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.
von V. Krupskaya ; L. Novikova ; E. Tyupina ; P. Belousov ; O. Dorzhieva ; S. Zakusin ; K. Kim ; Frank Rößner ; E. Badetti ; A. Brunelli ; L. Belchinskaya
In dieser Arbeit wurde eine erhöhte photokatalytische Aktivität von mesoporösem TiO2-Pulver und dünnen Filmen für den Abbau organischer Schadstoffe in Wasser durch die Modifizierung mit Zirkonium festgestellt. Die Katalysatoren wurden durch das Sol-Gel- und EISA-Verfahren hergestellt, während dünne Filme unter Verwendung von EISA mittels dip-coating hergestellt wurden. Die Charakterisierungen wurde unter Verwendung verschiedener Methoden durchgeführt, um die Effekte von Zirkonium auf die Morphologie, Struktur, Kristallinität und Photoaktivität des Katalysators zu untersuchen. Der Einbau von Zirkonium an Titan Positionen im TiO2 -Kristallgitter verbesserte die Ladungstrennung, die Oberfläche, die Stabilität der Anatasphase und das Kristallwachstum. Zirkonium modifizierte TiO2 -Katalysatoren zeigten im Vergleich zum reinen TiO2 -Katalysator eine höhere photokatalytische Aktivität. Die Ergebnisse zeigen, dass die Modifikation von TiO2 mit Zirkonium eine vielversprechende Methode zur Verbesserung der photokatalytischen Aktivität von TiO2 zum Abbau organischer Schadstoffe ist.
Herein, we report enhanced photocatalytic activity of mesoporous TiO2 powder and thin films towards degradation of organic pollutants in water due to their modification with zirconium. Catalysts were prepared by sol-gel and EISA methods while thin films were prepared using EISA via dip-coating. Characterization was carried out using different methods and effects of Zr on the morphology, structure, crystallinity and photoactivity of the catalyst investigated. Incorporation of Zr to Ti positions in the TiO2 crystal lattice enhanced charge separation, improved surface area, increased stability of anatase phase and controlled the crystal growth. Zr modified TiO2 catalysts showed higher photocatalytic activity compared to pure TiO2 catalyst. The results show that modification of TiO2 with Zr is a promising method in improving photocatalytic activity of TiO2 towards degradation of organic pollutants.