@misc{BlockGuenterRodriguesetal.2021,
  author    = {Block, Inga and G{\"u}nter, Christina and Rodrigues, Alysson Duarte and Paasch, Silvia and Hesemann, Peter and Taubert, Andreas},
  title     = {Carbon Adsorbents from Spent Coffee for Removal of Methylene Blue and Methyl Orange from Water},
  series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  journal   = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  number    = {14},
  issn      = {1866-8372},
  doi       = {10.25932/publishup-52165},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-521653},
  pages     = {20},
  year      = {2021},
  abstract  = {Activated carbons (ACs) were prepared from dried spent coffee (SCD), a biological waste product, to produce adsorbents for methylene blue (MB) and methyl orange (MO) from aqueous solution. Pre-pyrolysis activation of SCD was achieved via treatment of the SCD with aqueous sodium hydroxide solutions at 90 °C. Pyrolysis of the pretreated SCD at 500 °C for 1 h produced powders with typical characteristics of AC suitable and effective for dye adsorption. As an alternative to the rather harsh base treatment, calcium carbonate powder, a very common and abundant resource, was also studied as an activator. Mixtures of SCD and CaCO3 (1:1 w/w) yielded effective ACs for MO and MB removal upon pyrolysis needing only small amounts of AC to clear the solutions. A selectivity of the adsorption process toward anionic (MO) or cationic (MB) dyes was not observed.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gebauer2008,
  author    = {Gebauer, Denis},
  title     = {A novel view on the early stage of crystallization},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-19818},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {This thesis provides a novel view on the early stage of crystallization utilizing calcium carbonate as a model system. Calcium carbonate is of great economical, scientific and ecological importance, because it is a major part of water hardness, the most abundant Biomineral and forms huge amounts of geological sediments thus binding large amounts of carbon dioxide. The primary experiments base on the evolution of supersaturation via slow addition of dilute calcium chloride solution into dilute carbonate buffer. The time-dependent measurement of the Ca2+ potential and concurrent pH = constant titration facilitate the calculation of the amount of calcium and carbonate ions bound in pre-nucleation stage clusters, which have never been detected experimentally so far, and in the new phase after nucleation, respectively. Analytical Ultracentrifugation independently proves the existence of pre-nucleation stage clusters, and shows that the clusters forming at pH = 9.00 have a proximately time-averaged size of altogether 70 calcium and carbonate ions. Both experiments show that pre-nucleation stage cluster formation can be described by means of equilibrium thermodynamics. Effectively, the cluster formation equilibrium is physico-chemically characterized by means of a multiple-binding equilibrium of calcium ions to a 'lattice' of carbonate ions. The evaluation gives GIBBS standard energy for the formation of calcium/carbonate ion pairs in clusters, which exhibits a maximal value of approximately 17.2 kJ mol^-1 at pH = 9.75 and relates to a minimal binding strength in clusters at this pH-value. Nucleated calcium carbonate particles are amorphous at first and subsequently become crystalline. At high binding strength in clusters, only calcite (the thermodynamically stable polymorph) is finally obtained, while with decreasing binding strength in clusters, vaterite (the thermodynamically least stable polymorph) and presumably aragonite (the thermodynamically intermediate stable polymorph) are obtained additionally. Concurrently, two different solubility products of nucleated amorphous calcium carbonate (ACC) are detected at low binding strength and high binding strength in clusters (ACC I 3.1EE-8 M^2, ACC II 3.8EE-8 M^2), respectively, indicating the precipitation of at least two different ACC species, while the clusters provide the precursor species of ACC. It is proximate that ACC I may relate to calcitic ACC -i.e. ACC exhibiting short range order similar to the long range order of calcite and that ACC II may relate to vateritic ACC, which will subsequently transform into the particular crystalline polymorph as discussed in the literature, respectively. Detailed analysis of nucleated particles forming at minimal binding strength in clusters (pH = 9.75) by means of SEM, TEM, WAXS and light microscopy shows that predominantly vaterite with traces of calcite forms. The crystalline particles of early stages are composed of nano-crystallites of approximately 5 to 10 nm size, respectively, which are aligned in high mutual order as in mesocrystals. The analyses of precipitation at pH = 9.75 in presence of additives -polyacrylic acid (pAA) as a model compound for scale inhibitors and peptides exhibiting calcium carbonate binding affinity as model compounds for crystal modifiers- shows that ACC I and ACC II are precipitated in parallel: pAA stabilizes ACC II particles against crystallization leading to their dissolution for the benefit of crystals that form from ACC I and exclusively calcite is finally obtained. Concurrently, the peptide additives analogously inhibit the formation of calcite and exclusively vaterite is finally obtained in case of one of the peptide additives. These findings show that classical nucleation theory is hardly applicable for the nucleation of calcium carbonate. The metastable system is stabilized remarkably due to cluster formation, while clusters forming by means of equilibrium thermodynamics are the nucleation relevant species and not ions. Most likely, the concept of cluster formation is a common phenomenon occurring during the precipitation of hardly soluble compounds as qualitatively shown for calcium oxalate and calcium phosphate. This finding is important for the fundamental understanding of crystallization and nucleation-inhibition and modification by additives with impact on materials of huge scientific and industrial importance as well as for better understanding of the mass transport in crystallization. It can provide a novel basis for simulation and modelling approaches. New mechanisms of scale formation in Bio- and Geomineralization and also in scale inhibition on the basis of the newly reported reaction channel need to be considered.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gehrke2006,
  author    = {Gehrke, Nicole},
  title     = {Retrosynthese von Perlmutt},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7971},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {In dieser Arbeit ist es gelungen, die Bedeutung physikalisch-chemischer Mechanismen in der Biomineralisation gegen{\"u}ber der bisher angenommenen Dominanz spezifischer biomolekularer Erkennungsmechanismen aufzuzeigen. Dazu wurden drei Ans{\"a}tze verfolgt: Zum einen wurden Studien zur Calciumcarbonatkristallisation durchgef{\"u}hrt. Zum anderen wurde das Biomineral Perlmutt intensiv untersucht. Als drittes wurde ein Modellsystem entwickelt, mit dem k{\"u}nstliches Perlmutt synthetisiert und ein Mechanismus f{\"u}r die Perlmuttmineralisation vorgeschlagen werden konnte. Im ersten Schritt wurden in einem simplen Kristallisationsansatz komplexe Calciumcarbonat{\"u}berstrukturen ohne die Verwendung von Additiven synthetisiert. Es wurde gezeigt, daß diese durch orientierte Anlagerung von Nanopartikeln gebildet werden, bei der dipolare Felder eine wichtige Rolle zu spielen scheinen. Dieser Mechansimus war bislang f{\"u}r Calciumcarbonat unbekannt und erm{\"o}glicht die Synthese komplexer Kristallmorphologien, wodurch die Frage aufgeworfen wird, ob er bei der Biomineralbildung von Bedeutung sein kann. Durch Einsatz minimaler Mengen eines einfachen, synthetischen Additivs bei der Kristallisation wurden zu {\"U}berstrukturen angeordnete Aragonitpl{\"a}ttchen synthetisiert, die von einer wenige nm dicken Schicht aus amorphen Calciumcarbonat umgeben sind. Eine solche Schicht wurde auch bei den Aragonitpl{\"a}ttchen Perlmutts entdeckt (s.u.) und bietet m{\"o}glicherweise in verschiedenen Systemen eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die Stabilisierung der sonst metastabilen Aragonitphase. Im zweiten Schritt wurden bei der Untersuchung von nat{\"u}rlichem Perlmutt zwei bislang unbekannte Strukturmerkmale entdeckt: Es gibt Bereiche, die nicht aus den charakteristischen Pl{\"a}ttchen bestehen, sondern wesentlich weniger stark mineralisert sind. Die Mineralphase besteht in diesen Bereichen aus Nanopartikeln. Es wurde weiterhin gezeigt, daß die Aragonitpl{\"a}ttchen von einer wenige nm dicken Schicht aus amorphem Calciumcarbonat umgeben ist. Die g{\"a}ngigen Modelle der Perlmuttbildung sind mit diesen Beobachtungen nicht zu vereinbaren und somit zu hinterfragen. Dagegen deuten diese Ergebnisse ein Wachstum von Perlmutt {\"u}ber ACC-Nanopartikel an. Unter der Annahme der Bedeutung physikalisch-chemischer Mechanismen in der Biomineralisation wurde schließlich als dritter Schritt ein Ansatz zur in vitro-Retrosynthese von Biomineralien ausgehend von ihrer unl{\"o}slichen Matrix entwickelt. Mit diesem Ansatz ist es erstmals gelungen, k{\"u}nstliches Perlmutt auf synthetischem Wege herzustellen, das morphologisch nicht vom Original zu unterscheiden ist. Die existierenden Unterschiede konnten zeigen, daß der Mineralisationsprozeß nicht auf ein spezifisches Mikroumgebungssystem beschr{\"a}nkt, sondern "allgemeiner g{\"u}ltig"' sein muß. Bei der Retrosynthese gibt es zwei Schl{\"u}sselfaktoren: Zum einen die demineralisierte unl{\"o}sliche Perlmuttmatrix als dreidimensionales Ger{\"u}st f{\"u}r das k{\"u}nstliche Perlmutt, zum anderen amorphe Precursorpartikel, die die Mineralphase bilden. Es werden keinerlei Proteine oder andere Biomolek{\"u}le verwendet. Dieser Ansatz bietet die M{\"o}glichkeit, den Mineralisationsprozeß an einem in vitro-Modellsystem zu verfolgen, was f{\"u}r das in vivo-System, wenn {\"u}berhaupt, nur unter starken Einschr{\"a}nkungen m{\"o}glich ist. Es wurde gezeigt, daß das k{\"u}nstliche Perlmutt {\"u}ber die Mesoskalentransformation von ACC-Precursorn innerhalb der Matrix gebildet wird und als m{\"o}glicher Mechanismus bei der Biomineralisation von nat{\"u}rlichem Perlmutt diskutiert. Es konnte in der vorliegenden Arbeit konsequent gezeigt werden, daß die Imitation von Biomineralisationsprozessen in in vitro-Ans{\"a}tzen m{\"o}glich ist, wobei chemisch-physikalische Parameter dominieren. In zuk{\"u}nftigen Studien sollten einerseits die mechanischen Eigenschaften des k{\"u}nstlichen Perlmutts untersucht werden, wof{\"u}r sich in Vorversuchen im Rahmen dieser Arbeit die Nanoindentierung als geeignet herausgestellt hat. Es sollte gepr{\"u}ft werden, ob das hier ermittelte Prinzip zur Mineralisierung in der Materialentwicklung angewendet werden kann. Andererseits sollte die Retrosynthese auf andere Systeme ausgeweitet und in vivo-Studien durchgef{\"u}hrt werden, um die G{\"u}ltigkeit der vorgeschlagenen Mechanismen zu {\"u}berpr{\"u}fen.},
  subject      = {Biomineralisation},
  language  = {de}
}