Abschlussarbeit: Untersuchung neuartiger Elektroden für die elektrooxidative Wasserbehandlung

Das Fraunhofer IKTS betreibt anwendungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik. Die drei Standorte in Dresden und Hermsdorf (Thüringen) formen das größte Keramikforschungsinstitut Europas. Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickeln wir moderne keramische Hochleistungswerkstoffe, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaßstab. Darüber hinaus umfasst das Portfolio die Kompetenzen Werkstoffdiagnose und -prüfung.

In der Arbeitsgruppe „Systemtechnik Wasser und Abwasser“ entwickeln, erproben und optimieren wir neuartige Verfahren, Systeme sowie Komponenten für die Behandlung von Abwasser. Unser Fokus liegt auf der Entwicklung innovativer Hybridverfahren, wobei wir Technologien auf Basis funktionalisierter Membranen und elektrochemischer sowie photokatalytischer Oxidationsverfahren anwendungsspezifisch mit konventionellen Verfahren (z.B. aerobe oder anaerobe Behandlung) kombinieren. Mit gezielten Verfahrenskombinationen können selbst schwer zu behandelnde Inhaltsstoffe, wie z.B. Mikroschadstoffe sowie Pharmaka- und Chemikalienrückstände in zentralen und dezentralen Anlagen, systematisch abgebaut werden.

Von zunehmender Bedeutung sind in diesem Zusammenhang sogenannte persistente organische Schadstoffe . Als Rückstände von Pharmaka, in Industriechemikalien sowie Pestiziden, aber auch als funktionale Komponenten wasserabweisender Kleidung sind sie weit verbreitet und gelangen schlussendlich in die Umwelt. Sie reichern sich in tierischen Geweben an und werden durch Nahrung sowie Trinkwasser vom Menschen aufgenommen. Neben dem negativen Einfluss auf das Ökosystem und der Ausbildung von Antibiotika-Resistenzen werden vor allem organtoxische, kanzerogene sowie endokrinologische Effekte beim Menschen diskutiert.

Ein vielversprechender Ansatz zur Elimination dieser Schadstoffe sind elektrooxidative Verfahren. Hierbei werden in dem zu behandelnden Wasser mit Hilfe geeigneter Elektroden Intermediate, wie Hydroxyl- (OH•) und Sauerstoffradikale (O•) erzeugt. Diese hochreaktiven Spezies gehören zu den stärksten bekannten Oxidationsmitteln und können gezielt zum Abbau der Schadsubstanzen genutzt werden. Die eingesetzten Elektroden müssen hierbei jedoch sehr hohen Anforderungen genügen. Der derzeit einzige anwendungsreife Werkstoff für diesen Einsatz ist Bor-dotierter Diamant (BDD). Allerdings ist die Herstellung BDD-beschichteter Elektroden sehr kostenintensiv und zudem auf kleine Flächen beschränkt, weshalb derartige Behandlungsverfahren bisher Nischenanwendungen vorbehalten sind.

Am IKTS werden derzeit gemeinsam mit einem Projektpartner neuartige Elektrodenbeschichtungen für den Abbau persistenter Wasserschadstoffe entwickelt, welche BDD-Elektroden funktional ebenbürtig sind, jedoch eine deutlich flexiblere und kostengünstigere Schichtherstellung erlauben.

Was Sie bei uns tun

In Rahmen der Abschlussarbeit soll die Eignung der neuartigen Elektrodenschichten für die Elimination anthropogener Spurenstoffe untersucht und bewertet sowie geeignete Parameter für die Wasserbehandlung abgeleitet werden.

Ihre Arbeiten umfassen unter anderem:

• Einarbeitung in die Grundlagen der elektrooxidativen Wasserbehandlung und die Bedienung eines entsprechenden Messstands
• Versuchsplanung unter Berücksichtigung verschiedener Behandlungsparameter
• Herstellung von Modellwässern und Durchführung der Abbauversuche
• Begleitende Bestimmung ausgewählter chemisch-physikalischer Messparameter
• Auswertung und Interpretation der Versuchsdaten
• Ableitung und Diskussion von Empfehlungen für Behandlungsregime und ggf. Schichtoptimierung

Was Sie mitbringen

Sie sind Student*in im Fachbereich Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Werkstoffwissenschaft, Chemie, Physik oder vergleichbar.

Weiterhin verfügen Sie über:

• Gute bis sehr gute Studienleistungen
• Experimentelles Geschick und Grunderfahrungen im Chemie- oder Physiklabor
• Eigenständige, engagierte und systematische Arbeitsweise

Was Sie erwarten können

Wir bieten Ihnen einen interessanten Einblick in vielfältige Themenfelder der angewandten Forschung. Sie werden durch erfahrene wissenschaftliche Mitarbeitende betreut und erhalten ideale Rahmenbedingungen für Praxiserfahrungen neben dem Studium.

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Die monatliche Arbeitszeit beträgt ca. 34 Stunden in Abstimmung mit der Fachabteilung.

Die Stelle ist befristet.

Wir weisen darauf hin, dass die gewählte Berufsbezeichnung auch das dritte Geschlecht miteinbezieht.

Die Fraunhofer-Gesellschaft legt Wert auf eine geschlechtsunabhängige berufliche Gleichstellung.

Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

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Fachliche Fragen zu dieser Position beantwortet Ihnen gerne:

Herr Dr. S. Dietrich
Tel.: +49 351 2553-7644

Für alle anderen Anfragen können Sie unsere Personalabteilung per E-Mail unter jobs[at]ikts.fraunhofer.de kontaktieren.

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

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