The Treatment of Saline Solutions Utilizing Ceramic Membranes in Membrane Distillation Processes

Die Entsalzung ist eine der wichtigsten Technologien, um den Frischwasserbedarf in vielen Regionen der Welt sicherzustellen. Bevölkerungswachstum, der Klimawandel und stetig steigender Konsum werden die Bedeutung von Entsalzungstechnologien weiterwachsen lassen. Die Möglichkeit des Einsatzes etablierter konventioneller Verfahren wird begrenzt durch die hohen ökologischen und ökonomischen Kosten dieser Verfahren. Unkonventionelle Entsalzungsverfahren wie die Membrandestillation (MD) bieten einige Vorteile, mit denen sie konventionelle Verfahren jenseits dieser Limitationen ergänzen können. Die MD ist ein thermisch angetriebener Prozess, in welchem eine hydrophobe Membran das warme, flüssige Feed räumlich von der kälteren Permeatseite trennt, während nur dampfförmige Moleküle durch die Membran permeieren können. Wie in allen membranbasierten Trennprozessen bestimmen die Charakteristika der verwendeten Membran die Leistungsfähigkeit (Massentransport, Rückhaltevermögen und Energieeffizienz) des Prozesses und das damit verbundene kommerzielle Interesse. Durch ihre intrinsisch hydrophoben Materialeigenschaften und ihren guten Massentransfercharakteristika ist die Verwendung von Polymermembranen in der MD aktuell Stand der Technik. Um die Einsatzmöglichkeiten von MD Verfahren auf aggressive Lösungen zu erweitern, werden thermisch, mechanisch und chemisch stabile Membranen benötigt. Obwohl keramische Membranen im Vergleich zu Polymermembranen eine höhere Stabilität aufweisen (wodurch die Behandlung von aggressiven Lösungen mit MD-Verfahren prinzipiell möglich wird) muss die Eignung von keramischen Membranen für MD-Verfahren wissenschaftlich belegt und ein Konzept zur Membranoptimierung entwickelt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Typen modifizierter keramischer Membranen (z.B. Materialauswahl und Schichtaufbau) vollständig im Hinblick auf ihre spezifischen Membraneigenschaften (z.B. Porengröße, Wärmeleitfähigkeit und hydrophobe Eigenschaften) charakterisiert und anschließend unter Verwendung von salzhaltigen Lösungen in der Direktkontaktmembrandestillation (DCMD) und der Vakuummembrandestillation (VMD) getestet. Diese Daten wurden genutzt, um den Stofftransport von asymmetrischen keramischen Membranen unter Verwendung eines anerkannten VMD-Modells (basierend auf dem Dusty-Gas-Modell) zu berechnen und um die Leistungsfähigkeit (d.h. Stabilität, Stofftransport, Selektivität und Energieeffizienz) von modifizierten keramischen Membranen in der MD in Hinblick auf spezifische Membraneigenschaften und Verfahrensparameter zu bewerten. Anschließend wurde die Eignung von keramischen Membranen für MD-Prozesse evaluiert und Optimierungskonzepte für keramische Membranen vorgeschlagen. Damit wurde mit dieser Arbeit die Grundlage gelegt, die Kommerzialisierung von keramischen Membranen in der MD voranzutreiben. Keramische Membranen wurde mit verschiedenen Molekülen hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften modifiziert. Dadurch konnte ein nicht-fluorisiertes Molekül als potenzielle Alternative zu den üblicherweise verwendeten fluorierten Molekülen identifiziert wurde. Für alle modifizierten Membranen (unabhängig von dem Hydrophobierungsmittel) mit Porengrößen kleiner oder gleich 400 nm, wurde ein Flüssigkeitseindringdruck (LEP) über 2,5 bar gemessen, welcher jedoch eine starke Abhängigkeit von den Eigenschaften der Testlösung zeigt. Während symmetrisch aufgebaute keramische Membranen modifiziert mit einem fluorierten Hydrophobierungsmittel die Behandlung mit heißer, salzhaltiger Lösung über 96 Stunden standhielten, zeigten diese deutlich geringere Permeatflüsse in der VMD als asymmetrisch strukturierte keramische Membranen. Der Stofftransport von asymmetrischen keramischen Membranen war in der VMD höher ausgeprägt als in der DCMD. Der Stofftransport von asymmetrischen keramischen Membranen wird in der VMD vorwiegend von den Supporteigenschaften beeinflusst, während der Strofftransport in der DCMD erheblich von den Eigenschaften der trennaktiven Membranschicht (z. B. die Porengröße) bestimmt wird. Ein in der Literatur beschriebenes VMD-Modell in Bezug vorhandener Defizite durch Korrekturfaktoren erfolgreich erweitert und zur Berechnung des Strofftransportes für asymmetrische TiO2 Membranen angewandt. TiO2 und Al2O3 Membranen wurden in der VMD erfolgreich zur Behandlung hochkonzentrierter Salzlösungen (synthetische und reale Lösungen) verwendet. TiO2 Membranen zeigten höhere Permeateflüsse als Al2O3 Membranen in der DCMD und der VMD. Das begründet sich insbesondere bedingt durch die bessere Moderierung von Temperaturpolarisationseffekten aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von TiO2 Membranen. Beispielsweise wurden bei der Behandlung einer hochkonzentrierte NaCl-Lösung (350 g NaCl pro kg H2O) mit einer TiO2 Membran (Finale Porengröße: 100 nm) in der VMD hervorragende Salzrückhalte von über 99,9 % und Permeatflüsse von bis zu 35 kg/( m² h) erreicht. Die Stofftransportraten der modifizierten keramischen Membranen in der VMD sind im Vergleich zu den Permeatflüssen von Polymermembranen (Literaturwerte) unter ähnlichen Testbedingungen wettbewerbsfähig. Es wurde gezeigt, dass die geringe Energieeffizienz von keramischen Membranen weiterhin die größte Herausforderung für deren kommerzielle Nutzung in MD-Prozessen darstellt und diese der Fokus der Membranoptimierung darstellen sollte

FLT3 Length Mutations as Marker for Follow-Up Studies in Acute Myeloid Leukaemia

Length mutations within the FLT3 gene (FLT3-LM) can be found in 23% of acute myeloid leukaemia (AML) and thus are the most frequent mutations in AML. FLT3-LM are highly correlated with AML with normal karyotype and other cytogenetic aberrations of the prognostically intermediate group. This group is supposed to be a mixed group of AML with differences in the underlying pathogenesis. For more individualized treatment options it would be helpful to better characterize this large AML group not only by molecular mutations but also use these markers for the definition of minimal residual disease (MRD). However, so far the cytogenetically intermediate AML has been lacking suitable markers for PCR-based MRD detection like the fusion genes in the prognostically favourable subgroups. The suitability of the FLT3-LM as a target for PCR-based MRD was discussed controversially as it seemed to be a rather unstable marker. Thus, we aimed at the evaluation of FLT3-LM as a marker for residual disease in a large cohort of AML. Paired samples of 97 patients with AML at diagnosis and at relapse were analyzed. It could be shown that in only four cases a loss of the length mutation was detected. This is in the range of other well-characterized AML relapsing with a different geno- and/or phenotype. In contrast, a change in the ratio of the mutated allele in comparison to the wild-type allele was frequently observed. In detail, the FLT3-LM showed a tendency to accumulate during disease progression and was found more frequently at relapse than at diagnosis. In addition, 45 patients were analyzed at different time points during and after therapy. Using conventional PCR it clearly could be shown that for most of the patients positive at presentation FLT3-LM is a reliable PCR marker for monitoring treatment response. Even an early detection of relapse was possible in some cases. Copyright (C) 2004 S. Karger AG, Basel

Continous Spins in 2D Gravity: Chiral Vertex Operators and Local Fields

We construct the exponentials of the Liouville field with continuous powers within the operator approach. Their chiral decomposition is realized using the explicit Coulomb-gas operators we introduced earlier. {}From the quantum-group viewpoint, they are related to semi-infinite highest or lowest weight representations with continuous spins. The Liouville field itself is defined, and the canonical commutation relations verified, as well as the validity of the quantum Liouville field equations. In a second part, both screening charges are considered. The braiding of the chiral components is derived and shown to agree with the ansatz of a parallel paper of J.-L. G. and Roussel: for continuous spins the quantum group structure U_q(sl(2)) \odot U_{\qhat}(sl(2)) is a non trivial extension of $U_q(sl(2))$ and U_{\qhat}(sl(2)). We construct the corresponding generalized exponentials and the generalized Liouville field.Comment: 36 pages, LaTex, LPTENS 93/4

T-loop phosphorylation of Arabidopsis CDKA;1 is required for its function and can be partially substituted by an aspartate residue

As in other eukaryotes, progression through the cell cycle in plants is governed by cyclin-dependent kinases. Phosphorylation of a canonical Thr residue in the T-loop of the kinases is required for high enzyme activity in animals and yeast. We show that the Arabidopsis thaliana Cdc21/Cdc28 homolog CDKA; 1 is also phosphorylated in the T-loop and that phosphorylation at the conserved Thr-161 residue is essential for its function. A phospho-mimicry T161D substitution restored the primary defect of cdka; 1 mutants, and although the T161D substitution displayed a dramatically reduced kinase activity with a compromised ability to bind substrates, homozygous mutant plants were recovered. The rescue by the T161D substitution, however, was not complete, and the resulting plants displayed various developmental abnormalities. For instance, even though flowers were formed, these plants were completely sterile as a result of a failure of the meiotic program, indicating that different requirements for CDKA; 1 function are needed during plant development

Modulation of plant growth in vivo and identification of kinase substrates using an analog-sensitive variant of CYCLIN-DEPENDENT KINASE A;1

BACKGROUND: Modulation of protein activity by phosphorylation through kinases and subsequent de-phosphorylation by phosphatases is one of the most prominent cellular control mechanisms. Thus, identification of kinase substrates is pivotal for the understanding of many – if not all – molecular biological processes. Equally, the possibility to deliberately tune kinase activity is of great value to analyze the biological process controlled by a particular kinase. RESULTS: Here we have applied a chemical genetic approach and generated an analog-sensitive version of CDKA;1, the central cell-cycle regulator in Arabidopsis and homolog of the yeast Cdc2/CDC28 kinases. This variant could largely rescue a cdka;1 mutant and is biochemically active, albeit less than the wild type. Applying bulky kinase inhibitors allowed the reduction of kinase activity in an organismic context in vivo and the modulation of plant growth. To isolate CDK substrates, we have adopted a two-dimensional differential gel electrophoresis strategy, and searched for proteins that showed mobility changes in fluorescently labeled extracts from plants expressing the analog-sensitive version of CDKA;1 with and without adding a bulky ATP variant. A pilot set of five proteins involved in a range of different processes could be confirmed in independent kinase assays to be phosphorylated by CDKA;1 approving the applicability of the here-developed method to identify substrates. CONCLUSION: The here presented generation of an analog-sensitive CDKA;1 version is functional and represent a novel tool to modulate kinase activity in vivo and identify kinase substrates. Our here performed pilot screen led to the identification of CDK targets that link cell proliferation control to sugar metabolism, proline proteolysis, and glucosinolate production providing a hint how cell proliferation and growth are integrated with plant development and physiology. ELECTRONIC SUPPLEMENTARY MATERIAL: The online version of this article (doi:10.1186/s12870-016-0900-7) contains supplementary material, which is available to authorized users

Cysteine proteinase C1A paralog profiles correspond with phylogenetic lineages of pathogenic piroplasmids

Piroplasmid parasites comprising of Babesia, Theileria, and Cytauxzoon are transmitted by ticks to farm and pet animals and have a significant impact on livestock industries and animal health in tropical and subtropical regions worldwide. In addition, diverse Babesia spp. infect humans as opportunistic hosts. Molecular phylogeny has demonstrated at least six piroplasmid lineages exemplified by B. microti, B. duncani, C. felis, T. equi, Theileria sensu stricto (T. annulata, T. parva, and T. orientalis) and Babesia sensu stricto (B. bovis, B. bigemina, and B. ovis). C1A cysteine-proteinases (C1A-Cp) are papain-like enzymes implicated in pathogenic and vital steps of the parasite life cycle such as nutrition and host cell egress. An expansion of C1A-Cp of T. annulata and T. parva with respect to B. bovis and B. ovis was previously described. In the present work, C1A-Cp paralogs were identified in available genomes of species pertaining to each piroplasmid lineage. Phylogenetic analysis revealed eight C1A-Cp groups. The profile of C1A-Cp paralogs across these groups corroborates and defines the existence of six piroplasmid lineages. C. felis, T. equi and Theileria s.s. each showed characteristic expansions into extensive families of C1A-Cp paralogs in two of the eight groups. Underlying gene duplications have occurred as independent unique evolutionary events that allow distinguishing these three piroplasmid lineages. We hypothesize that C1A-Cp paralog families may be associated with the advent of the schizont stage. Differences in the invertebrate tick host specificity and/or mode of transmission in piroplasmid lineages might also be associated with the observed C1A-Cp paralog profiles

On the Liouville coupling constants

For the general operator product algebra coefficients derived by Cremmer Roussel Schnittger and the present author with (positive integer) screening numbers, the coupling constants determine the factors additional to the quantum group 6j symbols. They are given by path independent products over a two dimensional lattice in the zero mode space. It is shown that the ansatz for the three point function of Dorn-Otto and Zamolodchikov-Zamolodchikov precisely defines the corresponding flat lattice connection, so that it does give a natural generalization of these coupling constants to continuous screening numbers. The consistency of the restriction to integer screening charges is reviewed, and shown to be linked with the orthogonality of the (generalized) 6j symbols. Thus extending this last relation is the key to general screening numbers.Comment: Final version to be published in Phys. Lett.

The effect of providing resuscitation training to front-line staff on rates of maternal and trauma mortality in two health districts in Malawi

No Abstract