Zur Entwicklung eines umweltfreundlichen, energieextensiven Verfahrens zur Aufarbeitung von Prozesswässern

Hydrophile Gele mit einem reversiblen Phasenübergang (Funktionsgele) können auf Grund ihrer Stoffeigenschaften zur Entwicklung von Trennverfahren eingesetzt werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Beschreibung der Stoffeigenschaften temperatursensitiver Funktionsgele, der Entwicklung von Synthese- und Charakterisierungsverfahren sowie der Konzeptionierung und Umsetzung eines Trennverfahrens im Technikummaßstab. Zur Beschreibung des temperaturabhängigen Quellverhaltens hydrophiler Gele auf der Basis von N-Isopropylacrylamid (NIPA) wurden verschiedene thermodynamische Modelle auf ihre Eignung untersucht. Das Modell der Nächsten-Nachbar-Wechselwirkung wurde für die Beschreibung quaternärer Gelsysteme erweitert. Auf Grundlage von reaktionstechnischen Untersuchungen wurde ein technisches Syntheseverfahren zur Herstellung gleichförmiger Gelpartikel mit einem engen Kornspektrum entwickelt. Die Reaktionsbedingungen und stofflichen Parameter der Synthese sowie der Einfluss der äußeren Lösung wurden - in Abhängigkeit von der Art und Konzentration der gelösten Inhaltsstoffe - experimentell untersucht und ihr Einfluss auf die wesentlichen Eigenschaften temperatursensitiver Funktionsgele beschrieben. Die eingesetzten Funktionsgele wurden charakterisiert und ihre Einsatzbereiche als Trennverfahren in Laborversuchen analysiert. Durch Variation der eingesetzten Monomere konnte ein Funktionsgel entwickelt werden, dessen Eigenschaften - bei wesentlich höherer Verfügbarkeit der Edukte - mit NIPA-Gelen vergleichbar sind. Zur Aufkonzentrierung von industriellen Prozesswässern wurde ein einfaches und robustes Verfahren entwickelt und dessen Einsatz an einem realen Stoffsystem aus der Lackverarbeitenden Industrie im Technikum erfolgreich überprüft. Die untersuchten Lacklösungen, die im Bereich temporärer Korrosionsschutzprodukte Anwendung finden, wurden bis in den Bereich der Ursprungskonzentration aufkonzentriert und als Rezyklat verarbeitet. Für das diskontinuierliche Verfahren wurden die optimalen Betriebsbedingungen ermittelt und das Konzept zu einem kontinuierlichen Verfahren weiterentwickelt.