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09/09/2021  (5  Views )
Eignung von Extraktion zur Rückgewinnung an Aktivkohle adsorbierter Organik

*** ENGLISH VERSION BELOW ***

 

Mit dem bioliq® Verfahren des KIT kann aus trockener Restbiomasse ein hochwertiger Kraftstoff synthetisiert werden. Die trockene Biomasse, beispielsweise Stroh oder Miscanthus, wird dazu zerkleinert, über eine Schnellpyrolyse in sogenanntes bioSyncrude umgewandelt und anschließend über Vergasung und Synthese zu einem Kraftstoff weiterverarbeitet. Im Zuge der Schnellpyrolyse entstehen ein öliges Kondensat, ein wässriges Kondensat sowie ein Koks. Während das ölige Kondensat mit dem Koks zu bioSyncrude vermischt werden kann, kann das wässrige Kondensat nicht für den weiteren Prozess genutzt werden.

Das wässrige Kondensat besteht zu etwa 80% aus Wasser und zu 20% aus Organik. Der hohe Wasseranteil verhindert eine direkte energetische oder stoffliche Nutzung, durch den Organikanteil ist eine Entsorgung über das Abwasser nicht möglich.

Eine mehrstufige Behandlung des wässrigen Kondensates soll die Organik von dem Wasser abtrennen. Damit soll einerseits eine möglichst aufkonzentrierte organische Lösung entstehen, andererseits möglichst reines Wasser. Kern dieser mehrstufigen Behandlung ist ein Membranverfahren, das über Umkehrosmose einen Teil der Organik abtrennen soll. Zum Schutz der Membran ist eine Vorbehandlung des wässrigen Kondensates notwendig. Bisherige Versuche zeigten, dass Aktivkohle gut zur Vorbehandlung geeignet ist. Im Zuge der Masterarbeit soll untersucht werden, ob eine Rückgewinnung der adsorbierten Organik aus der Aktivkohle mittels Extraktion möglich ist.

 

Ziel dieser Arbeit ist es, die Eignung einer Extraktion als Möglichkeit zur Rückgewinnung der durch die Aktivkohle abgeschiedenen Organik zu untersuchen. Hierfür müssen passende Extraktionsmittel gesucht werden und nach selbst durchgeführten Versuchen bewertet werden.

 

Durch Literaturrecherche sollen infrage kommenden Extraktionsmittel gefunden werden. Anschließend ist in Versuchen im Labormaßstab die Eignung der Extraktionsmittel zu testen. Neben der allgemeinen Eignung sind unterschiedliche Mengenverhältnisse an Extraktionsmittel und verwendeter Aktivkohle zu untersuchen. Mittels Rotationsverdampfung ist die Möglichkeit zur Rückgewinnung der Extraktionsmittel sowie eine Aufkonzentrierung der Organik zu betrachten. Der Versuchsplan hierzu soll selbstständig anhand von Literatur und Erfahrungswerten vorausgegangener Versuche erstellt werden. Einsatzstoffe für diese Versuche sind unbehandeltes wässriges Kondensat aus Miscanthus sowie zugekaufte Aktivkohle.

Mittels Gaschromatografie (GC-FID) ist zu überprüfen, welche Stoffe extrahiert wurden.

 

Arbeit als Bachelor- oder Masterarbeit möglich

 

Beginn: ab sofort

 

Ansprechpartner:

 

Ann-Kathrin Neuberger
Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT)

Telefon: 0721 6082-2882
Ann-Kathrin.Neuberger@kit.edu 

 

*** ENGLISH VERSION ***

 

Suitability of extraction for the recovery of organic matter adsorbed on activated carbon

 

With KIT's bioliq® process, a high-quality fuel can be synthesised from dry residual biomass. The dry biomass, for example straw or miscanthus, is shredded, converted into so-called bioSyncrude via fast pyrolysis and then further processed into a fuel by means of gasification and synthesis. In the course of the fast pyrolysis, an oily condensate, an aqueous condensate and a coke are produced. While the oily condensate can be mixed with the coke to produce bioSyncrude, the aqueous condensate cannot be used for the further process.

The aqueous condensate consists of about 80% water and 20% organic matter. The high water content prevents direct energetic or material use, and the organic content means that disposal via wastewater is not possible.

A multi-stage treatment of the aqueous condensate is to separate the organic matter from the water. On the one hand, this should produce an organic solution that is as concentrated as possible, and on the other hand, water that is as pure as possible. The core of this multi-stage treatment is a membrane process that is to separate part of the organic matter via reverse osmosis. To protect the membrane, the aqueous condensate must be pretreated. Previous experiments have shown that activated carbon is well suited for pretreatment. In the course of the master's thesis, it is to be investigated whether it is possible to recover the adsorbed organic matter from the activated carbon by means of extraction.

 

The aim of this thesis is to investigate the suitability of extraction as a possibility for recovering the organics separated by the activated carbon. For this purpose, suitable extraction agents have to be found and evaluated after self-conducted experiments.

 

Literature research should be used to find suitable extraction agents. Subsequently, the suitability of the extraction agents is to be tested in laboratory-scale experiments. In addition to the general suitability, different ratios of extraction agent and activated carbon used are to be investigated. By means of rotary evaporation, the possibility of recovering the extraction agents and concentrating the organic matter is to be considered. The experimental plan for this is to be drawn up independently on the basis of literature and empirical values from previous experiments. The materials used for these experiments are untreated aqueous condensate from miscanthus and purchased activated carbon.

Gas chromatography (GC-FID) is used to check which substances have been extracted.

 

Start: immediately

 

Contact person:

 

Ann-Kathrin Neuberger
Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT)

Telefon: 0721 6082-2882
Ann-Kathrin.Neuberger@kit.edu 



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Elektronen-Spin-Resonanz (ESR)-Spektroskopie an Kohlenstoffnanopartikeln - Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy of carbon nanoparticles

Bachelorarbeit am Engler-Bunte-Insituts des KIT 

 

Hintergrund & Motivation. 

Unter der Vielfalt von Nanopartikeln bilden Kohlenstoffnanopartikeln (CNP) eine besondere Klasse mit einem Aufkommen in der Größenordnung von Megatonnen pro Jahr und weiter Verbreitung z.B. als Pigmente, als Träger von Katalysatoren oder Quantendots, als Elektrokeramiken in Gassensoren oder Batteriematerialien, als Vermittler von Dispersionskräften, um nur einige Beispiele anzuführen. CNP werden in Flammen kohlenstoffhaltiger Brennstoffe synthetisiert, treten allerdings auch ungewollt als Schadstoffe beispielsweise in Schadensfeuern, Energieumwandlungsprozessen und verbrennungsbasierten Antrieben auf.

Bei CNP wird der mikro- und nanostrukturelle Aufbau unterschieden. Die Mikrostruktur beschreibt die Größenverteilungen von Primärpartikeln und der aus ihnen aufgebauten Aggregate. Die Nanostruktur beschreibt hingegen den molekularen Aufbau der Partikeln, die aus zusammengelagerten, komplexen aromatischen Ringstrukturen, also Graphen-ähnlichen Schichten aufgebaut sind. Beide Strukturebenen definieren unterschiedliche CNP Eigenschaften. Während die Absorption von Licht (Pigmente für Toner, Füllstoffe,…) oder der Elektronentransport von der Ausdehnung und der Anzahl an Defektstellen der Graphen-ähnlichen Grundbausteine abhängig ist, werden die Rolleigenschaften von Fahrzeugreifen beispielsweise durch mechanische Verzahnung und London’sche Dispersionskräfte der Aggregate bestimmter Größe sowie die fraktale Geometrie beeinflusst.

 

Aufgabenstellung.

Radikale zeichnen sich durch ungepaarte Elektronen aus und damit durch einen Spin, der wiederum mit einem magnetischen Moment verbunden ist. Werden die CNP nun Mikrowellenstrahlung ausgesetzt, deren Quantenenergie der Zeeman-Aufspaltung entspricht, tritt eine resonante Absorption auf. Somit lassen sich mithilfe der Elektronen-Spin-Resonanz (ESR)-Spektroskopie Radikale nachweisen und charakterisieren. Die ausgeschriebene Arbeit beschäftigt sich genau mit dieser Radikalkonfiguration, die via ESR-Spektroskopie an unterschiedlichen CNP analysiert werden soll. Elementarer Bestandteil der Arbeit ist die Auswertung und Interpretation der Absorptionsspektren. Details der ESR-Spektren sollen abschließend mit nano- und mikrostrukturellen Partikeleigenschaften sowie der Reaktivität der Teilchen korreliert werden.

 

Anforderungen & Voraussetzungen.

Bachelorstudent des Chemieingenieurwesens, der Chemie, Physik oder artverwandter Disziplinen.

 

Bitte meldet euch bei Fragen und/oder Interesse an der Arbeit via Mail (fabian.hagen@kit.edu). 

 



03/02/2021  (35  Views )
Interaktive Demos mit 360°-Videos in Virtual Reality

Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) betreibt erfolgreich die Umsetzung neuester For-schungsergebnisse in anwendungsreife Problemlösungen. In der Abteilung Interaktive Analyse und Diagnose (IAD) werden in enger Zusammenarbeit mit dem Computer Vision for Human-Computer Interaction Lab (Prof. Stiefelhagen) des KIT (cv:hci) Me-thoden zur automatischen Situationserkennung in intelligenten Arbeitsumgebungen entwickelt. Wir bieten die Gelegenheit an aktuellen Forschungsthemen und anwendungsnahen Forschungsprojekten mitzuarbeiten, mit intensiver Betreuung und in einem kollegialen Arbeitsklima.
Zu oben genanntem Thema bieten wir eine studentische Abschlussarbeit, die unterschiedliche Themenstellungen im Bereich der Darstellung interaktiver 360°-Videos in Virtual Reality untersuchen und implementieren soll. Die Anwendung soll mit der Unity-Engine implementiert werden. Die Videos werden an einem Exponat am Fraunhofer IOSB aufgezeichnet und nach Entwicklung einer Storyline als interaktive Demo in VR umgesetzt werden.

Studienrichtung: Informatik, Ingenieurwissenschaften, Mathematik o.ä.


Aufgaben:

•    Umsetzung eines Prototypen in VR
•    Rendern der VR-Ansicht und des interaktiven 360°-Videos mit Unity
•    Umsetzung verschiedener Interaktionsformen, z.B. durch Kopfdrehungserkennung, Fokuspunkte etc.


Voraussetzungen:

•    Interesse an der Zukunft der Mensch-Maschine-Schnittstelle
•    Gute Kenntnisse in mindestens einer der Sprachen Java, Python, C++, C#

•    Erfahrung mit Unity von Vorteil

Wir bieten Ihnen:

•    Gelegenheit Ihre Kenntnisse und Fähigkeiten in einem wissenschaftlichen Umfeld einzusetzen
•    Offenes und kommunikatives Arbeitsklima sowie eine intensive Betreuung
•    Bearbeitung zukunftsweisender Themen wie Digitalisierung und Mensch-Maschine-Interaktion

Ansprechpartner    Dr.-Ing. Florian van de Camp

Bei Interesse senden Sie uns bitte ihre Bewerbungsunterlagen (kurzes Anschreiben, tabellarischer Lebenslauf, Notenauszug) in elektronischer Form.



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