52740
2021
deu
373
378
conferenceobject
Wasserchemische Gesellschaft – Fachgruppe in der Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.
0
--
--
--
Aktivkohlecharakterisierung als weiterer Schlüssel für Adsorptionsprognosen organischer Spurenstoffe in der vierten Reinigungsstufe
In diesem Beitrag wird der Einfluss des Aktivkohleprodukts auf die Adsorption von Spurenstoffen aus Kläranlagenablauf gezeigt und diskutiert. Im zweiten Teil wird das Material Aktivkohle analytisch charakterisiert und die Eigenschaften systematisiert. Die gewonnenen Erkenntnisse werden mit Bezug zu Praxislösungen zusammengefasst.
Kurzreferate zur Wasser 2021
Wasser 2021
Online meeting
10.05.2021
12.05.2021
publish
false
true
Daniel Dittmann
L. Saal
F. Zietzschmann
M. Mai
Korinna Altmann
Dominik Al-Sabbagh
A. S. Ruhl
M. Jekel
U. Braun
deu
uncontrolled
Aktivkohle
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Zersetzungsgasanalyse
deu
uncontrolled
Proximatanalyse
Analytische Chemie
Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.3 Strukturanalytik
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Material
Chemie und Prozesstechnik
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Graue Literatur
52742
2021
deu
poster
0
--
--
--
Aktivkohle-Charakterisierung als weiterer Schlüssel für das Verständnis der Spurenstoffadsorption in der 4. Reinigungsstufe
Aktivkohle ≠ Aktivkohle, Adäquate Materialcharakterisierung - Voraussetzung für Adsorptionsprognosen und Wasserspezifische Auswahl von Aktivkohleprodukten.
Ausblick: Publikationen zu Aktivkohlecharakterisierung und Adsorptionsprognose in Vorbereitung
Wasser 2021 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft
Online meeting
10.05.2021
12.05.2021
publish
false
true
Daniel Dittmann
deu
uncontrolled
Aktivkohle
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Zersetzungsgasanalyse
deu
uncontrolled
Proximatanalyse
Analytische Chemie
Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.3 Strukturanalytik
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Material
Chemie und Prozesstechnik
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Präsentation
44972
2018
deu
301
305
conferenceobject
0
--
--
--
Thermoanalytische Verfahren in der Umweltanalytik: Neue Methoden für die weitergehende Abwasserbehandlung mit Aktivkohle
In diesem Beitrag werden zwei Möglichkeiten zur Quantifizierung von PAK in Belebtschlamm durch thermogravimetrische Methoden beschrieben sowie der Einfluss von PAK auf die Biomasse mittels Zersetzungsgasanalyse nachgewiesen.
Wasser 2018 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft - Fachgruppe in der Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.
978-3-947197-05-7
Wasser 2018
Papenburg, Germany
07.05.2018
09.05.2018
Daniel Dittmann
Ulrike Braun
M. Jekel
A. S. Ruhl
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Belebtschlamm
deu
uncontrolled
Infrarotspektroskopie
deu
uncontrolled
Thermoanalyse
deu
uncontrolled
Pulveraktivkohle
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
5 Werkstofftechnik
5.3 Polymere Verbundwerkstoffe
Umwelt
Umwelt-Material-Interaktionen
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Graue Literatur
44974
2018
deu
poster
0
--
--
--
Thermoanalytische Verfahren in der Umweltanalytik: Neue Methoden für die weitergehende Abwasserbehandlung mit Aktivkohle
Motivation:
> Zunehmender Einsatz von Pulveraktivkohle (PAK) zur
Spurenstoffelimination in kommunalen Kläranlagen
> Bisher keine analytische Methode zur Quantifizierung von PAK in
Belebungsbecken, bzw. in Gegenwart von Belebtschlamm
> Anwendung der Thermogravimetrischen Analyse (TGA) zur
Feststoffcharakterisierung auf Umweltfragestellungen
Ergebnisse:
> Quantifizierung von PAK in Belebtschlamm ist möglich und kann
über unterschiedliche zweistufige TGA-Methoden erfolgen
> Zersetzungsgasanalyse zeigt veränderte und verzögerte
Freisetzung aliphatischer Produkte des Belebtschlamms
Wasser 2018
Papenburg, Germany
07.05.2018
09.05.2018
Daniel Dittmann
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Belebtschlamm
deu
uncontrolled
Infrarotspektroskopie
deu
uncontrolled
Thermoanalyse
deu
uncontrolled
Pulveraktivkohle
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
5 Werkstofftechnik
5.3 Polymere Verbundwerkstoffe
Umwelt
Umwelt-Material-Interaktionen
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Präsentation
44978
2018
eng
2222
2231
2
6
article
Elsevier
Amsterdam
0
--
--
--
Quantification and characterisation of activated carbon in activated sludge by thermogravimetric and evolved gas analyses
Advanced wastewater treatment with powdered activated carbon (PAC) leads to a spread of PAC into different purification stages of wastewater treatment plants (WWTP) due to recirculation and filter back-wash. Currently, no methods for quantification of PAC in activated sludge are available. In this study, PAC containing activated sludge from four WWTP were examined by two-step thermogravimetric analysis (TGA) with heating up to 600°C in N2 and subsequently in synthetic air. Direct quantification of PAC according to temperature specific weight losses was possible for one WWTP. Quantification by combining specific mass losses was found to be an alternative direct method, with a detection limit of 1.2% PAC in dry sample mass.
Additionally, evolved gas analysis (EGA) by infrared-spectroscopy (FTIR) during TGA revealed interaction mechanisms between PAC and activated sludge. Aliphatic compounds from activated sludge were identified as major substances influenced by PAC. In derivative thermogravimetry (DTG), a typical double peak at approximately 300°C was found to be related to carbonylic species with increased evolution of acetic acid in aged activated sludge. TGA and EGA are promising tools to understand, control and optimise the application of PAC in advanced wastewater treatment.
Journal of Environmental Chemical Engineering
10.1016/j.jece.2018.03.010
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343718301313
2213-3437
Daniel Dittmann
Ulrike Braun
M. Jekel
A. S. Ruhl
eng
uncontrolled
Advanced wastewater treatment
eng
uncontrolled
Powdered activated carbon
eng
uncontrolled
Sewage treatment plant
eng
uncontrolled
Thermoanalysis
eng
uncontrolled
Thermogravimetry
eng
uncontrolled
Fourier transform infrared spectroscopy
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
5 Werkstofftechnik
5.3 Polymere Verbundwerkstoffe
Umwelt
Umwelt-Material-Interaktionen
Verlagsliteratur
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
45030
2018
deu
16
17
4
68
article
Huss-Medien GmbH
Berlin
0
--
--
--
Charakterisierung und selektive Quantifizierung von Aktivkohle
Pulveraktivkohle (PAK) ist für die Spurenstoffelimination in der
kommunalen Abwasserbehandlung sehr bedeutsam. Eine neue
Methode hilft die PAK-Konzentration im Belebungsbecken einer
Kläranlage analytisch zu bestimmen und bietet Möglichkeiten
Adsorptionsmechanismen besser zu verstehen.
wasserwirtschaft wassertechnik wwt
1438-5716
0043-0986
Daniel Dittmann
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Pulveraktivkohle
deu
uncontrolled
Infrarotspektroskopie
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
5 Werkstofftechnik
5.3 Polymere Verbundwerkstoffe
Umwelt
Umwelt-Material-Interaktionen
Verlagsliteratur
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
48257
2019
deu
lecture
0
--
--
--
Spurenstoffadsorption an Aktivkohle – Untersuchungen mit Analysen oberhalb des Siedepunktes
Im Vortrag wird der Ansatz zur Aufklärung von Adsorptionsprozessen, die in der Wasserphase stattgefunden haben, mittels Thermogravimetrie und Zersetzungsgasanalyse vorgestellt.
Es wird allgemein gezeigt wie TGA zur Charakterisierung von Aktivkohleoberflächen genutzt werden kann und welche Unterschiede sich in verschiedenen Adsorbat-Systemen zeigen. Im Detail wird die thermische Zersetzung von adsorbiertem Carbamazepin an drei verschiedenen Aktivkohlen präsentiert.
Wasser 2019
Erfurt, Germany
27.05.2019
29.05.2019
false
true
0
Daniel Dittmann
deu
uncontrolled
Aktivkohle
deu
uncontrolled
Adsorption
deu
uncontrolled
Carbamazepin
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Präsentation
50694
2020
eng
6695
1
10
article
Nature Publishing Group
1
--
--
--
Specific adsorption sites and conditions derived by thermal decomposition of activated carbons and adsorbed carbamazepine
The adsorption of organic micropollutants onto activated carbon is a favourable solution for the treatment of drinking water and wastewater. However, these adsorption processes are not sufficiently understood to allow for the appropriate prediction of removal processes. In this study, thermogravimetric analysis, alongside evolved gas analysis, is proposed for the characterisation of micropollutants adsorbed on activated carbon. Varying amounts of carbamazepine were adsorbed onto three different activated carbons, which were subsequently dried, and their thermal decomposition mechanisms examined. The discovery of 55 different pyrolysis products allowed differentiations to be made between specific adsorption sites and conditions. However, the same adsorption mechanisms were found for all samples, which were enhanced by inorganic constituents and oxygen containing surface groups. Furthermore, increasing the loadings led to the evolution of more hydrated decomposition products, whilst parts of the carbamazepine molecules were also integrated into the carbon structure. It was also found that the chemical composition, especially the degree of dehydration of the activated carbon, plays an important role in the adsorption of carbamazepine. Hence, it is thought that the adsorption sites may have a higher adsorption energy for specific adsorbates, when the activated carbon can then potentially increase its degree of graphitisation.
Scientific Reports
10.1038/s41598-020-63481-y
urn:nbn:de:kobv:b43-506946
https://opus4.kobv.de/opus4-bam/frontdoor/index/index/docId/51902
27.04.2020
Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Daniel Dittmann
Paul Eisentraut
Caroline Goedecke
Yosri Wiesner
M Jekel
A S Ruhl
Ulrike Braun
deu
uncontrolled
Aktivkohle
deu
uncontrolled
TED-GC/MS
deu
uncontrolled
Adsorption
deu
uncontrolled
Thermoanalytik
Analytische Chemie
Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Material
Chemie und Prozesstechnik
Verlagsliteratur
Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Wissenschaftliche Artikel der BAM
Nano
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
https://opus4.kobv.de/opus4-bam/files/50694/Dittmann et al. - 2020 - Specific adsorption sites and conditions derived b.pdf
https://opus4.kobv.de/opus4-bam/files/50694/41598_2020_63481_MOESM1_ESM.pdf
48258
2019
deu
98
102
conferenceobject
0
--
--
--
Spurenstoffadsorption an Aktivkohle – Untersuchungen mit Analysen oberhalb des Siedepunktes
In diesem Beitrag wird gezeigt wie mit Thermogravimetrischen Analysen (TGA) Aktivkohleoberflächen charakterisiert werden können. Außerdem wie TGA mit Zersetzungsgasanalyse zur Untersuchung von Adsorbat-Systemen (Carbamazepin an drei verschiedenen Aktivkohlen) zur Aufklärung von Adsorptionszuständen genutzt werden kann.
Wasser 2019 - Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft - Fachgruppe in der Gesellschaft Deutscher Chemiker
978-3-947197-11-8
Wasser 2019
Erfurt, Germany
27.05.2019
29.05.2019
false
true
Daniel Dittmann
A. S. Ruhl
M. Jekel
Ulrike Braun
deu
uncontrolled
Aktivkohle
deu
uncontrolled
Adsorption
deu
uncontrolled
Carbamazepin
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Graue Literatur
48259
2019
eng
lecture
0
--
--
--
Removal of organic micropollutants by activated carbon – gaining mechanistic insights by thermogravimetric analysis
Advanced wastewater treatment by the application of activated carbon is used to eliminate organic micropollutants in large scale wastewater treatment plants. However, underlying adsorption processes are unclear. On the one hand, compositions of wastewater differ and are very complex. On the other hand, activated carbons have physicochemical properties which impair investigations on adsorption mechanisms, since they are non-graphitic, non-graphitizable and have a highly disordered microstructure. This leads to their large surface areas and internal pore structure but also implies heteroatoms and functional groups. These are not easily accessible for research but affect the adsorption of organic micropollutants. Thermogravimetric analysis and evolved gas analysis can provide valuable insights into these kinds of systems. First, pyrolysis makes functional surface groups accessible, e.g. through decarboxylation, which facilitates characterisation of activated carbons. Second, adsorbates can be investigated by thermal desorption or decomposition, depending on the sorption conditions of the organic micropollutants. Single component systems as well as multi component systems with competing organic background matter are compared for various activated carbons. Surprising distinctions in the adsorption mechanisms will be presented.
SETAC Helsinki
Helsinki, Finland
27.05.2019
30.05.2019
false
true
0
Daniel Dittmann
eng
uncontrolled
Activated Carbon
eng
uncontrolled
Adsorption
eng
uncontrolled
Carbamazepine
eng
uncontrolled
Thermogravimetry
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Präsentation
48506
2019
eng
104635-1
104635-5
141
article
Elsevier B.V.
1
--
--
--
Investigation of two triazine-based heterocyclic brominated flame retardants by coupled thermogravimetry-Fourier transform infrared spectroscopy
In this study, the thermal decomposition of 1,3,5-tris-(2,3-dibromopropyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TDBPTAZTO) and 2,4,6-tris-(2,4,6-tribromo-phenoxy)-1,3,5-triazine (TTBP-TAZ) were investigated for the first time by thermogravimetric analysis. Both compounds were thermal degraded between 225 and 350 °C (TDBP-TAZTO) as well as 300 and 400 °C (TTBP-TAZ).
As a result, mass loss (%) of 98.5% for TTBP-TAZ and 95.4% for TDBP-TAZTO at 600 °C under N2 were observed. The major pyrolytic degradation products of TTBP-TAZ were formed in a single step and identified by FTIR analysis as 2,4,6-tribromophenol and further bromine-substituted aromatic compounds. In comparison, TDBP-TAZTO was pyrolytic degraded in two steps, whereby on the first step the release of hydrogen Bromide and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione could be detected. In the second minor step, isocyanic acid could be additionally identified.
Subsequently, the obtained products of the TGA-FTIR measurements were used for a targeted search for mass fragments in mass spectrometry measurements. For TTBP-TAZ, only the degradation product 1,3,5-tribromobenzene could be detected by MS/MS analyzes. No comparable thermal degradation products, except hydrogen bromide, were observed in the MS/MS spectra of TDBP-TAZTO. Therefore, the search of further mass fragments was not possible compared to the findings of the TGA-FTIR measurements.
Journal of Analytical and Applied Pyrolysis
10.1016/j.jaap.2019.104635
false
true
22.07.2019
Dominique Lörchner
Daniel Dittmann
Ulrike Braun
L. W. Kroh
Robert Köppen
eng
uncontrolled
Pyrolysis
eng
uncontrolled
Thermal decomposition
eng
uncontrolled
TGA-FTIR
eng
uncontrolled
Mass spectrometry
Analytische Chemie
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik
Chemie und Prozesstechnik
Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Verlagsliteratur
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
51902
2020
eng
researchdata
Zenodo
Geneva
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
0
--
--
--
Experimental raw data for "Specific adsorption sites and conditions derived by thermal decomposition of activated carbons and adsorbed carbamazepine"
This is the repository of all experimental raw data used in the Scientific Reports publication "Specific adsorption sites and conditions derived by thermal decomposition of activated carbons and adsorbed carbamazepine" by Daniel Dittmann, Paul Eisentraut, Caroline Goedecke, Yosri Wiesner, Martin Jekel, Aki Sebastian Ruhl, and Ulrike Braun.
It includes
- overview_measurements.xlsx and overview_measurements.ods containing a list of all TGA experiments (TGA, TGA-FTIR, TED-GC-MS, and ramp-kinetics)
- TED-GC-MS.zip containing gas chromatography-mass spectrometry experimtent files for the Chemstation and OpenChrom
- TGA.zip containing thermogravimetric analyses raw data on evolved gas analyses experiments (TGA-FTIR and TED-GC-MS)
- TGA_kinetics.zip containing thermogravimetric analyses raw data on decomposition kinetic experiments (ramp-kinetics)
- TGA-FTIR.zip containing Fourier-transform infrared spectroscopy series files for OMNIC
- XRF.zip containing x-ray flourescence data on elemental composition
10.5281/zenodo.3716316
Datensatz
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-506946
false
true
Open Data Commons Public Domain Dedication and Licence v1.0
Daniel Dittmann
eng
uncontrolled
Adsorption
eng
uncontrolled
Aktivkohle
eng
uncontrolled
TED-GC/MS
eng
uncontrolled
Thermoanalytik
Analytische Chemie
Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Material
Chemie und Prozesstechnik
Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Graue Literatur
Nano
Forschungsdatensätze der BAM
51433
2020
deu
poster
0
--
--
--
Aktivkohlecharakterisierung von GAK-Filtern bei unterschiedlichen Laufzeiten
Eine umfangreich ausgestaltete Trinkwasseraufbereitung als Multibarrieren-System ist notwendig, wenn das Rohwasser direkt aus Fließgewässern entnommen wird (z. B. für das Mülheimer Verfahren). Eine der Barrieren wird, als gezielte Behandlungs- oder Sicherheitsstufe, oft als Filter mit granulierter Aktivkohle (GAK-Filter) realisiert. Ihre Standzeit kann bei geringer Wasserbelastung (DOC < 2 mg/L), z. B. bei der Landeswasserversorgung Langenau, bis zu 5 Jahre betragen. Bei Rohwasser mit höherem Organikgehalt (DOC > 7 mg/L), wie bei der Nordwasser in Rostock, wird hingegen mindestens alle drei Jahre die GAK in den Filterkolonnen ausgetauscht.
Die Rest-Adsorptionskapazität der GAK kann durch verschiedene Verfahren abgeschätzt werden, ist aber nach wie vor Gegenstand aktueller Forschung. Die weitergehende Charakterisierung der beladenen GAK kann hierbei helfen.
Auf dem Poster sollen erste Ergebnisse zu den in Langenau und Rostock eingesetzten Aktivkohlen präsentiert werden. Hierzu wurden die frischen und nach unterschiedlichen Laufzeiten beladenen GAK untersucht. Die Zusammensetzung der Anorganik und der adsorbierten Organik, welche mittels Zersetzungs¬gasanalyse charakterisiert wurde, zeigt deutliche Unterschiede. Bspw. nimmt der Calcium-Gehalt der GAK in Langenau kontinuierlich zu, wohingegen dieser in den Proben aus Rostock mit zunehmender Laufzeit zurückgeht. Umgekehrt verhält es sich mit der Organik: Die GAK aus Rostock zeigen Hinweise auf biologische Besiedelung, während diese in Langenau trotz längerer Filterlaufzeit auszubleiben scheint.
4. Mülheimer Wasseranalytisches Seminar (MWAS2020)
Mülheim an der Ruhr, Germany
16.09.2020
17.09.2020
false
true
Daniel Dittmann
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Trinkwasser
deu
uncontrolled
Wasseraufbereitung
deu
uncontrolled
Aktivkohle
Analytische Chemie
Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Material
Chemie und Prozesstechnik
Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Präsentation
51434
2020
deu
47
50
2
118
article
Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
0
--
--
--
Untersuchungen zu biologischen, organischen und anorganischen Veränderungen granulierter Aktivkohlen während der Trinkwasseraufbereitung
Untersuchungen zu biologischen, organischen und anorganischen Veränderungen granulierter Aktivkohlen während der Trinkwasseraufbereitung des Landeswasserversorgers Langenau.
Vom Wasser
0083-6915
false
true
Daniel Dittmann
T. Lucke
A. S. Ruhl
R. Winzenbacher
M. Jekel
Ulrike Braun
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Trinkwasser
deu
uncontrolled
Wasseraufbereitung
deu
uncontrolled
Aktivkohle
Analytische Chemie
Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Material
Chemie und Prozesstechnik
Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Verlagsliteratur
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
51668
2020
eng
104961
152
article
Elsevier B.V.
1
--
--
--
Evaluation of thermoanalytical methods equipped with evolved gas analysis for the detection of microplastic in environmental samples
Microplastic particles are currently detected in almost all environmental compartments. The results of detection vary widely, as a multitude of very different methods are used with very different requirements for analytical validity.
In this work four thermoanalytical methods are compared and their advantages and limitations are discussed. One of them is thermal extraction-desorption gas chromatography mass spectrometry (TED-GC/MS), an analysis method for microplastic detection that has become established in recent years. In addition, thermogravimetric analysis coupled with Fourier-transform infrared spectroscopy (TGA-FTIR) and mass spectrometry (TGA-MS) were applied, two methods that are less common in this field but are still used in other research areas. Finally, microscale combustion calorimeter (MCC) was applied, a method not yet used for microplastic detection.
The presented results are taken from a recently published interlaboratory comparison test by Becker et al. (2020). Here a reference material consisting of suspended matter and specified added polymer masses was examined, and only the results of the recoveries were presented. In the present paper, however, the results for the individual polymers are discussed in detail and individual perspectives for all instruments are shown.
It was found that TED-GC/MS is the most suitable method for samples with unknown matrix and unknown, variable kinds and contents of microplastic. TGA-FTIR is a robust method for samples with known matrix and with defined kinds of microplastic. TGA-MS may offer a solution for the detection of PVC particles in the future. MCC can be used as a very fast and simple screening method for the identification of a potential microplastic load of standard polymers in unknown samples.
Journal of Analytical and Applied Pyrolysis
10.1016/j.jaap.2020.104961
urn:nbn:de:kobv:b43-516687
21.01.2021
Creative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International
Caroline Goedecke
Daniel Dittmann
Paul Eisentraut
Yosri Wiesner
Bernhard Schartel
Patrick Klack
Ulrike Braun
eng
uncontrolled
Microplastic
eng
uncontrolled
TED-GC/MS
eng
uncontrolled
TGA-MS
eng
uncontrolled
TGA-FTIR
eng
uncontrolled
MCC
eng
uncontrolled
Thermal analysis
Analytische Chemie
Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
7 Bauwerkssicherheit
7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
Umwelt
Material
Chemie und Prozesstechnik
Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Verlagsliteratur
Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Wissenschaftliche Artikel der BAM
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
https://opus4.kobv.de/opus4-bam/files/51668/Goedecke et al. - 2020 - Evaluation of thermoanalytical methods equipped wi.pdf
46508
2018
deu
poster
0
--
--
--
Wasseranalytik oberhalb des Siedepunktes
Das Poster fasst die Möglichkeiten gekoppelter thermischer Analyseverfahren mit Zersetzungsgasanalyse (TGA, TGA-FTIR, TGA-MS, TED-GC-MS) zusammen und stellt ihre Anwendungen für Wasserproben an ausgewählten Beispielen vor.
3. Mülheimer Wasseranalytisches Seminar (MWAS2018)
Mülheim an der Ruhr, Germany
12.09.2018
13.09.2018
Daniel Dittmann
deu
uncontrolled
Thermogravimetrie
deu
uncontrolled
Zersetzungsgasanalyse
deu
uncontrolled
Wasseranalytik
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Präsentation
46957
2019
eng
563
573
215
article
Elsevier Ltd.
1
--
--
--
Fast empirical lab method for performance projections of large-scale powdered activated carbon re-circulation plants
Powdered activated carbon (PAC) for organic micro-pollutant (OMP) removal can be applied effectively on wastewater treatment plant (WWTP) effluents by using re-circulation schemes, accumulating the PAC in the system. This technique is complex because several factors are unknown: (i) the PAC concentration in the system, (ii) specific and average contact times of PAC particles, and (iii) PAC particle loadings with target compounds/competing water constituents. Thus, performance projections (e.g. in the lab) are very challenging. We sampled large-scale PAC plants with PAC sludge re-circulation on eight different WWTPs. The PAC plant-induced OMP removals were notably different, even when considering PAC concentrations in proportion to background organic sum parameters. The variability is likely caused by differing PAC products, varying water composition, differently effective plant/re-circulation operation, and variable biodegradation. Plant PAC samples and parts of the PAC plant influent samples were used in laboratory tests, applying multiples (0.5, 1, 2, 4) of the respective large-scale “fresh” PAC doses, and several fixed contact times (0.5, 1, 2, 4, 48 h). The aimwas to empirically identify suitable combinations of lab PAC dose (as multiples of the plant PAC dose) and contact time, which represent the PAC plant
performances in removing OMPs (for specific OMPs at single locations, and for averages of different OMPs at all locations). E.g., for five well adsorbing, little biodegradable OMPs, plant performances can be projected by using a lab PAC dose of twice the respective full-scale PAC dose and 4 h lab contact time (standard deviation of 13 %-points).
Chemosphere
10.1016/j.chemosphere.2018.10.055
10.12.2018
F. Zietzschmann
S. Dittmar
L. Splettstößer
J. Hunsicker
Daniel Dittmann
F. Meinel
A. Rößler
S. Metzger
M. Jekel
A. S. Ruhl
eng
uncontrolled
Adsorption
eng
uncontrolled
Powdered activated carbon
eng
uncontrolled
Organic micro-pollutant
eng
uncontrolled
Trace organic contaminant
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Verlagsliteratur
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
57419
2023
eng
1
12
3
2
article
Wiley-VCH
Weinheim
0
--
--
--
Decomposability versus detectability: First validation of TED‐GC/MS for microplastic detection in different environmental matrices
A fast method for microplastic detection is thermal extraction desorption‐gas chromatography/mass spectrometry (TED‐GC/MS), which uses polymer‐specific thermal decomposition products as marker compounds to determine polymer mass contents in environmental samples. So far, matrix impacts of different environmental matrices on TED‐GC/MS performance had not yet been assessed systematically. Therefore, three solid freshwater matrices representing different aquatic bodies with varying organic matter contents were spiked with a total of eight polymers. Additionally, for the first time, the two biodegradable polymers polybutylene adipate terephthalate (PBAT) and polylactide (PLA) were analysed using TED‐GC/MS. The methodological focus of this work was on detectability, quality of signal formation as well as realisation of quantification procedures and determination of the limit of detection (LOD) values. Overall, TED‐GC/MS allowed the unambiguous detection of the environmentally most relevant polymers analysed, even at low mass contents: 0.02 wt% for polystyrene (PS), 0.04 wt% for the tyre component styrene butadiene rubber (SBR) and 0.2 wt% for polypropylene (PP), polyethylene (PE) and PBAT. Further, all obtained LOD values were increased in all matrices compared to the neat polymer without matrix. The LOD of the standard polymers were increased similarly (PS: 0.21–0.34 μg, SBR: 0.27–0.38 μg, PP: 0.32–0.36 μg, PMMA: 0.64–1.30 μg, PET: 0.90–1.37 μg, PE: 3.80–6.99 μg) and their decompositions by radical scission processes were not significantly influenced by the matrices. In contrast, matrixspecific LOD increases of both biodegradable polymers PBAT (LOD: 1.41–7.18 μg) and PLA (0.84–20.46 μg) were observed, probably due to their hetero‐functional character and interactions with the matrices. In conclusion, the TED‐GC/MS performance is not solely determined by the type of the polymers but also by the composition of the matrix.
Applied Research
10.1002/appl.202200089
2702-4288
publish
false
false
Maria Kittner
Paul Eisentraut
Daniel Dittmann
Ulrike Braun
eng
uncontrolled
TED-GC/MS
eng
uncontrolled
Microplastic
eng
uncontrolled
Freshwater matrices
eng
uncontrolled
Gas chromatography
eng
uncontrolled
Mass spectrometry
Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
6 Materialchemie
6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Umwelt
Verlagsliteratur
Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")