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Erscheinungsjahr

  • 2020 (5)
  • 2019 (5)
  • 2018 (5)

Dokumenttyp

  • Zeitschriftenartikel (7)
  • Posterpräsentation (3)
  • Beitrag zu einem Tagungsband (2)
  • Vortrag (2)
  • Forschungsdatensatz (1)

Sprache

  • Deutsch (8)
  • Englisch (7)

Referierte Publikation

  • nein (12)
  • ja (3)

Schlagworte

  • Thermogravimetrie (8)
  • Adsorption (6)
  • Aktivkohle (6)
  • Infrarotspektroskopie (3)
  • Pulveraktivkohle (3)
  • TED-GC/MS (3)
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Organisationseinheit der BAM

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  • 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (10)
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  • 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (1)
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  • 7 Bauwerkssicherheit (1)
  • 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (1)

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Evaluation of thermoanalytical methods equipped with evolved gas analysis for the detection of microplastic in environmental samples (2020)
Goedecke, Caroline ; Dittmann, Daniel ; Eisentraut, Paul ; Wiesner, Yosri ; Schartel, Bernhard ; Klack, Patrick ; Braun, Ulrike
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.
Untersuchungen zu biologischen, organischen und anorganischen Veränderungen granulierter Aktivkohlen während der Trinkwasseraufbereitung (2020)
Dittmann, Daniel ; Lucke, T. ; Ruhl, A. S. ; Winzenbacher, R. ; Jekel, M. ; Braun, Ulrike
Untersuchungen zu biologischen, organischen und anorganischen Veränderungen granulierter Aktivkohlen während der Trinkwasseraufbereitung des Landeswasserversorgers Langenau.
Experimental raw data for "Specific adsorption sites and conditions derived by thermal decomposition of activated carbons and adsorbed carbamazepine" (2020)
Dittmann, Daniel
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
Specific adsorption sites and conditions derived by thermal decomposition of activated carbons and adsorbed carbamazepine (2020)
Dittmann, Daniel ; Eisentraut, Paul ; Goedecke, Caroline ; Wiesner, Yosri ; Jekel, M ; Ruhl, A S ; Braun, Ulrike
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.
Spurenstoffadsorption an Aktivkohle – Untersuchungen mit Analysen oberhalb des Siedepunktes (2019)
Dittmann, Daniel ; Ruhl, A. S. ; Jekel, M. ; Braun, Ulrike
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.
Removal of organic micropollutants by activated carbon – gaining mechanistic insights by thermogravimetric analysis (2019)
Dittmann, Daniel
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.
Spurenstoffadsorption an Aktivkohle – Untersuchungen mit Analysen oberhalb des Siedepunktes (2019)
Dittmann, Daniel
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.
Aktivkohlecharakterisierung von GAK-Filtern bei unterschiedlichen Laufzeiten (2020)
Dittmann, Daniel
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.
Charakterisierung und selektive Quantifizierung von Aktivkohle (2018)
Dittmann, Daniel
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.
Thermoanalytische Verfahren in der Umweltanalytik: Neue Methoden für die weitergehende Abwasserbehandlung mit Aktivkohle (2018)
Dittmann, Daniel ; Braun, Ulrike ; Jekel, M. ; Ruhl, A. S.
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.
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