Alterung von Aktivkohlen in Sicherheitsfiltern und bei der Lagerung
Am 01.08.2021 ist am IUTA das Projekt „Alterung von Aktivkohlen in Sicherheitsfiltern und bei der Lagerung“ gestartet. Aktivkohlen unterliegen infolge von chemischen Reaktionen zwischen Molekülen aus der Gasphase und der Oberfläche einer zeitabhängigen Alterung, die zu einer Veränderung der Oberflächenchemie und des Porensystems und zu einer Kapazitätsminderung führen können. Diese Alterungsprozesse treten auch in nicht zwangsdurchströmten Systemen, wie in Sicherheitsfiltern von Notablassleitungen sowie bei der Lagerung auf. Die Aktivkohlen sind in der Regel nur einer geringen Durchströmung aufgrund von Druckausgleichs- und Diffusionsprozessen ausgesetzt. Der Stand des Wissens auf diesem Gebiet ist äußerst begrenzt und es gibt bisher keine Methode, die Kapazitätsminderung zu quantifizieren. Ziel ist es, diese Wissenslücke zu schließen und den Einfluss der Lagerungsart und -dauer auf die Aktivkohlealterung zu identifizieren und zu beschreiben. Hierzu sollen 4 geeignete Aktivkohlen ausgewählt und beschafft werden. Diese sollen auf sechs verschiedene Arten (Vakuum, Stickstoffatmosphäre oder Luft mit 50% und 70% r. F.) über 24 Monate gelagert werden. Die Aktivkohlen werden im Neuzustand und im gealterten Zustand nach verschiedenen Lagerintervallen untersucht. Wenn nach einem Lagerungsintervall beim Screening mit N2 und Aceton Isothermen Veränderungen detektiert werden, erfolgt eine umfassende Charakterisierung der Oberflächenchemie sowie die Ermittlung von Adsorptionskapazität und -kinetik mit den Adsorptiven Propan, Toluol, Schwefeldioxid und Stickstoffdioxid. Die Ergebnisse sollen u. a. in einem Leitfaden veröffentlicht werden, der sowohl eine Anleitung zur Leistungsabschätzung nicht zwangsdurchströmter Aktivkohlen als auch Handlungsempfehlungen für die Lagerung enthält. Der angestrebte Nutzen der Ergebnisse für Hersteller und Nutzern von Aktivkohle, von denen ein großer Teil den kmU angehört, soll darin bestehen, dass Ressourcen und damit Kosten eingespart werden können, wenn die Kapazitätsminderung über die Einsatz- oder Lagerungsdauer genauer quantifizierbar ist.
Projektleitung (IUTA): Dr. U. Sager
Projektpartner: IUTA (FE 1), Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik der Universität Duisburg-Essen (FE 2)
Förderhinweis:
Das IGF-Projekt 21966 N der Forschungsvereinigung Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
