerüche, Aerosole“ vom Oktober 1996 zusammengeführt und überarbeitet.
Dabei wurde der Schwerpunkt auf Geruchsemissionen gelegt. Schall-, Aerosol- oder andere Emissionen wie z B. klimarelevante Emissionen aus Abwasseranlagen werden im vorliegenden Merkblatt DWA-M 154 nicht behandelt. Der Teil 1 „Grundlagen“ behandelt die allgemeinen Aspekte. Im Teil 2 „Beispiele aus der Praxis“ werden diese Aspekte an Beispielen verdeutlicht.
Das Merkblatt DWA-M 154-1 behandelt rechtliche und technische Grundlagen von Gerüchen, das notwendige Konfliktmanagement, die Einleitung und Entstehung von Geruchsstoffen in Entwässerungssystemen und deren Emission in die Atmosphäre, die Messung und Bewertung von Abwassergerüchen, planerische, bauliche und betriebliche Maßnahmen zur Vermeidung von Geruchsproblemen sowie Maßnahmen der Symptombekämpfung durch Abwasser- und Abluftbehandlung. Welche der vielen möglichen Maßnahmen die beste Wirkung zur Geruchsminimierung erreicht, ist immer von den örtlichen und zeitlichen Randbedingungen sowie weiteren Faktoren abhängig. Keine Maßnahme ist ohne Weiteres effizient und nachhaltig oder gar in jedem Einzelfall einsetzbar und eine Kombination verschiedener Maßnahmen ist gegebenenfalls erforderlich.
Aktualisiert: 2019-11-13
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Ziel dieser Arbeit ist es, ein neuartiges Sensorgaskalorimeter zu entwickeln, mit dem volumetrische und kalorimetrische Gleichgewichtsmessungen simultan in einem Gerät durchgeführt werden können. Mit diesem Messgerät sollen Adsorptionskapazitäten und beladungsabhängige Adsorptionsenthalpien der homologen Reihen der n-Alkane und 1-Alkene sowie verzweigter und zyklischer Kohlenwasserstoffe an Faujasit- und ZSM-5 (MFI)-Zeolithen sowie der Aktivkohle Norit R1 Extra untersucht werden. Aus dem systematischen Vergleich der Messdaten werden Schlussfolgerungen auf die Art und Stärke vorherrschender Wechselwirkungen und die Mechanismen bei der Adsorption aus der Gasphase gezogen.
Einen weiteren Aspekt der vorliegenden Arbeit stellt die Entwicklung einer Methode dar, mit der sich aus dem Vergleich von Adsorptionsenthalpien ähnlicher Stoffsysteme erstmals energetische Beiträge von Wechselwirkungen quantitativ abschätzen lassen. Die neu entwickelte Methode wird mit Adsorptionsmessungen von linearen C3- und C5-Kohlenwasserstoffen an Faujasit-Zeolithen erprobt.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Die reaktive Adsorption wird in vielen Prozessen genutzt, um ein Adsorptiv dauerhaft an ein Adsorbens zu binden oder eine Reaktion zu einem bestimmten Produkt zu unterstützen. In der Abgasreinigung ist diese Reaktion jedoch in der Regel ungewollt. Reaktionsprodukte können das Adsorptionsgleichgewicht negativ beeinflussen, die Reinigung erschweren und den Prozess nicht detektiert verlassen. Die reaktive Adsorption wurde in dieser Arbeit für die Adsorptive Dimethylcarbonat (DMC) und Ethylmethylcarbonat (EMC) untersucht. Es werden Parameter und Modelle vorgestellt, mit welchen die Zer¬setzung der Adsorptive charakterisiert und der Einfluss der Zersetzung auf die Adsorption beschrieben werden kann.
In statischen Batchversuchen wird zunächst eine breite Datenbasis geschaffen, um die Zersetzung detailliert zu beschreiben und das Adsorptionsgleichgewicht der Reinstoffe mit der hier neu eingeführten inversen IAS-Theorie berechnet. Darauf aufbauend wird die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt und die Übertragbarkeit auf die in der Anwendung relevantere Festbettadsorption diskutiert.
Aktualisiert: 2019-09-11
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Das DWA-A 203 befasst sich mit der Filtration von kommunalem Abwasser. Die Verfahren der Abwasserfiltration zielen im Wesentlichen auf die Elimination partikulärer Inhaltsstoffe (abfiltrierbarer Stoffe) des Abwassers nach biologischer Abwasserreinigung ab. Es bezieht sich auf die Bemessung und Auslegung der Raumfiltration. Über die betrieblichen Erfahrungen mit den Raumfilteranlagen ist im Themenband der DWA-Arbeitsgruppe KA-8.3 „Erfahrungen zum Betrieb von Abwasserfilteranlagen“, Mai 2009, ausführlich berichtet worden. Die Flächenfiltration, Siebung, Mikro- und Ultrafiltration sind nicht Gegenstand dieses Arbeitsblattes. Die Bemessungsansätze sind im vorliegenden Arbeitsblatt einer Überprüfung unterzogen worden. Der Stand der Technik zur Abwasserraumfiltration ist in diesem aktualisierten Arbeitsblatt DWA-A 203 dargestellt und für die Anwendung verfügbar. Mit der diskutierten Thematik der Entfernung von Spurenstoffen, beispielsweise durch den Einsatz von Aktivkohle oder Ozon, wird der Abwasserfilter unter einem neuen Gesichtspunkt betrachtet. Ebenfalls ist mit dem Raumfilter eine verbesserte Entfernung von Mikroplastik möglich.
Aktualisiert: 2019-03-15
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Mit der Beschreibung der Geschichte der Aktivkohle wird die Entwicklung eines wichtigen Industrieproduktes anschaulich dargestellt. Ausgehend von den Anfängen im Altertum werden die Erfindungen und Erkenntnisfortschritte im Laufe der Jahrhunderte in den verschiedenen Zeitabschnitten erläutert. Die Verknüpfung der Entwicklungsstufen mit den mit der Geschichte der Aktivkohle untrennbar verbunden Firmen erlaubt interessante Einblicke in die Anfänge heutiger Großunternehmen. Politische und technologische Einflüsse sowie Beiträge maßgeblicher Persönlichkeiten werden ausführlich behandelt und vermitteln ein tiefes Verständnis für die Besonderheiten und historischen Hintergründe dieses Adsorptionsmittels und dessen Bedeutung in der heutigen Zeit.
Aktualisiert: 2019-01-11
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