Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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In order to reduce CO2 emissions fossil fuelled power stations with high combustion efficiency are being developed. The increase of the operating temperature, a common way to improve combustion efficiency, leads to enhanced corrosion of heat exchange steel tubes in the power plants. Within the framework of the European project “Production of Coatings for New Efficient and Clean Coal Power Plant Materials” (POEMA)", high temperature corrosion protection coatings are now under investigation.
Thin porous sol-gel alumina films are promising candidate coating materials. Coatings were prepared by applying boehmite sols on grinded steel P92 and subsequent heat treatments at temperatures up to 650 °C. Thus a porous layer of worm-like particles was formed consisting of nano-crystallites and amorphous alumina. A dense interface with satisfying adhesion resulted from diffusion of chromium and iron ions out of the steel into the porous coating. However, the film locally exhibited some cracks caused by steep edges in the grinded steel surface. An appropriate substrate pretreatment should avoid this problem.
The protection of the steel relies on the barrier function of the alumina coating and the formation of a dense chromia layer at the steel surface.
Aufgrund der demographischen Entwicklung und dem damit verbundenen gesteigertem Bedarf an Medikamenten besteht in Deutschland das Problem des Eintrags von Rückständen und Transformationsprodukten über das Abwasser in die Umwelt. In herkömmlichen Reinigungsverfahren werden Medikamentenrückstände häufig unvollständig entfernt oder in andere teilweise toxischere Verbindungen umgewandelt (z. B. durch Ozonierung). Eine perspektivisch aussichtsreiche Möglichkeit zur Beseitigung dieser Schadstoffe ist die Oxidation zu Wasser und Kohlendioxid durch Bestrahlung des vorgeklärten Abwassers mit UV-Licht in Gegenwart von Photokatalysatoren wie z. B. TiO2.
Für vergleichende Untersuchungen der photokalalytischen Aktivität von TiO2-Submikro- und Nanopulvern im Labormaßstab wurde Methylenblau als Modellsubstanz gewählt. Kommerziell erhältliche TiO2-Pulver wurden Testlösungen zugesetzt und der zeitlich fortschreitende Abbau von Methylenblau unter Bestrahlung mit UV-Licht in beobachtet. Für die technische Nutzung der photokatalytischen Abwaserreinigung ist die Immobilisierung der eingesetzten Pulver mit der Möglichkeit der Rückgewinnung erforderlich, sowohl aus Umweltschutzgründen als auch für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Aufbaugranulation wurde als ein prinzipiell auch großtechnisch realisierbares Verfahren der Immobilisierung gewählt. In einem Intensivmischer wurden Granulate auf der Basis von Submikrometer-SiO2 unter Verwendung eines anorganischen Binders hergestellt. Das photokatalytisch aktive TiO2 wurde in Anteilen von 10-25 Ma.-% entweder dem Ausgangspulver zugemischt oder am Ende des Granulierprozesses als Granulat-Coating aufgebracht. Eine Temperung der Granalien bei Temperaturen von maximal 300°C – 500°C erwies sich als ausreichend, um deren Stabilität beim Einsatz in Methylenblau-Lösung im Batch-Verfahren zu gewährleisten.
Tests zum Einsatz der SiO2-TiO2-Granulate als Photokatalysatoren zum Abbau von Methylenblau-Lösungen unter UV-Bestrahlung verliefen erfolgreich. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Granalien nach erfolgtem Farbstoffstoff-Abbau aus den Lösungen rückgewinnen und erneut verwenden ließen. Die recycelten Granulate wiesen eine ähnliche photokatalytische Aktivität wie frisch hergestellte auf.