Untersuchungen zur konkurrierenden Adsorption an

Masterarbeit: Untersuchungen zur konkurrierenden Adsorption an granulierter
Aktivkohle mittels Schnellfiltertests
Teststand Schnellfiltertests
Granulierte Aktivkohle (GAK) findet mehr und mehr Verwendung zur Entfernung von organischen
Spurenstoffen aus kommunalen Abwässern. Dabei wird das bereits mechanisch und biologisch gereinigte
Abwasser über Adsorber geleitet, die mit GAK (Korngröße etwa 0,5 – 3,0 mm) gefüllt sind, so dass die
Spurenstoffe adsorptiv gebunden werden können. Solche GAK-Adsorber werden in der Regel über
mehrere Monate betrieben, bis ein zuvor definiertes Grenzkriterium erreicht ist und die GAK ausgebaut
werden muss, um sie off-site zu reaktivieren.
Die Vielzahl an die GAK adsorbierenden Spurenstoffe zeigen ein erheblich unterschiedliches Adsorptionsverhalten. Dadurch können Spurenstoffe, die schlechter adsorbieren bereits tief ins GAK-Bett vordringen, gut adsorbierbare Stoffe hingegen belegen zu dieser Zeit nur einen kleinen Teil des GAK-Betts.
Wird der Adsorber nun längere Zeit betrieben, dringen die gut adsorbierbaren Substanzen tiefer in das
GAK-Bett vor und können die bereits adsorbierten Spurenstoffe (sofern sie reversibel adsorbiert waren)
verdrängen.
Dieser als konkurrierende Adsorption bezeichnete Effekt kann dazu führen, dass nach längerer Betriebszeit von Adsorbern die Konzentrationen von schlecht adsorbierbaren Spurenstoffen im Ablauf höher als
im Zulauf sind. Dieser Effekt wird auch als Chromatographieeffekt bezeichnet, da er in der chemischen
Analytik gezielt zur Anreicherung von Einzelsubstanzen aus Stoffgemischen verwendet wird. Sofern die
schlecht adsorbierbaren Substanzen oder ein Gemisch aus Ihnen ökotoxikologisches Potenzial aufweisen, könnten über längere Zeit betriebene GAK-Adsorber zu Spurenstoffquellen werden.
In der Masterarbeit soll dieser bisher im Bereich Trinkwasser gefundene Effekt für ausgesuchte Substanzen im Bereich kommunales Abwasser nachvollzogen werden. Dieses soll unter kontrollierten Bedingungen mit Schnellfiltertests erfolgen. Im Einzelnen sind folgende Punkte zu bearbeiten:
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Literaturrecherche zum Thema Chromatographieeffekt/konkurrierende Adsorption bei GAKAdsorbern in der Wasseraufbereitung
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Auswahl von mindestens zwei Pharmaka durch Aufnahme von UV/VIS Scans und Prüfung auf
deren Eignung zum gleichzeitigem Nachweis mit UV/VIS und ggf. LC-MS Messungen und weitere Kriterien (Löslichkeit, Adsorbierbarkeit, Vorkommen in Kläranlagenabläufen, einfache Bestimmbarkeit mit LC-MS etc.).
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Inbetriebnahme des bestehenden Schnellfilterteststands
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Untersuchung des Adsorptionsverhaltens der hochdotierten ausgewählten Pharmaka an zwei
granulierten Aktivkohlen in destilliertem Wasser mittels UV-Vis unter variierten Versuchseinstellungen (z. B. Leerbettkontaktzeit, c0 Konzentration etc.) im Schnellfilterteststand.
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Untersuchung des Adsorptionsverhaltens von realem Abwasser an zwei granulierten Aktivkohlen
im Schnellfilterteststand.
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Auswertung und Interpretation der Ergebnisse
Anforderungen an den Bewerber: Good english knowledge to publish the results in an international scientific
paper, Hohes Maß an Eigeninitiative und Freude an praktischer Arbeit im Umweltanalytischen Labor des ISA auf
der Kläranlage Soers.
Betreuung: FangFang Zhao und Volker Linnemann
Ansprechpartner: Volker Linnemann ([email protected])
Bearbeitungsbeginn: ab 12/2015