6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
Filtern
Erscheinungsjahr
- 2019 (91) (entfernen)
Dokumenttyp
- Vortrag (59)
- Posterpräsentation (27)
- Beitrag zu einem Tagungsband (3)
- Zeitschriftenartikel (1)
- Sonstiges (1)
Referierte Publikation
- nein (91) (entfernen)
Schlagworte
- Mikroplastik (21)
- TED-GC-MS (18)
- Microplastics (13)
- Boehmite (10)
- Analytik (8)
- Nanocomposites (7)
- Rigid amorphous fraction (5)
- Dosimetry (4)
- Epoxy (4)
- Geant4 (4)
Organisationseinheit der BAM
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (91) (entfernen)
Eingeladener Vortrag
- nein (59)
3D microstructures with sub-micron resolution can be manufactured in additive manner applying multi-photon laser structuring technique. This paper is focused on the incorporation of superparamagnetic iron oxide nanoparticles into the photoresist in order to manufacture micrometer-sized devices featuring a magnetic moment. The aim of the project is to achieve untethered actuation of the presented objects through externally applied magnetic fields. Future medical application scenarios such as drug delivery and tissue engineering are targeted by this research.
While plastics have become indispensable in our daily lives over the last decades, the input into the environment has been increasing concurrently. Plastics often end up in the environment because of intensive use and poor waste management practice. They are subjected to aging and fragmentation and finally be deposited as microplastic particles or in short microplastics (MP). MP are defined as particles originating from synthetic polymers between 1 µm and 5 mm.
Although the pervasive abundance of MP in aquatic environments has been demonstrated comprehensively, less is known about the occurrence and fate of MP in terrestrial ecosystems. It is still unclear if soil functions as a MP source or a sink for aquatic environments. MP can either be transported into water bodies by soil erosion or be retained in soils. The few studies published are not comparable because of non-existent harmonized and standardized methods for sampling, sample preparation, and analysis.
For an assessment of a potential exposure situation of MP, the determination of a mass content in the soil is crucial. Consequently, spectroscopic methods like Raman or FTIR are not suitable, as they deliver information about the shape and size of individual particles. Therefore, we show the application of ThermoExtractionDesorption-GasChromatography-MassSpectrometry (TED-GC-MS) for MP analysis in the soil. In this method, the soil sample is heated up to 600 °C in a nitrogen atmosphere. The decomposition gases are sorbed on a solid phase, then transferred to a GS-MS system where they are desorbed, separated and identified. The method allows the rapid identification of individual polymers through the detection of specific decomposition products, but also the quantitative determination of the MP mass. Besides thermoplastics, elastomers originated from tire abrasion, can be detected.
In the present study, several terrestrial ecosystems in south-west Germany were systematically sampled. Subsequent sample preparation included sieving in fractions of 5-100 µm, 100-1000 µm, and 1-5 mm. MP were extracted by density separation using ZnCl2 solutions. The detection was done by TED-GC-MS measurements. Data of agricultural areas and floodplains are presented exemplarily. A quantitative assessment of highly occurring MP from littering as well as tire abrasion is conducted.
Due to the favorable properties of polymers, their production and thus their input into the environment has increased significantly in recent decades. Currently, FTIR or Raman spectroscopy are mainly applied for the analysis of microplastic particles (MP) in environmental samples. However, these methods have great difficulties in determining metrologically traceable MP values, especially with regard to the limiting values, as preferred in regulation. Therefore, we developed a systematic and fast thermoanalytical method called TED-GC-MS (thermal extraction desorption gas chromatography mass spectrometry), which determines mass contents. Now the current goal is the determination of its process parameters.
This poster illustrates the theoretical requirements for MP analysis (left side) and contrast them with the current state of research (right side).Unexpected practical problems are presented and the relatively new method is discussed concerning the quality requirements of well-established methods such as LC-or GC-MS.
Die zunehmenden Nachweise von Kunststoffen in verschiedenen Umweltmedien erfahren in den letzten Jahren weltweit ein zunehmendes wissenschaftliches, gesellschaftliches und politisches Interesse. Besondere Aufmerksamkeit erfahren Kunststoffpartikel von 1-1.000 µm, sogenanntes Mikroplastik. Es wurde mittlerweile in Wasser, Böden, Luft und Biota nachgewiesen. Obwohl die Wirkungen auf die natürlichen Umweltfunktionen noch unklar sind und kontrovers diskutiert werden, ist allein durch die ubiquitäre Präsenz eine systematische Erfassung von Eintragsquellen und Verbleib der Partikel über alle Umweltmedien notwendig, um Maßnahmen zur Reduktion der Einträge zu veranlassen.
Für eine zuverlässige Erfassung sind medienübergreifende Verfahren zu entwickeln, welche die drei analytischen Schritte, Probennahme, Probenaufbereitung und Detektion beinhalten. Die Verfahren adressieren unterschiedliche Zielgruppen, welche verschiedene analytische Informationen fordern. Für die akademische Bewertung werden Verfahren mit hohem analytischen Aufwand favorisiert, welche möglichst detaillierte Information über Partikelsorte, -größe, -zahl und -oberflächenbeschaffenheit geben. Im Gegensatz dazu, fordern Anwender aus der Praxis schnelle und einfache Monitoring Verfahren, welche die Bestimmung eines Massengehaltes, bzw. eines Grenzwertes zulassen. Allen ist gemeinsam, dass ein hoher interdisziplinärer Anspruch besteht, der sowohl technische Voraussetzungen zur repräsentativen Probennahme und die Limitationen von Detektionsverfahren berücksichtigt, als auch die Fachkompetenz von Biologen, Umweltwissenschaften, Analytiker und Polymerwissenschaftler einschließt.
Verfahren zum Mikroplastiknachweis müssen auch verschieden Proben mit sehr unterschiedlichen Gehalten an natürlicher Matrix gerecht werden. So müssen allein für Wasser Verfahren entwickelt werden, die Mikroplastik verschiedener Form (sphärische Partikel, komplexe Bruchstücke, Fasern) aus Medien mit sehr variablen Partikelanteil (u.a. Trinkwasser, Oberflächenwasser, Abwasser) repräsentativ erfassen, sowie schnell und kostengünstig sind – einschließlich der notwendigen Probenaufbereitung. Die jeweiligen Detektionsverfahren müssen z.B. einzelne Partikel oder integrale Gehalte über drei Dekadenklassen für thermoplastische und insbesondere auch elastomere Partikelsorten erfassen können.
Die zunehmenden Nachweise von Kunststoffen in verschiedenen Umweltmedien erfahren in den letzten Jahren weltweit ein zunehmendes wissenschaftliches, gesellschaftliches und politisches Interesse. Besondere Aufmerksamkeit erfahren Kunststoffpartikel von 1-1.000 µm sogenanntes Mikroplastik. Es wurde mittlerweile in Wasser, Böden, Luft und Biota nachgewiesen. Obwohl die Wirkungen auf die natürlichen Umweltfunktionen noch unklar sind und kontrovers diskutiert werden, ist allein durch die ubiquitäre Präsenz eine systematische Erfassung von Eintragsquellen und Verbleib der Partikel über alle Umweltmedien notwendig, um Maßnahmen zur Reduktion der Einträge zu veranlassen.
Für eine zuverlässige Erfassung sind medienübergreifende Verfahren zu entwickeln, welche die drei analytischen Schritte, Probennahme, Probenaufbereitung und Detektion beinhalten. Die Verfahren adressieren unterschiedliche Zielgruppen, welche verschiedene analytische Informationen fordern. Für die akademische Bewertung werden Verfahren mit hohem analytischen Aufwand favorisiert, welche möglichst detaillierte Information über Partikelsorte, -größe, -zahl und -oberflächenbeschaffenheit geben. Im Gegensatz dazu, fordern Anwender aus der Praxis schnelle und einfache Monitoring Verfahren, welche die Bestimmung eines Massengehaltes, bzw. eines Grenzwertes zulassen. Allen ist gemeinsam, dass ein hoher interdisziplinärer Anspruch besteht, der sowohl technische Voraussetzungen zur repräsentativen Probennahme und die Limitationen von Detektionsverfahren berücksichtigt, als auch die Fachkompetenz von Biologen, Umweltwissenschaften, Analytiker und Polymerwissenschaftler einschließt.
Verfahren zum Mikroplastiknachweis müssen auch verschieden Proben mit sehr unterschiedlichen Gehalten an natürlicher Matrix gerecht werden. So müssen allein für Wasser Verfahren entwickelt werden, die Mikroplastik verschiedener Form (sphärische Partikel, komplexe Bruchstücke, Fasern) aus Medien mit sehr variablen Partikelanteil (u.a. Trinkwasser, Oberflächenwasser, Abwasser) repräsentativ erfassen sowie schnell und kostengünstig sind – einschließlich der notwendigen Probenaufbereitung. Die jeweiligen Detektionsverfahren müssen z.B. einzelne Partikel oder integrale Gehalte über drei Dekadenklassen für thermoplastische und insbesondere auch elastomere Partikelsorten erfassen können.