Thermogravimetrie–Infrarot–Gaschromatographie–Massenspektrometrie Kopplung (TGA-IR-GC-MS)

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464532350

In Zusammenarbeit mit drei weiteren Lehrstühlen der Universität Duisburg-Essen beantragt der Lehrstuhl für mechanische Verfahrenstechnik / Wassertechnik Mittel für die Anschaffung einer Thermogravimetrie – Infrarot – Gaschromatographie – Massenspektroskopie Kopplung (TGA-IR-GC-MS). Das Gerät verfügt zusätzlich über ein Thermodesorptionsmodul, mit dem niedrig konzentrierte Substanzen oder solche mit sehr hohen Siedepunkten direkt am Ausgang der TGA mittels Festphasenadsorption gebunden und nachfolgend in der GC-MS analysiert werden können (TED-GC-MS).Ein wesentliches Einsatzgebiet des Gerätes ist die Untersuchung von Adsorbentien und Katalysatoren für die Wasseraufbereitung, sowie für industrielle und analytische Zwecke. Dies beinhaltet die physikalisch-chemische Charakterisierung bekannter und neu entwickelter Materialien, aber auch Untersuchungen zur Regeneration beladener Adsorbentien. Neben Desorptions- und Zersetzungstemperaturen von Adsorbaten (d.h. auf der Oberfläche angelagerten Molekülen) lassen sich mit dieser Technologie auch Informationen über das Material selbst gewinnen, indem die bei bestimmten Temperaturen freigesetzten Gasfraktionen analysiert und so Rückschlüsse z.B. auf die chemische Zusammensetzung gewonnen werden. So soll das Gerät beispielsweise zur Aufklärung fundamentaler Mechanismen bei der Adsorption von organischen Molekülen an Kohlenstoff- oder Katalysatoroberflächen eingesetzt werden, aber auch zur Charakterisierung von neuartigen Kompositmaterialien für photokatalytische Anwendungen.In hervorragender Weise geeignet ist die TGA-IR-GC-MS auch zur Analyse von Mikroplastik in aquatischen Umgebungen, insbesondere im Hinblick auf die Adsorption von Schadstoffen an solchen Partikeln. Weiterhin soll das Gerät zur thermischen Analyse von Membranmaterialien für die Wasseraufbereitung dienen, dabei steht die Entwicklung neuartiger Membranmaterialien mit verbesserten Foulingeigenschaften etwa zur Behandlung stark belasteter Wässer (z.B. aus der Erdölförderung) im Vordergrund. Im Forschungsfeld „raumlufttechnische Anlagen“ und „KFZ-Innenraumfilter“ soll das Gerät zur Untersuchung von Filtern und Filtermaterialien eingesetzt werden. Ziele hierbei sind weitergehende Erkenntnisse zur Leistungsfähigkeit, chemischen Beständigkeit und Alterung solcher Materialien sowie die Fortschreibung von Normen. Die Analyse und Beschreibung der Reaktionsprozesse bei der thermischen Behandlung von Adsorbentien in einem bereits vorhandenen Drehrohrofen im Labormaßstab mittels IR-GC-MS bzw. TED-GC-MS soll durch einen am Gerät vorgesehenen Anschluss zur Kopplung mit dem Abgassystem des Drehrohrofens realisiert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Thermogravimetrie–Infrarot–Gaschromatographie–Massenspektrometrie Kopplung (TGA-IR-GC-MS)
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Universität Duisburg-Essen
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Stefan Panglisch