Verfolgung des biologischen Abbaus von Dieselkraftstoff mittels chemometrischen Methoden

Abstract

In dieser Arbeit wurde unter Laborbedingungen aerober mikrobieller Abbau von Dieselkraftstoff untersucht und die Daten chemometrisch ausgewertet. Es wurden Abbauphasen definiert und Zeit-Abbau-Modelle gebildet. Die erstellten Modelle wurden mit zwei nicht fuer die Modellbildung verwendeten Dieselproben validiert, um die allgemeine Gueltigkeit zu ueberpruefen (Validation). Weiters wurde untersucht, welche sogenannte 'Source Ratios' in welchen Abbauphasen fuer die Identifizierung bzw. Unterscheidung der Dieselproben herangezogen werden koennen. Mit Hilfe der Clusteranalyse wurden drei Abbauphasen definiert, die anschließend für die KNN- und SIMCA-Analysen eingesetzt wurden. Die Validation zeigte, dass KNN ein robustes Modell mit zufriedenstellendem Ergebnis liefert. Die Aenderungen in der Verteilung der n-Paraffine im Bereich von n-C11 bis n-C23 inklusive Pristan und Phytan als Funktion der Zeit wurden mit MLR, PCR, PLS und RBF-Netz modelliert. Das neuronale Netz lieferte das beste Ergebnis. Weiters wurde festgestellt, dass das n-C17 : Pristan-Modell von Christensen und Larsen nur in bestimmten Abbauphasen gueltig ist und die Methyldibenzothiophen-Isomere wegen der optimierten Bedingungen und der Einsaetze spezieller Mikroorganismen nur in der Verdampfungsphase als Source Ratios fungieren koennen.

In this work microbial degradation of diesel fuel has been studied in laboratory under aerobic conditions. The changes of distribution of n-paraffins inclusive two isoprenoids pristane and phytane and its correlation to time was analyzed using chemometric methods like cluster analysis, K nearest neighbors, SIMCA, PCA, PCR, PLS and neural networks to define degradation phases and model the aging processes. The models were validated with two diesel samples, which did not participate in modeling. Further it has been investigated, which 'Source Ratios' are available in the whole degradation process. Three phases were defined using cluster analysis. PCA showed no group separations. KNN and SIMCA were used to attempt assigning the validation set in these three phases. KNN has achieved a robust model with satisfying results. Time-models have been created using MLR, PCR, PLS and RBF net. The RBF net yielded the best result. The n-C17 : pristane model of Christensen and Larsen is only in certain degradation phases usable. The Isomers of Methyldibenzothiophene could only be used as Source Ratios in the evaporation phase due to the use of special microorganisms and optimized conditions.