Die Arbeit beschäftigt sich mit der Nutzung polymerer Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Hochleistungsaktivkohlen mit definiert ausgeprägter Porenstruktur unter Anwendung eines neu entwickelten Pyrolysereaktors. Es werden verschiedene Produkte und deren Verhalten bei der Pyrolyse vorgestellt und auf der Grundlage anwendungsspezifischer Kriterien bewertet. Die bei der Sulfonierung als notwendige Copolymervorbehandlung wirkenden Parameter haben einen entscheidenden Einfluss auf die resultierende Koks- und Aktivkohlequalität. Dadurch ist es möglich, genau definierte Porenstrukturen herzustellen. Die Rolle der Sulfonierungs- und Pyrolyseparameter für die Aktivkohlequalität wird dargestellt. Bezüglich der technischen Umsetzung wurde ein Pyrolysereaktor entwickelt, der sich durch ein schmales Partikelverweilzeitspektrum bei gleichzeitig guter Feststoffdurchmischung auszeichnet. Durch umfangreiche Kaltversuche konnten grundlegende Abhängigkeiten zum Transport- und Verweilzeitverhalten ermittelt werden, mit deren Hilfe der Reaktor auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und optimiert werden kann. Die Tauglichkeit unter Betriebsbedingungen wurde nachgewiesen.

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Nutzung polymerer Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Hochleistungsaktivkohlen mit definiert ausgeprägter Porenstruktur unter Anwendung eines neu entwickelten Pyrolysereaktors. Es werden verschiedene Produkte und deren Verhalten bei der Pyrolyse vorgestellt und auf der Grundlage anwendungsspezifischer Kriterien bewertet. Die bei der Sulfonierung als notwendige Copolymervorbehandlung wirkenden Parameter haben einen entscheidenden Einfluss auf die resultierende Koks- und Aktivkohlequalität. Dadurch ist es möglich, genau definierte Porenstrukturen herzustellen. Die Rolle der Sulfonierungs- und Pyrolyseparameter für die Aktivkohlequalität wird dargestellt. Bezüglich der technischen Umsetzung wurde ein Pyrolysereaktor entwickelt, der sich durch ein schmales Partikelverweilzeitspektrum bei gleichzeitig guter Feststoffdurchmischung auszeichnet. Durch umfangreiche Kaltversuche konnten grundlegende Abhängigkeiten zum Transport- und Verweilzeitverhalten ermittelt werden, mit deren Hilfe der Reaktor auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und optimiert werden kann. Die Tauglichkeit unter Betriebsbedingungen wurde nachgewiesen.

In the thesis some problems concerning fabrication of composites based on present knowledge and author’s own experience have been revealed. The methods of fabrication of the composites take into consideration following operations like size-reduction, agglomeration and compounding (mixing components) in solid (grainy) state to obtain the composite of determined properties assigned for processing operations like injection moulding, extrusion or press moulding. The experiments were made in lab conditions similar to industrial ones. In each of the above mentioned operations very characteristic factors for individual operation have been observed. Those factors for size-reduction, agglomeration, compounding and press moulding have been presented in table 3.8 (column C). There were no procedures to analyze the fabrication of composites made of thermoplastic film wastes and rubber wastes in connection with properties of components in solid (grainy) state before compounding and press moulding by now. Because of specific basic operations the tests were carriedart on special test stands using phaenomenological methods. The results have enabled determination of the most advantegous directions for designing technological lines within the range of utilization of selected plastics and rubber wastes. The results might also be used for designing other constructional- technological solutions which would concern fabrication of composites based on other secondary polymeric materials. / In der Arbeit wurden auf Basis des bisherigen Standes der Technik und der Resultate eigener Arbeiten die mit der Herstellung von Kompositwerkstoffen verbundenen Probleme analysiert. Die gewählte Methodik der Herstellung der Kompositwerkstoffe berücksichtigt die Grundprozesse Zerkleinern, Agglomerieren und Mischen der Komponenten im festen Zustand. Ziel war die Herstellung eines Kompositwerkstoffs mit bestimmten Eigenschaften, der sich durch Spritzgießen, Extrudieren und Pressen verarbeiten lässt. Während der unter praxisnahen Laborbedingungen realisierten Versuche wurden für jeden der o. g. Prozesse die repräsentativsten Einflussfaktoren berücksichtigt. Diese Faktoren für das Agglomerieren, Zerkleinern, Mischen und Pressen wurden näher in der Tabelle 3.8 dargestellt. Bisher gab es einen Mangel an Analyseprozeduren bei der Herstellung der Kompositwerkstoffe aus thermoplastischen Folien und Gummi. Ziel war die Ermittlung des Zusammenhangs der Eigenschaften der Komponenten im festen (körnigen) Zustand vor dem Misch- und nach dem Pressprozess. Wegen der Eigenart der Grundprozesse wurden die Versuche unter Benutzung phänomenologischer Methoden an speziell vorbereiteten Versuchsständen durchgeführt. Die Resultate der Versuche führten zu Richtlinien zum Entwerfen von technologischen Vorschriften im Bereich des Verwertens der ausgewählten Kunststoff- und Gummiabfälle. Die Resultate der Versuche könnten auch beim Entwerfen anderer technologischer Lösungen genutzt werden, die die Herstellung der Kompositwerkstoffe aus anderen sekundären polymeren Materialien betreffen würden. Es ist bemerkenswert, dass einige Resultate der Arbeit bereits in der industriellen Praxis genutzt werden. Dies betrifft vor allem einen Kompositwerkstoff mit speziellen akustischen Eigenschaften (Werkstoff von bestimmter Impedanz), der sich sehr gut für die Ultraschalltechnik eignet, sowie einen Kompositwerkstoff zur Extrusion von elastischen Kernen bei der Herstellung von Hochdruckschläuchen. Nach Meinung des Verfassers ist es gelungen, die Hypothese zu verifizieren, dass es eine bestimmte, vorteilhafte Menge von Grundprozessen gibt, deren richtige Wahl über die Qualität der erhaltenen Erzeugnisse entscheidet. Bestätigt wird das in einer Tabelle, die die Relationen zwischen den Methoden der Aufbereitung der Komponenten im festen Zustand und den Festigkeitseigenschaften der erhaltenen Kompositwerkstoffe aufzeigt. Die mikroskopischen Beobachtungen der Bruchflächen an der Grenze Matrixmaterial – Gummipulver bestätigen die formschlüssige Einlagerung des Gummimehls in entsprechenden Fraktionen, was die o. g. Festigkeitseigenschaften wesentlich beeinflusst. Unabhängig davon können die in der Arbeit erhaltenen Resultate als Basis für weitere Untersuchungen im Bereich der Analyse von Teilprozessen der Aufbereitung von Kompositwerkstoffen aus sekundären Kunststoffen dienen.

In the thesis some problems concerning fabrication of composites based on present knowledge and author’s own experience have been revealed. The methods of fabrication of the composites take into consideration following operations like size-reduction, agglomeration and compounding (mixing components) in solid (grainy) state to obtain the composite of determined properties assigned for processing operations like injection moulding, extrusion or press moulding. The experiments were made in lab conditions similar to industrial ones. In each of the above mentioned operations very characteristic factors for individual operation have been observed. Those factors for size-reduction, agglomeration, compounding and press moulding have been presented in table 3.8 (column C). There were no procedures to analyze the fabrication of composites made of thermoplastic film wastes and rubber wastes in connection with properties of components in solid (grainy) state before compounding and press moulding by now. Because of specific basic operations the tests were carriedart on special test stands using phaenomenological methods. The results have enabled determination of the most advantegous directions for designing technological lines within the range of utilization of selected plastics and rubber wastes. The results might also be used for designing other constructional- technological solutions which would concern fabrication of composites based on other secondary polymeric materials. / In der Arbeit wurden auf Basis des bisherigen Standes der Technik und der Resultate eigener Arbeiten die mit der Herstellung von Kompositwerkstoffen verbundenen Probleme analysiert. Die gewählte Methodik der Herstellung der Kompositwerkstoffe berücksichtigt die Grundprozesse Zerkleinern, Agglomerieren und Mischen der Komponenten im festen Zustand. Ziel war die Herstellung eines Kompositwerkstoffs mit bestimmten Eigenschaften, der sich durch Spritzgießen, Extrudieren und Pressen verarbeiten lässt. Während der unter praxisnahen Laborbedingungen realisierten Versuche wurden für jeden der o. g. Prozesse die repräsentativsten Einflussfaktoren berücksichtigt. Diese Faktoren für das Agglomerieren, Zerkleinern, Mischen und Pressen wurden näher in der Tabelle 3.8 dargestellt. Bisher gab es einen Mangel an Analyseprozeduren bei der Herstellung der Kompositwerkstoffe aus thermoplastischen Folien und Gummi. Ziel war die Ermittlung des Zusammenhangs der Eigenschaften der Komponenten im festen (körnigen) Zustand vor dem Misch- und nach dem Pressprozess. Wegen der Eigenart der Grundprozesse wurden die Versuche unter Benutzung phänomenologischer Methoden an speziell vorbereiteten Versuchsständen durchgeführt. Die Resultate der Versuche führten zu Richtlinien zum Entwerfen von technologischen Vorschriften im Bereich des Verwertens der ausgewählten Kunststoff- und Gummiabfälle. Die Resultate der Versuche könnten auch beim Entwerfen anderer technologischer Lösungen genutzt werden, die die Herstellung der Kompositwerkstoffe aus anderen sekundären polymeren Materialien betreffen würden. Es ist bemerkenswert, dass einige Resultate der Arbeit bereits in der industriellen Praxis genutzt werden. Dies betrifft vor allem einen Kompositwerkstoff mit speziellen akustischen Eigenschaften (Werkstoff von bestimmter Impedanz), der sich sehr gut für die Ultraschalltechnik eignet, sowie einen Kompositwerkstoff zur Extrusion von elastischen Kernen bei der Herstellung von Hochdruckschläuchen. Nach Meinung des Verfassers ist es gelungen, die Hypothese zu verifizieren, dass es eine bestimmte, vorteilhafte Menge von Grundprozessen gibt, deren richtige Wahl über die Qualität der erhaltenen Erzeugnisse entscheidet. Bestätigt wird das in einer Tabelle, die die Relationen zwischen den Methoden der Aufbereitung der Komponenten im festen Zustand und den Festigkeitseigenschaften der erhaltenen Kompositwerkstoffe aufzeigt. Die mikroskopischen Beobachtungen der Bruchflächen an der Grenze Matrixmaterial – Gummipulver bestätigen die formschlüssige Einlagerung des Gummimehls in entsprechenden Fraktionen, was die o. g. Festigkeitseigenschaften wesentlich beeinflusst. Unabhängig davon können die in der Arbeit erhaltenen Resultate als Basis für weitere Untersuchungen im Bereich der Analyse von Teilprozessen der Aufbereitung von Kompositwerkstoffen aus sekundären Kunststoffen dienen.

In the thesis some problems concerning fabrication of composites based on present knowledge and author's own experience have been revealed. The methods of fabrication of the composites take into consideration following operations like size-reduction, agglomeration and compounding (mixing components) in solid (grainy) state to obtain the composite of determined properties assigned for processing operations like injection moulding, extrusion or press moulding. The experiments were made in lab conditions similar to industrial ones. In each of the above mentioned operations very characteristic factors for individual operation have been observed. Those factors for size-reduction, agglomeration, compounding and press moulding have been presented in table 3.8 (column C). There were no procedures to analyze the fabrication of composites made of thermoplastic film wastes and rubber wastes in connection with properties of components in solid (grainy) state before compounding and press moulding by now. Because of specific basic operations the tests were carriedart on special test stands using phaenomenological methods. The results have enabled determination of the most advantegous directions for designing technological lines within the range of utilization of selected plastics and rubber wastes. The results might also be used for designing other constructional- technological solutions which would concern fabrication of composites based on other secondary polymeric materials. / In der Arbeit wurden auf Basis des bisherigen Standes der Technik und der Resultate eigener Arbeiten die mit der Herstellung von Kompositwerkstoffen verbundenen Probleme analysiert. Die gewählte Methodik der Herstellung der Kompositwerkstoffe berücksichtigt die Grundprozesse Zerkleinern, Agglomerieren und Mischen der Komponenten im festen Zustand. Ziel war die Herstellung eines Kompositwerkstoffs mit bestimmten Eigenschaften, der sich durch Spritzgießen, Extrudieren und Pressen verarbeiten lässt. Während der unter praxisnahen Laborbedingungen realisierten Versuche wurden für jeden der o. g. Prozesse die repräsentativsten Einflussfaktoren berücksichtigt. Diese Faktoren für das Agglomerieren, Zerkleinern, Mischen und Pressen wurden näher in der Tabelle 3.8 dargestellt. Bisher gab es einen Mangel an Analyseprozeduren bei der Herstellung der Kompositwerkstoffe aus thermoplastischen Folien und Gummi. Ziel war die Ermittlung des Zusammenhangs der Eigenschaften der Komponenten im festen (körnigen) Zustand vor dem Misch- und nach dem Pressprozess. Wegen der Eigenart der Grundprozesse wurden die Versuche unter Benutzung phänomenologischer Methoden an speziell vorbereiteten Versuchsständen durchgeführt. Die Resultate der Versuche führten zu Richtlinien zum Entwerfen von technologischen Vorschriften im Bereich des Verwertens der ausgewählten Kunststoff- und Gummiabfälle. Die Resultate der Versuche könnten auch beim Entwerfen anderer technologischer Lösungen genutzt werden, die die Herstellung der Kompositwerkstoffe aus anderen sekundären polymeren Materialien betreffen würden. Es ist bemerkenswert, dass einige Resultate der Arbeit bereits in der industriellen Praxis genutzt werden. Dies betrifft vor allem einen Kompositwerkstoff mit speziellen akustischen Eigenschaften (Werkstoff von bestimmter Impedanz), der sich sehr gut für die Ultraschalltechnik eignet, sowie einen Kompositwerkstoff zur Extrusion von elastischen Kernen bei der Herstellung von Hochdruckschläuchen. Nach Meinung des Verfassers ist es gelungen, die Hypothese zu verifizieren, dass es eine bestimmte, vorteilhafte Menge von Grundprozessen gibt, deren richtige Wahl über die Qualität der erhaltenen Erzeugnisse entscheidet. Bestätigt wird das in einer Tabelle, die die Relationen zwischen den Methoden der Aufbereitung der Komponenten im festen Zustand und den Festigkeitseigenschaften der erhaltenen Kompositwerkstoffe aufzeigt. Die mikroskopischen Beobachtungen der Bruchflächen an der Grenze Matrixmaterial - Gummipulver bestätigen die formschlüssige Einlagerung des Gummimehls in entsprechenden Fraktionen, was die o. g. Festigkeitseigenschaften wesentlich beeinflusst. Unabhängig davon können die in der Arbeit erhaltenen Resultate als Basis für weitere Untersuchungen im Bereich der Analyse von Teilprozessen der Aufbereitung von Kompositwerkstoffen aus sekundären Kunststoffen dienen.

Etwa ein Drittel des Gesamtendenergieverbrauchs entfällt auf den Transportsektor, dessen Energieverbrauch zu rund 98 % über fossile Kraftstoffe (maßgeblich Mineralöl) abgedeckt wird [70], [71], [91]. Gleichzeitig ist der Transportsektor eine der Hauptursachen für den Ausstoß anthropogener Treibhausgasemissionen. Mobilität (insbesondere von Personen und Gütern) ist für die gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung unverzichtbar und nach wie vor ein überdurchschnittlich wachsender Bereich [103]. Weltweit wird sich die Anzahl der Kraftfahrzeuge von ca. 700 Mio. Personenwagen im Jahr 2000 auf etwa 1,3 Mrd. Personenwagen im Jahr 2030 nahezu verdoppeln; gleiches gilt für den damit einhergehenden Verbrauch an Endenergie [302]. Hingegen wird in Deutschland von einem um 9 % sinkenden Energieverbrauch gegenüber 2005 auf 2 EJ/a im Jahr 2030 ausgegangen; in den Mitgliedsstaaten der EU-27 hingegen wird ein Anstieg um 14 % gegenüber 2005 auf 17,7 EJ/a im Jahr 2030 erwartet [71], [72]. [... aus der Einleitung]

Gefährliche Stoffe gelangen durch Abwässer aus Haushalten, Industrie und Landwirtschaft in Kläranlagen. Während der mechanisch-biologischen Abwasserbehandlung in konventionellen Kläranlagen werden nur wenige Stoffe mit toxischen, persistenten und bioakkumulierenden Eigenschaften eliminiert. Der Bericht beschreibt die Eigenschaften gefährlicher Stoffe - darunter Industriechemikalien, Pflanzenschutzmittel, Arzneistoffe, Hormone und Metalle, ermittelt Quellen des Stoffeintrages und leitet Möglichkeiten zur Verringerung der Stoffeinträge ab. In Laborkläranlagen wurde eine Methodik entwickelt, mit der bei Anlagen mit biologischer Grundreinigung und weitergehender Reinigung (Stickstoffeliminierung) die Eliminierungsrate für ausgewählte gefährliche Stoffe ermittelt werden kann. Die Eliminationsraten der untersuchten gefährlichen Stoffe sind sehr unterschiedlich. Während ausgewählte Pestizide nur in geringem Umfang eliminiert werden (Bentazon < 40 Prozent, Dichlorprop < 30 Prozent, Dibutylzinn < 50 Prozent), werden für Nonylphenolethoxylate, Phthalate und Trichlormethan hohe Eliminationsraten mit bis zu 99 Prozent ermittelt.

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von Hochleistungsaktivkohlen mit definiert ausgeprägter Porenstruktur. Zunächst wurden Copolymere mit unterschiedlichem Vernetzungsgrad hinsichtlich ihrer Eignung zur Herstellung synthetischer Aktivkohlen im Labormaßstab untersucht. Die Rolle der Sulfonierungsparameter für die Aktivkohlequalität wird anhand ausgewählter Beispiele untersucht und dargestellt. Wichtig für die Realisierung der erforderlichen Prozessparameter ist die technische Umsetzung in einem geeigneten Reaktorsystem. Mit den im Pilotreaktor durchgeführten Sulfonierversuchen konnten die Gültigkeit des Scale-up bewiesen und die im Labormaßstab gefundenen Zusammenhänge übertragen werden.

In dieser Arbeit wird der Einfluss von höheren (bis 9 Ma.%) Eisenoxidgehalten auf die Struktur und Eigenschaften von zwei Typen der Silikatgläser untersucht. Die Aufklärung der Struktur erfolgte durch den Einsatz der Mössbauer- und der Lichtspektroskopie. Es konnte gezeigt werden, dass Eisen unabhängig von der Wertigkeit in Alkali- Erdalkali-Silikatgläsern bei oxidierenden Bedingungen in tetraedrischer Koordination vorliegt, während unter reduzierenden Bedingungen die oktaedrische Koordination bevorzugt wird. Bei Alumosilikatgläsern liegt Fe2+ stets 6 fach-koordiniert vor, während Fe3+ die Koordination von 4 zu 6 ändert. Auf Grund ihrer Bedeutung für die Schmelze und Verarbeitung der Gläser wurden die Viskosität in zwei Bereichen, der Transformations- und Einsinkpunkttemperatur, die Wärmedehnung, die Mikrohärte, die Dichte, die Kristallisation und die elektrische Leitfähigkeit der Schmelze näher untersucht. Mit Hilfe der Strukturuntersuchungen konnte die Änderung erklärt werden.

Es wurden neue unkonventionelle Wege zur Herstellung kostengünstiger Kohlenstoffkompositmembranen untersucht, welche in Spezialgebieten der Membrantechnik zur Filtration aggressiver Flüssigmedien hätten eingesetzt werden können. Als Ausgangsmaterialien kamen sowohl für den Trägerkörper und die Zwischenschicht als auch für die Trennschicht Cellulose bzw. cellulosehaltige Materialien zum Einsatz, deren Kohlenstoffausbeuten durch thermogravimetrische Analyse (TGA) bestimmt wurden. Zum Zwecke der Trennschichtpräparation wurden diese in geeigneten organischen Lösungsmitteln gelöst. Darüber hinaus wurden erstmals anorganische Salzhydratschmelzen sowie wäßrige Salz-Wasser-Systeme zum Aktivieren, Lösen oder Suspendieren der Cellulose eingesetzt. Das Aufbringen der Celluloselösungen auf dem Trägerkörper erfolgte durch Tauchen, Sprühen, Rakeln und Infiltration. Zur Charakterisierung der erhaltenen Membranen kamen vor allem die Raseterelektronenmikroskopie (REM) gekoppelt mit EDX und die Kapillarfluß-Porosimetrie (CFP) zum Einsatz.