Literaturverzeichnis: Seite 119-124 ; Dissertation Carl von Ossietzky Universität Oldenburg 2023
HochschulschriftCarbon dioxide capture and storageKohlendioxidAbsorptionAlkanolamineWässrige LösungDurchflusskalorimeterLösungWasserlöslichkeitKohlenstoffoxideKalorimeterSorptionEmissionsverringerungGasspeicherungSequestrierungCarbon dioxide capture and utilization
von Manfred Baerns ; Arno Behr ; Axel Brehm ; Jürgen Gmehling ; Kai-Olaf Hinrichsen ; Michael Kleiber ; Norbert Kockmann ; Ulfert Onken ; Regina Palkovits ; Albert Renken ; Dieter Vogt
Die vorliegende Arbeit besteht aus QSPR Studien (quantitative structure property relationship) zur Vorhersage von Schmierfetteigenschaften. Zielsetzung war es Korrelationen zwischen Struktureigenschaften der Schmierfette und deren verschiedensten physikalischen Eigenschaften zu finden und auf dessen Basis ein Modell zur Vorhersage zu entwickeln. Das so entstandene COSMO-LUB (conductor-like screening model-lubricants) Modell kann Verwendung für qualitative und quantitative Aussagen zum Verhalten der Schmierfettsysteme finden und es ermöglichen experimentelle Daten zu inter- und extrapolieren.
This dissertation consists of QSPR studies (quantitative structure property relationship) for the prediction of lubricating grease properties. The aim was to find correlations between the structural properties of the lubricating greases and their various physical properties and to develop a model for predictions based on them. The resulting COSMO-LUB (Conductor-like screening model-lubricants) model can be used for qualitative and quantitative statements on the behavior of the lubricating grease systems and it allows experimental data to be inter- and extrapolated.
In dieser Arbeit wurde die Simulation einer ABE-Fermentation in den Prozesssimulatoren Aspen Plus und CHEMCAD entwickelt und optimiert. In CHEMCAD wurde das LLE für eine Extraktion innerhalb der benutzerdefinierten Kinetik berechnet. Zwei kinetische Modelle wurden implementiert und geprüft. Zur Vermeidung von Massenbilanzfehlern wurden drei Korrekturalgorithmen entwickelt und deren Einfluss untersucht. Bei der Anwendung von Aspen Plus war es trotz eines externen Konvergenzalgorithmus nicht möglich den Fermenter aufgrund des single precision Problems zu konvergieren. Beide kinetischen Modelle wurden mit einem Runge Kutta Algorithmus vierter Ordnung unter Berücksichtigung von Nebenbedingungen an einem experimentellen Datensatz überprüft. Verstöße gegen die Nebenbedingungen wiesen beide Modelle auch bei geringer Integrations-Schrittweite auf. Unter Kombination mit einem downhill simplex Nelder Mead Algorithmus wurden die Parameter beider kinetischen Modelle neu angepasst.
In this thesis simulation of an ABE-fermenter was investigated using the process simulators Aspen Plus and CHEMCAD. In contrast to the Aspen Plus simulation, in CHEMCAD the LLE for an extraction was calculated within the user defined kinetics subroutine. Two kinetic models were implemented and validated. To avoid errors of the mass balance, three correction algorithms were developed and investigated. Using Aspen Plus with an external convergence algorithm, did not lead to convergence of the fermenter model due to the single precision problem. The kinetic models were checked using a fourth order Runge Kutta algorithm with boundary constraints and the calculations are validated against experimental data. Even in case of small integration step width violations of the constraints are observed. Finally, combining the Runge Kutta algorithm with a downhill simplex Nelder Mead algorithm, both kinetic models were fitted.
In dieser Arbeit wurde die Simulation einer ABE-Fermentation in den Prozesssimulatoren Aspen Plus und CHEMCAD entwickelt und optimiert. In CHEMCAD wurde das LLE für eine Extraktion innerhalb der benutzerdefinierten Kinetik berechnet. Zwei kinetische Modelle wurden implementiert und geprüft. Zur Vermeidung von Massenbilanzfehlern wurden drei Korrekturalgorithmen entwickelt und deren Einfluss untersucht. Bei der Anwendung von Aspen Plus war es trotz eines externen Konvergenzalgorithmus nicht möglich den Fermenter aufgrund des single precision Problems zu konvergieren. Beide kinetischen Modelle wurden mit einem Runge Kutta Algorithmus vierter Ordnung unter Berücksichtigung von Nebenbedingungen an einem experimentellen Datensatz überprüft. Verstöße gegen die Nebenbedingungen wiesen beide Modelle auch bei geringer Integrations-Schrittweite auf. Unter Kombination mit einem downhill simplex Nelder Mead Algorithmus wurden die Parameter beider kinetischen Modelle neu angepasst.
In this thesis simulation of an ABE-fermenter was investigated using the process simulators Aspen Plus and CHEMCAD. In contrast to the Aspen Plus simulation, in CHEMCAD the LLE for an extraction was calculated within the user defined kinetics subroutine. Two kinetic models were implemented and validated. To avoid errors of the mass balance, three correction algorithms were developed and investigated. Using Aspen Plus with an external convergence algorithm, did not lead to convergence of the fermenter model due to the single precision problem. The kinetic models were checked using a fourth order Runge Kutta algorithm with boundary constraints and the calculations are validated against experimental data. Even in case of small integration step width violations of the constraints are observed. Finally, combining the Runge Kutta algorithm with a downhill simplex Nelder Mead algorithm, both kinetic models were fitted.
Die vorliegende Ausarbeitung ist im Rahmen des Deutsch-Niederländischen Interreg-Projektes GRÜNE KASKADE angefertigt worden und befasst sich mit der Umwandlung von landwirtschaftlichen Abfallströmen (z. B. Gülle) in mesoporöse Hydrokohlen mithilfe der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC). Zur Realisierung dieser Zielvorgabe werden verschiedene Versuche durchgeführt. Eine extraktive Aufreinigung der Hydrokohlen (z. B. Ethanol) bewirkt eine verbesserte Morphologie in den aktivierten Hydrokohlen. Weiterhin werden kosmotrope wie auch chaotrope Salze aus der Hofmeister-Reihe verwendet, um die Polarität des Reaktionsmediums zu beeinflussen. Zudem werden ligninhaltige biogene Abfallstoffe (z. B. Kokosnussschalen) als Additiv im HTC-Prozess getestet. Darüber hinaus können durch die Anwendung eines zweistufigen HTC-Prozesses bis zu 25 g/l und 4,5 g/l Glucose 5 Hydroxymethylfurfural (5-HMF) im Prozesswasser angereichert werden.
This dissertation was part of the German-Dutch Interreg project GRÜNE KASKADE and deals with the conversion of agricultural residues (e. g. liquid manure) into mesoporous hydrocarbons by means of Hydrothermal Carbonisation (HTC). Various experiments are being carried out to achieve this goal. Extractive purification (e. g. ethanol) results in activated hydrochars with improved morphology. Furthermore, cosmotropic salts as well as chatropic salts from the Hofmeister series are used to influence the reaction medium. In addition, lignin-containing biogenic residues (e. g. coconut shells) are also tested as an additive for the HTC process. Besides, an enrichment up to 25 g/l of 5 hydroxymethylfurfurale (5-HMF) and 4.5 g/l of glucose in the process water is also possible by using a two step HTC.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden diverse Hydrothermale Carbonisierungen (HTC) mit verschiedenen Biomassen durchgeführt. Das erste Ziel dieser Arbeit bestand darin, die dabei erzeugten HTC-Prozesswasser mit neuen Analysemöglichkeiten zu charakterisieren. In Kooperation mit dem deutschen GeoForschungs-Zentrum (GFZ) in Potsdam und dem Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) in Oldenburg bestand die Möglichkeit ausgewählte Prozesswasser mit ultrahochauflösender Massenspektrometrie zu untersuchen. Ebenfalls wurden verschiedene HTC-Prozesswasser einem Fraktionierungsgang unterzogen. Das zweite Ziel dieser Arbeit war es, den TOC-Wert von HTC-Prozesswasser zu reduzieren. Hierfür wurden einerseits Mikroalgen in HTC-Prozesswasser-kontaminierter Umgebung kulti¬viert und andererseits der Abbau mittels Photokatalyse untersucht. Das dritte Ziel war die Gewinnung von 5 Hydroxymethylfurfural (HMF) in einer der HTC vorgeschalteten Hydrolyse. <dt.>
This work is about the hydrothermal carbonization (HTC) of different biomasses. The first objective is the characterization of the produced HTC-process water with new methods. In cooperation with the German institute GeoForschungs-Zentrum (GFZ) in Potsdam and the Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM) in Oldenburg, it was possible to analyze process water with mass spectrometry of ultra-high resolution. Also, various process water from hydrothermal carbonization were separated into four different fractions. The second objective of this work is the reduction of the TOC value of the HTC process water. Two different approaches were chosen: First, the microalgae Clorella Vulgaris was cultivated in an aqueous medium which is contaminated with TOC from HTC process water. Second, the degradation was done with photocatalysis. The third objective is the production of 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) from the biomass via a hydrolysis treatment prior to the HTC process. <engl.>
Im Rahmen dieser Arbeit wurden diverse Hydrothermale Carbonisierungen (HTC) mit verschiedenen Biomassen durchgeführt. Das erste Ziel dieser Arbeit bestand darin, die dabei erzeugten HTC-Prozesswasser mit neuen Analysemöglichkeiten zu charakterisieren. In Kooperation mit dem deutschen GeoForschungs-Zentrum (GFZ) in Potsdam und dem Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) in Oldenburg bestand die Möglichkeit ausgewählte Prozesswasser mit ultrahochauflösender Massenspektrometrie zu untersuchen. Ebenfalls wurden verschiedene HTC-Prozesswasser einem Fraktionierungsgang unterzogen. Das zweite Ziel dieser Arbeit war es, den TOC-Wert von HTC-Prozesswasser zu reduzieren. Hierfür wurden einerseits Mikroalgen in HTC-Prozesswasser-kontaminierter Umgebung kulti¬viert und andererseits der Abbau mittels Photokatalyse untersucht. Das dritte Ziel war die Gewinnung von 5 Hydroxymethylfurfural (HMF) in einer der HTC vorgeschalteten Hydrolyse. <dt.>
This work is about the hydrothermal carbonization (HTC) of different biomasses. The first objective is the characterization of the produced HTC-process water with new methods. In cooperation with the German institute GeoForschungs-Zentrum (GFZ) in Potsdam and the Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM) in Oldenburg, it was possible to analyze process water with mass spectrometry of ultra-high resolution. Also, various process water from hydrothermal carbonization were separated into four different fractions. The second objective of this work is the reduction of the TOC value of the HTC process water. Two different approaches were chosen: First, the microalgae Clorella Vulgaris was cultivated in an aqueous medium which is contaminated with TOC from HTC process water. Second, the degradation was done with photocatalysis. The third objective is the production of 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) from the biomass via a hydrolysis treatment prior to the HTC process. <engl.>
Die vorliegende Arbeit berichtet über die Synthese von Kohlenstoffmaterialien (Hydrokohlen) mittels hydrothermaler Karbonisierung (HTC). Im Mittelpunkt der Studie stand wie unterschiedliche Prozessparameter, insbesondere das Vorhandensein von Additiven wie Salzen, die Eigenschaften der Hydrokohlen wie z.B. elementare Zusammensetzung, Morphologie, Funktionalität und spezifische Oberfläche verändern. Hier wurden das Vorhandensein von Zinkchlorid sowie eine erhöhte Reaktionstemperatur als die Hauptantriebskräfte zum Erhalten optimierter Eigenschaften wie einer aromatischeren Struktur und einer erhöhten mikroskopischen sichtbaren Rauigkeit gefunden. Um die spezifischen Oberflächen durch Einführung von Mikroporosität weiter zu erhöhen, wurde darüber hinaus eine Dampfaktivierung bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Für eine mögliche Anwendung wurden die erhaltenen Hydrokohlen als Sorptionsmittel für die Entfernung von zwei Farbstoffen (Methylenblau und Methylorange) aus wässriger Lösung getestet. <dt.>
The present work reports on the synthesis of carbon materials (hydrochars) by hydrothermal carbonation (HTC). The focus of the study was on how different process parameters, in particular the presence of additives such as salts alter the properties of the hydrocarbons such as elementary composition, morphology, functionality and specific surface area. Here, the presence of zinc chloride as well as an elevated reaction temperature have been found to be the main driving forces for obtaining optimized properties such as a more aromatic structure and increased microscopic visible roughness. In order to further increase the specific surface area by introducing microporosity, vapor activation was carried out at elevated temperatures. For one possible application, the resulting hydrochars were tested as sorbents for the removal of two dyes (methylene blue and methyl orange) from aqueous solution. <engl.>
