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Isler, Edgar;
Untersuchungen der Adsorptivität und Reaktivität von Titandioxid-Katalysatoren. - Ilmenau. - 66 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2024

Titandioxid ist ein Halbleiter. Die Bildung von Elektronen-Loch-Paaren durch Licht macht es zu einem Photohalbleiter. Durch seine Bandlücken in der Anatas- und Rutil-Konfiguration ist Titandioxid ein geeigneter Katalysator, um den oxidativen Abbau von Mineralölkohlenwasserstoffen zu begünstigen. Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „SolardetoX“ greift diese Eigenschaft auf und nutzt sie für schwimmfähige, mit Titandioxid beschichtete, Blähglaskugeln. In der vorliegenden Arbeit wird der Sachverhalt untersucht, dass die Reaktivität der auf unterschiedliche Weise hergestellten Katalysatorkugeln in Abhängigkeit ihrer Herstellungsmethode und der damit verbundenen Variablen stark schwankt. Es wird mittels verschiedener mikroskopischer Untersuchungen und der Charakterisierung der hydrophilen Eigenschaften an der Kugeloberfläche gezeigt, welche herstellungsbedingten Eigenschaften eingestellt werden können, die die Reaktivität der Katalysatoren beeinflussen. Die Adsorptivität ist ein maßgeblicher Teil der Reaktivität eines heterogenen Katalysators. Durch die Steigerung der Adsorptivität wird unter Umständen die Reaktivität erhöht. Die mit zwei großtechnischen Beschichtungsmethoden hergestellten Proben weisen signifikante Unterschiede in ihrer Oberflächenbeschaffenheit auf, aus denen die spezifische Adsorptivität und Reaktivität abgeleitet werden.



Lintz, Robin Janik;
Auswirkungen verschiedener SiO2-Rohstoffe auf das Schmelzverhalten von Lithiumborosilicatgläsern. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2024

In den letzten Jahrzehnten hat die Wiederverwendung von Glasrohstoffen zum Erschmelzen neuer Gläser stetig an Bedeutung gewonnen. Im Fall des Glassystems Li2O–B2O3 – Si2O, aus der Gruppe der oxidischen Silikatgläser, wird in dieser Arbeit der Einfluss der Ausgangsstoffe Quarzsand und Kieselglas in verschiedenen Korngrößen zwischen Scherben und Pulver auf das Einschmelzverhalten und die Homogenität im Glaserzeugnis eines Lithium-Borosilicatglases der Zusammensetzung 58 mol% SiO2 - 33 mol% Li2O - 9 mol% B2O3 überprüft. Nach Evaluation der Ergebnisse der Siebanalysen wurden ein Quarzsand der Fa. Quarzwerke GmbH und Kieselglas aus Ausschussbeständen der Fa. Raesch Quarz GmbH ausgewählt, um als SiO2-Ausgangsstoffe zu dienen. Diese Arbeit ist Teil der Grundlagenforschung im LBS-System an der Technischen Universität Ilmenau mit Fokus auf Entmischungs- und Kristallisationseffekte, die hohe Homogenität erfordern. An gegossenen Glasproben (stets selbe Zusammensetzung) werden verschiedene Charakterisierungsmethoden wie Spektrophotometrie, Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), Dichtemessung nach Archimedes und das Schattenverfahren durchgeführt, um die Homogenität der Gläser zu bestimmen und Rückschlüsse auf die Einflüsse der verwendeten SiO2-Ausgangsstoffe und deren Korngröße zu ziehen. Die bestimmten Dichten der Glasproben reichten beispielsweise von 2,373 bis 2,459 g cm^−3, während eine Glasübergangstemperatur zwischen 480 and 485 ˚C für die Proben mit Quarzsand und zwischen 486 und 490 ˚C für die Proben mit Kieselglas bestimmt wurde. Ebenso wurde durch die Analysen bestätigt, dass unabhängig vom verwendeten Ausgangsstoff und unter Berücksichtigung möglicher Fehlereinflüsse Gläser der selben Zusammensetzungen geschmolzen wurden. Durch Anwendung vom Schattenverfahren wurden makroskopische Schlieren im Glas sichtbar gemacht, dabei konnte eine Tendenz zu stärker ausgeprägten Schlieren an Scheiben aus der Zylinderspitze der einzelnen Proben bestimmt werden.



Heidariyan, Dariush;
Rohstoffrückgewinnung zur Ressourcenschonung von hochwertigen Materialien aus Abfällen aus dem Gesundheitswesen zu chemischen Grundstoffen. - Ilmenau. - 157 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2024

Die vorliegende Studie fokussiert sich auf die Handhabung von medizinischem Abfall, insbesondere infektiösem Abfall, der einen Anteil von 15-25 % am Gesamtvolumen von medizinischem Abfall ausmacht. Es wurden unterschiedliche Quellen der Abfälle untersucht, darunter die beiden Krankenhäuser UKW und MSP, das pharmazeutische Unternehmen Lilly sowie die Entsorgungsfirma Buscha von Halberstadt. Die zentralen Ziele beinhalten die umfassende Erstellung von Energie- und Massenbilanzen für den Prozess der Umwandlung von gereinigten Polyolefinen aus Abfallmaterialien in den Depolymerisationsprozess. Die Behandlung infektiöser medizinischer Abfälle kann mittels verschiedener Verfahren erfolgen, darunter Verbrennung, Dampfsterilisation, Mikrowellen-Desinfektion und chemische Desinfektion. Es ist besonders hervorzuheben, dass die Verbrennung keine umweltfreundliche Methode ist. Die Sterilisation durch chemische Mittel ist lediglich für geringe Abfallmengen geeignet. Aufgrund des erheblichen Volumens an infektiösem Abfall und der vorhandenen Technologien erscheint die Mikrowellenmethode als geeignet für das chemische Recycling von Polyolefinen. Der Grund dafür liegt erstens darin, dass bei der Desinfektion die Schmelzpunkttemperatur nicht erreicht wird, und zweitens, dass ein getrocknetes Produkt entsteht. Im Gegensatz dazu ist die Dampfsterilisation besser geeignet, wenn keine chemische Wiederverwertung angestrebt wird, beispielsweise zur Nutzung als Wärmequelle für Krankenhäuser. In dieser Studie wurde die LOGMED-Anlage, die 150-200 kg/h medizinische Abfälle verarbeitet, für die Zerkleinerung der Abfälle eingesetzt, wobei die Dampfsterilisationsmethode zur Abfallbehandlung angewendet wurde. Gemäß den Angaben des Betreibers, der seit Jahrzehnten mit dieser Anlage arbeitet, beläuft sich der Flüssigkeitsanteil in Krankenhausabfällen auf etwa 15-20 Prozent. In dieser Studie wurden Abweichungen in den Anteilen der Abfälle festgestellt, wobei 19 % auf die UKW, 1 7% auf Buscha, 10 % auf MSP und 3 % auf Lilly entfielen. Die Unterschiede in den Ergebnissen für die MSP-Abfälle und die Lilly-Abfälle ergeben sich daraus, dass diese beiden Kategorien nicht die allgemeinen Abfälle einer Station oder eines Krankenhauses repräsentieren. Die MSP-Abfälle waren ausschließlich in Tüten verfügbar, während die Lilly-Abfälle lediglich Insulinpens ohne weitere Abfallkomponenten waren. Diese Flüssigkeitsanteile werden separat von anderen Abfallfraktionen als Abwasser behandelt. Es muss berücksichtigt werden, dass die Verwendung von Dampf zur Sterilisation zu einem feuchten Endprodukt führt. Hinsichtlich der Volumenreduzierung erfuhren leichtere Materialien aus dem Klinikum MSP und der Universitätsklinik Würzburg mit 66 % bzw. 57 % die größten Volumenreduzierungen. Im Gegensatz dazu wiesen schwerere Insulinpens und infektiöse Abfälle mit 25 % bzw. 44 % die geringsten Volumenreduzierungen auf. Im Falle der Verbrennung tragen die Volumenreduktion und Sterilisation dazu bei, dass infektiöse Abfälle mit einem verminderten Volumen in herkömmlichen Verbrennungsanlagen anstelle spezialisierter Einrichtungen verbrannt werden können. Dies führt zu erheblichen Kostenersparnissen sowohl bei den Verbrennungsanlagen als auch bei den Transportkosten. Nach der Bearbeitung der Abfälle durch die LOGMED-Anlage wurden die Abfälle in leichte und schwere Fraktionen mittels eines Schwimm-Sink-Verfahrens im Wasser separiert. Die leichten Fraktionen, die den größten Anteil der Abfälle ausmachen, sind solche mit einer Dichte, die geringer ist als die Dichte des Wassers. Nach Analysen der Firma DEKRA Automobil GmbH gelten diese als polyolefinreich. Die schweren Fraktionen beinhalten dagegen schwerere Kunststoffe wie PVC und PET sowie Glas und Metall. Bei den Abfällen der Firma Lilly machen die schweren Fraktionen etwa 42 % aus. Diese wurden im Labor der TU Ilmenau mit der RFA-Methode analysiert, wobei hohe Anteile von reinem Eisen und Legierungen (Fe 63 Cr 17 Ni 20) festgestellt wurden, was die Möglichkeit des Metallrecyclings bei diesen Abfällen fördert. Bei den anderen Abfällen würden die schweren Fraktionen in herkömmlichen Verbrennungsanlagen verbrannt werden. Die getrennten, nassen Leichtfraktionen stehen als polyolefinhaltige Ausgangsmaterialien zur Verfügung. Im besten Fall können sie zur Energiegewinnung durch chemisches Recycling genutzt werden. Unter den chemischen Recyclingmethoden könnten Pyrolyse und Vergasung geeignete Optionen sein, um flüssiges Öl, andere Ölprodukte oder Syngas zu produzieren.



Wagner, Christian;
Entwicklung eines qualitativen und quantitativen Messverfahrens zum sicheren Detektieren und Unterscheiden verschiedener Werkstoffe im Umfeld der Leergutrücknahme. - Ilmenau. - 133 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Im Umfeld der Leergutrücknahme werden anhand von vier spezifischen Merkmalen die Einweg- und Mehrwegpfandgebinde unterschieden, der entsprechende Pfandwert bestimmt und die Getränkeabfüller zugeordnet. Demzufolge ist diese Erkennungstechnologie auf die richtige Unterscheidung, Verrechnung und Zuordnung der Gebinde ausgerichtet. Der Werkstoff des Pfandgebindes ist in diesem Zusammenhang nur von sekundärer Bedeutung und kann über die Erkennungsmerkmale nicht direkt ausgelesen werden. Aus Sichtweise der Wieder- und Weiterverwendung von pfandpflichtigen Gebinden in der Kreislaufwirtschaft ist zukünftig eine sortenreine Trennung der entsprechenden Werkstoffe wünschenswert. Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, einen qualitativen und quantitativen Lösungsansatz eines Sensor-Messverfahren zu entwickeln, mit dem die jeweiligen Werkstoffe der Pfandgebinde sicher und eindeutig erkannt werden. Die Pfandgebinde bestehen zum Bearbeitungszeitpunkt dieser Arbeit aus Polyethylenterephthalat (PET), Glas, Aluminium und Weißblech. Aus diesem Grund ist es eine wesentliche Anforderung, mit dem entwickelten Prototyp die vier Werkstoffe zuverlässig zuzuordnen. Die Umsetzung der Zielvorgabe erfordert eine objektive und äquivalente Bewertung potenzieller Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (ZfP). Durch die Ergebnisse der Vergleichs- und Bewertungsmatrizen kann die Anzahl der Werkstoff-Erkennungsverfahren reduziert werden, für die eine praktische Realisierung sinnvoll erscheint. Aus der Bewertung ergeben sich vier Lösungsansätze. Für diese Ansätze erfolgt die Entwicklung theoretischer Entwürfe. Weiterhin lassen sich Annahmen zur messtechnischen Umsetzung ableiten. Schließlich lässt sich in Messversuchen die Praxistauglichkeit der erfolgversprechenden Verfahren zur Anwendung in einem Leergutautomaten untersuchen. Die Messergebnisse zeigen, dass aufgrund der physikalischen Funktionsprinzipien mit keinem einzelnen Sensor die vier geforderten Werkstoffarten identifizierbar sind. Letztendlich kann ein praktikabler Prototyp entwickelt werden, der mehrere, kombinierte Sensoren enthält. Mit diesem können die nichtmetallischen Werkstoffe (PET und Glas) sowie die Metalle (Aluminium und Weißblech) zugeordnet werden. Die Masterarbeit schließt mit der Auflistung einiger Hinweise für weiterführende Arbeiten ab und verweist auf den perspektivischen Einsatz des Verfahrens zur Werkstofferkennung.



Grau, Richard;
Eisen im Glas – Photometrische Untersuchungen zum Positions- und Intensitätsverhalten von Eisenionen in Abhängigkeit der Glasmatrix. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Transmissionskurven Fe(2+)- und Fe(3+)-haltiger Kalk-Alkali-Gläser in Abhängigkeit von der Alkalioxidzusammensetzung im Glas. Dazu werden Gläser festgelegter Zusammensetzung mit einem Eisengehalt von circa 0,2 mol% und 0,02 mol% hergestellt und der Alkalioxidanteil zwischen Natrium- und Kaliumoxid verändert. Die Charakterisierung der hergestellten Glasproben erfolgt nasschemisch, mittels Röntgenfluoreszenzanalyse und mittels UV-Vis-Spektroskopie anhand von Transmissionskurven. Es kann für die Modellgläser eine Abhängigkeit der Eisenabsorptionsbanden von den im Glas vorkommenden Alkalioxiden festgestellt werden. Für die Fe(2+)-Absorptionsbande bei 1113 nm kann eine Verschiebung des Absorptionsmaximums um 100 nm zu höheren Wellenlängen durch den Austausch von Natriumoxid mit Kaliumoxid beobachtet werden. Liegen im Glas zur Hälfte Kaliumoxid und Natriumoxid vor, befindet sich die Position der Absorptionsbande mittig zwischen den Gläsern mit nur einem Alkalioxid. Zudem steigt auch der molare Extinktionskoeffizient linear mit dem Kaliumanteil an. Im Gegensatz dazu kann für die Fe(3+)-Banden bei 379 nm, 417 nm und 437 nm keine Abhängigkeit der Lage von den Alkalioxiden ausgemacht werden. Eine Veränderung des molaren Extinktionskoeffizienten der Fe(3+)-Banden kann nur für die Absorptionsbande bei 379 nm ausgemacht werden, wobei dieser nichtlinear durch den Austausch von Natriumoxid mit Kaliumoxid ansteigt. Eine Verringerung des Eisenanteils von 0,2 mol% auf 0,02 mol% im Glas führt zu Abweichungen in der Verschiebung und des molaren Extinktionskoeffizienten der Fe(2+)-Bande. Der molare Extinktionskoeffizient der Fe(3+)-Banden der eisenarmen Gläser sinkt mit steigendem Kaliumoxidanteil und stellt damit einen abweichenden Verlauf zu den eisenreichen Gläsern dar. Zudem kann durch die nasschemische Analyse eine Veränderung des vorliegenden Eisenredoxverhältnisses in den Modellgläsern zugunsten von Fe(3+) beim Austausch von Natriumoxid mit Kaliumoxid nachgewiesen werden. Die Veränderung des Redoxverhältnisses erfolgt übereinstimmend mit der Theorie der optischen Basizität.



Eichler, Robert;
Untersuchung polierter technischer Glasproben und Feststellung des Einflusses der angewendeten Polierprozessparameter auf die Oberflächeneigenschaften. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss ausgewählter Polierprozessparameter eines konventionellen Synchronspeedprozesses auf die Oberflächeneigenschaften optischer Gläser analysiert. Betrachtet wurden die Glaswerkstoffe N-BK7, N-KF9 und 7980 SF (Kieselglas). Für die Politur kam eine Radienschleifmaschine mit Spindelantrieb zum Einsatz. Diese kann eine maximal Spindelgeschwindigkeit von 2500 RPM und einen maximalen Arbeitsdruck von 300 N abbilden. Als Methoden zur Analyse der Oberfläche wurde die Nanoindentation, die Weißlichtinterferometrie und die Rasterkraftmikroskopie verwendet. Den Beginn der Untersuchungen stellten die Variation des Polierdrucks und der Poliergeschwindigkeit dar. Mit Hilfe der polierten Proben wurden die Messparameter für die Nanoindentation festgelegt. Anschließend erfolgte die Ermittlung der Vickershärte und Martenshärte in verschiedenen Bereichen der Probenoberfläche. Des Weiteren wurde der Einfluss von Kaliumhydroxid auf die Nanohärte untersucht. Die Variation der Polierzeit stellte den letzten Untersuchungsschritt dar. An diesen Proben wurde der Einfluss der Polierdauer auf die Oberflächenstruktur, die Vickers- und Martenshärte festgestellt. Die Nanoindentation ermöglichte die Aufzeichnung der Härte der obersten Glasschicht. Dabei handelt es sich um die Glasschicht, welche dauerhaft mit der Umgebung und während der Politur mit der Poliersuspension und -scheibe in Wechselwirkung steht. Mit Hilfe der Analyseergebnisse wurden Aussagen über die chemisch-mechanischen Vorgänge während der Politur und ihr Einfluss auf die Entstehung und Veränderung der Oberflächenschicht (Gelschicht) von Glas getroffen. Diese weist, anders als angenommen, eine höhere Vickershärte als das Grundmaterial auf. Außerdem kann die Gelschicht aktiv durch die Veränderung der Polierparameter beeinflusst werden. Abschließend wurden mögliche weitere Forschungspotentiale in diesem Bereich beleuchtet.



Weiß, Anton;
Charakterisierung und Bewertung des bei der Herstellung von Quarzglas anfallenden Ausschusses hinsichtlich eines effizienten Nutzungskonzeptes. - Ilmenau. - 73 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Im Rahmen einer aktuellen Forschungsfrage der Raesch Quarz (Germany) GmbH, einem Hersteller von Quarzglas- und Quarzgutprodukten, befasst sich diese Arbeit mit Nutzungskonzepten für den bei der Produktion anfallenden Ausschuss. Es handelt sich um ein Hochleistungsmaterial, welches in einem kostenintensiven Prozess aus höchstreinen, intensiv aufbereiteten Quarzsanden unter komplexen Bedingungen und bei hohen Temperaturen erschmolzen wird. Der bisherige Umgang mit dem Produktionsausschuss führt dadurch zu hohen finanziellen Verlusten für das Unternehmen. Zu Beginn der Bemühungen hin zu einer verlustärmeren Verfahrensweise konzentriert sich diese Arbeit insbesondere auf eine Aufbereitung des Materials für eine potentielle Rückführung in den eigenen Schmelzprozess, wie es in anderen Bereichen der Glasindustrie üblich ist. Dazu wurde ein eigener Mahlbehälter für Laborversuche zur kontaminationsarmen Zerkleinerung des Ausschussmaterials gebaut und getestet. Anschließend erfolgte eine Charakterisierung des entstandenen Mahlgutes hinsichtlich der Partikelgrößenverteilung sowie unter anderem durch Lichtmikroskopie und Differential Scanning Calorimetry-Messungen. Im Ergebnis entsteht ein Quarzglaspulver, welches gegenüber einem anderen, konventionellen Zerkleinerungsverfahren vergleichsweise wenig metallische Verunreinigungen enthält und sich für Schmelzversuche zu neuen Quarzglasprodukten anbietet. Darüber hinaus werden weitere Ansätze zur Beeinflussung der Wiedereinschmelzbarkeit und für alternative Verwertungsmöglichkeiten kurz vorgestellt. Schließlich konnten, neben der Raesch Quarz (Germany) GmbH selber, auch externe Interessenten für das Pulver als SiO2-Rohstoff gefunden werden.



Lüdemann, Marius;
Ortsaufgelöste Charakterisierung von Verkapselungsfolien für Solarzellen. - Ilmenau. - 115 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Die Photovoltaik (PV) liefert einen großen Beitrag zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und bildet eine Grundlage für Klimaneutralität in Deutschland. Umso entscheidender ist es, dass die gewährleistete Lebensdauer der PV-Module von über 25 Jahren erreicht wird und Ausfälle vermieden werden. PV-Module bestehen typischerweise aus Frontglas, Frontverkapselung, Silizium-zellen, Rückseitenverkapselung und Rückseitenfolie. Ein großer Teil der Modulausfälle ist auf das Verkapselungsmaterial zurückzuführen. Als Verkapselungsmaterial werden meist Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA) verwendet, welche mit Additiven versehen sind. Diese schützen das Basispolymer u. a. vor schädlicher UV-Strahlung. Sie haben daher einen maßgeblichen Einfluss auf das Degradations-Verhalten der Verkapselungsfolien und folglich auch auf die Lebensdauer des PV-Moduls. Trotz des großen Potentials für Grenzflächeneffekte und chemische Reaktionen im PV-Modul, werden das Verkapselungsmaterial und die Zusammensetzung der enthaltenen Additive seit fast 40 Jahren unverändert genutzt. Bisher sind jedoch sowohl die Wechselwirkungen im Modul als auch das Degradationsverhalten nur ungenügend erforscht. Um das Degradationsverhalten der Verkapselungsfolien in Abhängigkeit dieser Additive zu untersuchen, wurden Prüfkörperlaminate mit definierten Additiv-zusammensetzungen hergestellt. In diesem Zusammenhang war die Variation der Konzentrationen des UV-Absorbers und des UV-Stabilisators von besonderem Interesse. Um sowohl den Einfluss von Inhomogenitäten in der Additivverteilung als auch das Verhalten der Additive bei Vorhandensein eines Konzentrationsgradienten zu untersuchen, wurden die hergestellten Prüfkörper für 2000 h bei 65 ˚C, 20 % relativer Luftfeuchte und einer integrierten UV-Intensität von 81 W/m2 künstlich gealtert. Nachfolgend wurden an definierten Stellen der Prüfkörper Proben entnommen und vollständig charakterisiert. Mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie, Thermogravimetrischer Analyse und Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie wurden die Polymereigenschaften des EVAs bestimmt. Nachfolgende Messungen mittels Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie dienten zur Ermittlung der absolute Additivverteilung. Abschließend wurden ortsaufgelöste 2D-Karten erstellt, welche die ermittelten Polymereigenschaften in Abhängigkeit von der Bewitterungszeit darstellen. Außerdem wurden die Additivwechselwirkungen innerhalb des Ver-kapselungsmaterials analysiert und ein Diffusionsschema angefertigt.



Krumbein, Philipp;
Untersuchung zur Maximierung des Hydrolyseprozesses in Sol-Gel-Reaktionen. - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Hydrolysereaktion in Sol-Gel-Prozessen. Das Ziel der Arbeit ist es, verschiedene Einflussfaktoren auf die Reaktion zu untersuchen und den Hydrolysegrad zu maximieren. Als Bewertungskriterium dient der im Endprodukt nachweisbare Kohlenstoffgehalt. Untersucht werden die entstehenden Abweichungen bei Verwendung verschiedener Katalysatoren, bei Anwendung eines Vakuumprozesses sowie der Einfluss verschiedener Temperaturen zwischen 20˚ C und 100˚ C. Die Ergebnisse zeigen, dass eine vollständige Entfernung des Kohlenstoffs aus den Endprodukten nicht möglich war. Trotzdem wurden Methoden gefunden, welche eine signifikante Reduzierung des Kohlenstoffgehalts ermöglichen. Weiterhin wurde das Verständnis des Gesamtprozesses verbessert.



Patzer, Niklas;
Aufbearbeitung und Wiederverwertung spezieller schwermetallhaltiger Glasabfälle. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Blei und seine Oxide stellen in vielen Produkten einen kaum bis nicht ersetzbaren Bestandteil dar. Eines es dieser Produkte wird von der Firma „Capillary Solutions“ hergestellt. Aufgrund der Toxizität von bestimmten Bleiverbindungen für den menschlichen Körper müssen Produktionsabfälle unter besonderen Auflagen deponiert werden. Deshalb stellt sich die Frage, wie der Bleianteil in den zu deponierenden Abfällen reduziert werden kann. Dies ist Ziel und Inhalt der vorliegenden Arbeit. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden die Glasabfälle aus der Produktion mit Borsäure und Siliciumdioxid gemischt, um ein spezifisches Verhältnis zwischen Siliciumdioxid, Bortrioxid und den im Glas enthaltenen Metallionen zu erzielen. Es wurden zwei Gemische hergestellt und anschließend zu einem homogenen Glas verschmolzen. Dabei wies eines der Gläser einen Siliciumoxidanteil von 50 mol% und das andere einen Siliciumoxidanteil von 55 mol% auf. Anschließend wurden Teile dieser Gläser bei 550 ˚C, 600 ˚C und 650 ˚C getempert, um eine Phasentrennung in eine Siliciumoxid-reiche und eine Borat-reiche Phase zu induzieren. Metallionen tendieren zur Anlagerung in der Borat-reichen Phase. Diese wurde nach dem Tempern mittels Salzsäure entfernt. Die so extrahierten Gläser und die Lösung der Extraktion wurden anschließend Verfahren untersucht. Diese umfassen Massemessungen, Röntgenfluoreszenzanalysen, Dichtemessungen und die chemische Analyse durch ein externes Labor. Die Ergebnisse geben Einblicke in die Struktur der durch die Phasentrennung erzeugten Gefüge, sowie Optimierungen des hier verwendeten Prozesses. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der Anteil von Blei im extrahierten Silicatglas um mehr als 95% reduziert werden konnte. Blei wird in Form von Bleiiodid gewonnen. Das extrahierte Silicatglas könnte als Rohstoff für neue Schmelzen zur Verfügung gestellt werden.