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Entfernung von Monochloramin an Aktivkohlefiltern bei der Aufbereitung von Schwimmbeckenwasser
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Götze, Christoph
Betreuer
- Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl
- Dipl.-Ing. Bertram Skibinski
Abstract
Die in der Schwimm- und Badewasseraufbereitung eingesetzte Aktivkohle baut freies und gebundenes Chlor mittels heterogener Reaktion ab. Durch die heterogene Reaktion werden deutlich längere Standzeiten der Aktivkohlefilter als bei reinen Adsorptionsvorgängen erreicht. Auf die Geschwindigkeit der heterogenen Reaktion haben die Prozesse der Transportlimitierung starken Einfluss. In einem Versuchsstand im Labormaßstab wurden zwei Aktivkohlen aus unterschiedlichem Ausgangsmaterial untersucht. Die Untersuchungen dienten der Feststellung der Einflüsse der Filmdiffusion und der Porendiffusion auf die ablaufende Reaktion. Weiterhin wurden Versuche zu den Einflüssen der Alterung der Aktivkohlen und Untersuchungen zur Charakterisierung der, bei der Reaktion von gebundenem und freiem Chlor, an der Aktivkohle vorhandenen und gebildeten Oberflächengruppen durchgeführt. rnDie Ergebnisse der Laboruntersuchungen zeigen, dass bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten die Reaktion durch die Filmdiffusion geschwindigkeitslimitiert ist. Bei höheren Fließgeschwindigkeiten bildet sich ein Plateau aus und die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante bleibt konstant. Bei den Versuchen der Porendiffusion konnte der Bereich ohne Limitierung durch die Porendiffusion aufgrund zu großer Korndurchmesser nicht erreicht werden. Die für diese Versuche auf die äußere Oberfläche bezogene Reaktionsgeschwindigkeitskonstante weist einen Rückgang der Abbaugeschwindigkeit für kleinere Durchmesser auf. Dies kann mit einer schlechteren Ausnutzung der vorhandenen Oberfläche bei der ablaufenden Reaktion erklärt werden. Die Ursache für diese schlechtere Ausnutzung konnte nicht ermittelt werden und bleibt nachfolgenden Untersuchungen vorbehalten. Die Versuche der Alterung, d. h. Reaktion der Aktivkohle mit freiem Chlor, ergaben einen deutlichen Rückgang der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante durch die Alterung. Dies unterstützt die Theorie, dass der Abbau von gebundenem Chlor hauptsächlich an den aktiven Zentren der Aktivkohle stattfindet, da diese bei der Reaktion mit freiem Chlor zu Oberflächenoxiden reagieren und dann in inaktiver Form vorliegen. Die Untersuchungen der Aktivkohleoberflächen ergaben, dass die Alterung keinen Einfluss auf die innere Oberfläche und die Zugänglichkeit des Porensystems der Aktivkohle hat. Außerdem konnten, durch Untersuchungen mittels ATR IR und TPD, spezielle Oberflächengruppen auf der Aktivkohlenoberfläche nachgewiesen werden.rn
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Qualität und Aufbereitung von Schwimmbeckenwasser
Schlagwörter
Aktivkohle, Chloramin, Transportlimitierung, Alterung, Oberflächencharakterisierung, gebundenes Chlor
Berichtsjahr
2011