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Porträt Dr. Müller, Katharina; FWOG

Photo: André Wirsig

Dr. Katharina Müller

Leiterin Grenzflächenprozesse
k.muellerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2439

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Abteilung Grenzflächenprozesse

Warum? Wie? Was?

Das oberste Ziel unserer von wissenschaftlicher Neugier getriebenen Forschung ist es, grundlegende und unabhängige Erkenntnisse über die (Geo-)Chemie und das Umweltverhalten langlebiger Radionuklide (RN) zu gewinnen. Eine herausragende und gesellschaftlich wichtige Anwendung ist die sichere Entsorgung radioaktiver Abfälle, um künftigen Generationen die Verantwortung für den Umgang mit "unserem" Erbe aus der Energieerzeugung in Kernreaktoren zu erleichtern.

Zu diesem Zweck liefern wir das radiochemische Wissen, nämlich strukturelle und mechanistische Daten wichtiger mobilisierender und immobilisierender Reaktionen von RN in Lösung, an Grenzflächen und in Festkörpern.

Unser besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Einsatz einer Vielzahl etablierter und fortschrittlicher mikroskopischer und spektroskopischer Techniken, um Komplexbildungsreaktionen und Komplexstrukturen, die die Wechselwirkungen von RN in der Geosphäre bestimmen, genau zu beschreiben. Darüber hinaus untersuchen wir die Entstehung und chemische Speziation von Aktivierungsprodukten in Materialien aus Kernkraftwerken im Zusammenhang mit deren sicherer Stilllegung.

Als Teil einer Wertschöpfungskette bilden die abgeleiteten Strukturinformationen eine solide Grundlage für eine zuverlässige thermodynamische Beschreibung der untersuchten Systeme, die in thermodynamische Datenbanken integriert werden kann. Die thermodynamischen Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung Aktiniden-Thermodynamics.

Foto: Forschungsfelder der Abteilung Grenzflächenprozesse ©Copyright: Dr. Katharina Müller

Unsere Kernkompetenzen

  • Chemie langlebiger RN – Fachwissen im Umgang mit RN, von Spalt- und Aktivierungsprodukten bis hin zu Transuranen, und Zugang zu Strahlenschutzlabors.
  • Strukturelle Charakterisierung – Fachwissen in der Anwendung und Kopplung von spektroskopischen und mikroskopischen sowie Beugungstechniken für den Zugang zu molekularen Informationen.
  • Thermodynamische Beschreibung von RN-Komplexen – Verwendung makroskopischer, spektroskopischer und kalorimetrischer Informationen über Reaktant-Wasser-Grenzflächenphänomene als Grundlage für die Ableitung von Oberflächenkomplexierungsmodellen und deren thermodynamischen Parametern.

Forschungsgebiete

  • Koordinationschemie von RN in wässriger Lösung und in künstlichen menschlichen Bioflüssigkeiten.
  • Molekulare Charakterisierung von RN Reaktionen an natürlichen und künstlichen Mineral-Wasser-Grenzflächen, z. B. in den Projekten REDOX und RULET.
  • Technetium Umweltchemie, z. B. Young Investigator Group TecRad.
  • Experimentelle Unterstützung für Berechnungen von Neutronenfeldern und den daraus resultierenden Aktivitäten in der Nähe von Kernreaktoren, z. B. EBENE-Projekt

Neuste Publikation

Characterization of reactive species in water induced by cold atmospheric air plasma: experimental applications for industrial micropollutant removal from wastewater and seed germination

Kumar, A.; Saini, V. K.; Huaccallo Aguilar, Y.; Reinecke, S.

Abstract

Cold atmospheric air plasma (CAAP) interaction with liquids produces a variety of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) that play crucial role in the oxidation of organic micropollutants (OMPs) in wastewater. In our study, a needle-type plasma source powered by an AC power supply was used to generate CAAP for the production of RONS in plasma-activated water (PAW) and for the treatment of succinic acid (SA). The PAW was characterized using various analytical techniques to determine its physicochemical properties (pH, oxidation-reduction potential, electrical conductivity, and optical absorbance) and to identify RONS (HO, H2O2, H3O+, NO3-, NO2-). Quantitative analysis of HO production was based on the presence of H2O2 in PAW, and associated chemistry for HO generation was explored. SA used as a probe compound, was treated directly with CAAP, and its mineralization was evaluated. SA oxidation in water was used to detect the presence of HO· in the liquid phase. The results indicated that CAAP effectively degraded SA in water, achieving 46 % mineralization. It was observed that the concentration of RONS increased significantly with longer treatment times and higher input plasma power. Energy consumption for RONS production in PAW was calculated, and the stability of RONS in PAW over a three-day period was discussed. Additionally, the study investigated seed germination and plant growth using PAW, exploring its potential application as fertilizer in agriculture. The potential future steps for synergistic combination of CAAP with a pilotscale continuous hydrodynamic cavitation process for treatment of wastewater containing OMPs are also discussed.

Keywords: Cold atmospheric air plasma; Micropollutants; Plasma activated water; Reactive species; Seed germination

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-40712


Mehr Publikationen

Eine Liste an Publikationen befindet sich hier.


Forschungsgruppen

Derzeit laufende Drittmittelprojekte

  • Experimentell gestützte Berechnungen von Neutronenfeldern und den daraus resultierenden Aktivitäten in reaktorfernen Räumen (EBENE) Start: 04/2024, BMBF
  • Wechselwirkungen von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an der Mineral-Wasser-Grenzfläche - Radioökologische Betrachtungen (TecRad) Start: 07/2022, BMBF
  • Redoxreaktivität von Selen in Mineralen (REDOX) Start: 06/2022, ANDRA
  • Rückhaltung und Löslichkeit dosisrelevanter Radionuklide unter den reduzierenden Nahfeldbedingungen eines Endlagers im Ton- oder Kristallingestein (RULET) Start 11/2024, BMUV

Eine Übersicht der abgeschlossenen Projekte finden Sie hier.

Team

Foto: Abteilung Grenzflächenprozesse

Abteilung "Grenzflächenprozesse"

Grenzflächenprozesse

Leitung

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Katharina Müller801/P2482439
k.muellerAthzdr.de

Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Astrid Barkleit801/P2073136
2512
2518
a.barkleitAthzdr.de
Aline Chlupka801/P2033198
2518
2523
a.chlupkaAthzdr.de
Dr. Norbert Jordan801/P2182148
n.jordanAthzdr.de
Zarina Salkenovaz.salkenovaAthzdr.de
Stephan Weiß801/P3162758
2523
s.weissAthzdr.de
Maud Emilie Zilbermann801/P2543487
m.zilbermannAthzdr.de

"TecRad" Wechselwirkung von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an Mineral-Wasser-Grenzflächen - Radioökologische Betrachtungen

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Natalia Mayordomo Herranz801/P2522076
n.mayordomo-herranzAthzdr.de
Caroline Börner801/P2542251
c.boernerAthzdr.de
Arkadz Bureika801/P2012434
a.bureikaAthzdr.de
Irene Cardaio801/P2542251
i.cardaioAthzdr.de
Dr. Marcos Felipe Martinez Moreno801/P3523154
m.martinez-morenoAthzdr.de
Vijay Kumar Saini801/P3523328
v.sainiAthzdr.de

Alumni

Name at HZDR
Heidrun Neubert Laborantin
Sara E. Gilson PostDoc
Christa Müller Laborantin
Quirina Isabella Roode-Gutzmer Doktorandin
Isabelle Jessat Doktorandin,
promoviert 2023
Ghada Yassin PostDoc
Maximilian Demnitz Doktorand,
promoviert 2022
Diana Marcela Rodriguez Hernandez Doktorandin,
promoviert 2021
Henry Lösch Doktorand,
promoviert 2021
Manuel Eibl Doktorand,
promoviert 2020
Susanne Lehmann Doktorandin,
promoviert 2020