Widjaja, Andreas (2024)
Untersuchung der Extraktion polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe von Industrieruß mit überkritischem CO₂.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027381
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Basierend auf den Ergebnissen umweltanalytischer Studien, in denen Experimente an Autoabgasrußen oder Bodenproben durchgeführt wurden, gilt es zu untersuchen, inwiefern sich die erhaltenen Erkenntnisse auf Industrieruße übertragen lassen. Das Verfahren der Extraktion mit überkritischem CO₂ soll dabei nicht im Kontext einer analytischen Methode betrachtet werden, sondern als möglicher nachträglicher Prozessschritt bei der Produktion von Industrierußen mit reduziertem PAK-Gehalt. Der Nachweis der Machbarkeit und das Generieren erster Kenndaten zur Auslegung eines möglichen Produktionsprozesses sind dabei Ziel dieser Arbeit. Des Weiteren gilt es zu untersuchen, ob es möglich ist, den PAK-Gehalt auf Industrierußen mittels der Extraktion mit überkritischem CO₂ zu reduzieren, ohne die Eigenschaften des Materials maßgeblich zu verändern. Zunächst wird ein Degussa-Gasruß als Modellmaterial ausgewählt und materialanalytisch charakterisiert. Dieser wird in orientierenden Experimenten mit überkritischem CO₂ in einem eigens dafür konzipierten und konstruierten experimentellen Aufbau behandelt. Dabei wird untersucht, inwiefern mit Hilfe von UV-Vis Spektroskopie einer in einem Absorber vorliegenden Lösung eine Aussage über die Aufreinigung des Gasrußes getroffen werden kann. Des Weiteren gilt zu es zu untersuchen, welche Einflussfaktoren bei der Aufreinigung eine entscheidende Rolle spielen und wie durch eine Variation unterschiedlicher Parameter wie Druck und Temperatur ein Produkt mit möglichst niedriger PAK-Beladung bereitgestellt werden kann. Neben den Studien mit dem Modellmaterial wird überprüft, inwiefern sich die erhaltenen Erkenntnisse auf andere Industrieruße übertragen lassen. Aus diesem Grund wird neben dem Gasruß ein Furnaceruß untersucht. Des Weiteren werden die mittels nitrosen Gasen oxidierten Folgeprodukte der beiden Materialien mit überkritischem CO₂ behandelt. Dabei wird nicht nur die Aufreinigung von PAK, sondern auch die von Nitro-PAK evaluiert. Anhand des oxidierten Gasrußes wird im Anschluss an diese Versuche untersucht, ob nach verschiedenen Aufreinigungsprozessen eine Veränderung der materialanalytischen und der koloristischen Eigenschaften festgestellt werden kann oder ob der aufgereinigte Industrieruß in seiner etablierten Art und Weise als Pigment eingesetzt werden könnte. Zum Abschluss dieser Arbeit wird ermittelt, ob sich der untersuchte Prozess auf eine größere Skala übertragen lässt. Dazu werden anhand der Experimente im Labormaßstab Parameter ausgewählt, die auf einen Aufbau im Pilotmaßstab übertragen werden. Basierend auf Experimenten bei vergleichbaren Bedingungen soll überprüft werden, ob die Ergebnisse für den Gasruß vom Labor- auf den Pilotmaßstab übertragen werden können.

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