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Projekt
Entwicklung mikro/makroporöser kugelförmiger Adsorbentien zur Adsorption verschiedener Inhalationsanästhetika
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Dieter Bathen; Professor Dr. Dirk Enke; Professor Dr. Michael Fröba
Fachliche Zuordnung
Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung von 2011 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 206051857
Die Adsorption von Inhalationsanästhetika im Spurenbereich (< 1 ppm) ist sowohl anwendungstechnisch als auch wissenschaftlich sehr aktuell. Problematisch ist hierbei, dass in diesem Bereich praktisch keine Messdaten zur Verfügung stehen. Daher müssen die Adsorptionsisothermen höherer Konzentrationen (oft einigen hundert ppm) zum Nullpunkt hin linear extrapoliert werden. Die Auswahl bzw. Synthese eines geeigneten Adsorbens für diese spezifische Fragestellung stellt daher eine besondere Herausforderung dar.Im Rahmen der zweiten Förderperiode konnten erstmals, ausgehend von verschiedenen porösen Mikroglaskugeln, erfolgreich kohlenstoffbasierende Adsorbentien sowie große sphärische PMO-Partikel mit hierarchischer Porenstruktur synthetisiert werden. Letztere zeigten dabei eine hohe Adsorptionskapazität u.a. für Hexanal. Erste Untersuchungen zum Adsorptionsverhalten der Inhalationsanästhetika am Beispiel von Isofluran lassen erwarten, dass die Verwendung hydrophober und hierarchisch mikro/makroporöser kugelförmiger Partikel (Kohlenstoff bzw. PMO) mit Durchmessern im technisch relevanten Bereich eine weitere Verbesserung der Performance in der definierten Problemstellung mit sich bringt.Übergeordnetes Ziel des Gemeinschaftsprojektes in der dritten Förderperiode soll daher sein, kugelförmige poröse Gläser mit flexibel einstellbaren Eigenschaften in der vorhandenen Miniplant-Wirbelschichtanlage herzustellen. Um die vorteilhaften Eigenschaften von Core-Shell-Partikel im bestehenden System einzuführen wird eine durch Ionenaustausch induzierte Phasenseparation angewendet. Damit die Kugelpartikel in technisch relevanten Dimensionen liegen wird die ionotrope Gelierung erstmalig mit Natriumborosilikatglas kombiniert. Weiterführend werden diese Formkörper dann in geordnete mikro/makroporöse hierarchische Organosilica bzw. Kohlenstoff-Kugeln transformiert. Weiterhin sollen erstmals direkt geordnete mikroporöse Organosilica- bzw. Kohlenstoffkugeln durch die bereits genannte ionotrope Gelierung hergestellt werden. Die verschiedenen neuartigen Materialien werden weiterführend für die entsprechenden Adsorptionsuntersuchungen eingesetzt. Um einerseits möglichst praxisrelevante Ergebnisse zu erzielen und andererseits systematische Untersuchungen der auftretenden Effekte zu ermöglichen, sollen die drei relevantesten Inhalationsanästhetika (Isofluran, Desfluran, Sevofluran) verwendet werden. Um den Einfluss der Halogen-Atome auf den Adsorptionsprozess besser zu verstehen und von dem Einfluss der Ether-Bindung zu trennen, sollen zudem drei Alkylether und ein Alkan hinsichtlich ihres Adsorptionsverhaltens untersucht werden. Da die Zielrichtung des Antrags Luftfilter-Systeme sind, soll ausschließlich die Adsorption der Flurane in niedriger Konzentration aus Luft/Stickstoff im Blickpunkt stehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
