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unilogo Universität Stuttgart
Institute of Hydraulic Engineering - IWS

Grundlagen der Umweltanalytik - Meßtechnik (mit Praktika)

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LectureGrundlagen der Umweltanalytik - Meßtechnik (mit Praktika)
LecturerLecture (V):Prof. Dr.-Ing. Günter Baumbach, Jürgen Braun, Ph.D., Prof. Dr. Jörg W. Metzger and Dr.-Ing. Norbert Klaas, M.Sc.
ContactVEGAS - Research Facility for Subsurface Remediation
Lecture No.
Prerequisites
  • inhaltlich:
      Experimentalphysik (Vorlesung, Praktikum),
      Grundlagen der Chemie(Vorlesung, Praktika),
      Technische Thermodynamik I
  • formal: keine
  • Description

    Vorlesung:

  • Aufgaben der Messtechnik: Was sind und wie bestimmt man Messwerte; Momentan-/Mittelwerte; Kalibrierung/Eichung, Validierung, Nachweisgrenzen (LOD, LOQ), Messunsicherheit, Qualitätssicherung; Emission / Immission; Messung und Modellierung
  • Bestimmung physikalischer Größen: Temperatur, Druck, Strömung; Dichte, Viskosität, Leitfähigkeit, pH, Redoxpotential, Konzentration; Messmethodik (direkt/indirekt, berührungslos, extraktive Probenahme)
  • Bestimmung chemischer Größen: Einzelstoff/ Element-Bestimmung, Summenparameter, Bestimmung von Element-Gehalten (AAS, ICP), Molekül- und Strukturbestimmung (MS, IR, UV/VIS), photometrische Konzentrationsbestimmung in unterschiedlichen Medien
  • Praktikum messtechnische Praxis:

  • Einführung in die Messung elektrischer Größen, Umgang mit elektrischen Messgeräten wie Elektrometer und Oszilloskop
  • Bestimmung von Viskositäten und Grenzflächenspannungen
  • Messung meterologischer Größen (Luftfeuchte, Temperatur)
  • Messung von Vor-Ort Parametern (Sauerstoff, Leitfähigkeit, pHWert)
  • Photometrische Bestimmungsverfahren
  • GC-Praktikum (Einführung in chromatographische Trennverfahren):

  • Grundprinzipien chromatographischer Trennungen (mobile/stationäre Phase, Verteilungsgleichgewichte, Retentionszeiten), Funktionen des GC (Injektor/Injektionstechniken, Trennsäule/ Phase, Trägergas, Detektor), Trennleistung (Auflösung, peak shape, Halbwertsbreite, Überladen)
  • Einüben von Injektion und Analyse: headspace / Lösung, FIDResponse, Dünnfilm/Dickfilm bei C6-Kohlenwasserstoffen, Parallelität Sdp. / tR
  • Analyse von Kraftstoffen: Identifizieren durch Aufstocken: BTEX/Isooctan; temperatur-programmierte vs. isotherme Analyse von Dieselöl (gas oil); Ableiten des GC-Verhaltens aus thermodynamischen Grundgleichungen
  • Quantifizierungsmethoden: Kalibrierfunktion
  • Standardaddition Schadstoffanalyse (Mischung Chloraromaten/ Heizöl/PAK): Vergleich FID/ ECD, Aufstocken, Quantifizierung über Standardaddition (o-DCB)
  • TNT-Bestimmung in einer Bodenprobe: Interner Standard, Extraktion, Wiederfindungsrate, Normierung von FID-Werten über Internen Standard,
  • GC an chiralen Phasen: R/S-Limonen, Analyse von Fruchtsäften
  • Learning objectivesDie Studierenden
  • beherrschen die grundlegenden Prinzipien der verschiedenen Messverfahren zur Bestimmung chemischer und physikalischer Größen,
  • besitzen die notwendigen handwerklichen Grundfertigkeiten zur Bestimmung von Meßwerten,
  • beherrschen die Technik einfacher analytischer Mess- und Bestimmungsverfahren, können Versuche selbständig durchführen und die Probleme und Gefahren beim Umgang mit analytischen Geräten richtig einschätzen,
  • vermögen abzuschätzen, welches analytische Verfahren zur Bestimmung eines Messwertes in einer vorgegebenen Matrix am besten geeignet ist, und wissen um die jeweils erforderliche vorherige Aufreinigung,
  • können analytische Messungen wissenschaftlich nachvollziehbar dokumentieren und dabei Beziehungen zwischen Theorie und Praxis herstellen,
  • können analytische Messdaten qualitativ wie quantitativ evaluieren und validieren; sie kennen die jeweiligen Fehlermöglichkeiten.
  • LiteratureGemäß Angaben in der Vorlesung
    Exam
  • Versuchsprotokolle Messtechnische Praxis testiert (Prüfungsvoraussetzung für Klausur)
  • Klausur (2 h) (Gewichtung 70%)
  • Versuchsprotokolle Gaschromatographie testiert, Voraussetzung für Abschlußcolloquium (mündlich, 1 h) (Gewichtung 30%)
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