root/diplomarbeit/Material.tex

\chapter{Material und Methoden}
\label{Material}

\section{Eingesetzte Chemikalien}

\subsection*{Tenside}
Die hier untersuchten Tensidsysteme basierten auf einer Emulsion die mittels dem nichtionischen Tensid Brij 97 (Synonym: Brij O10, Sigma Aldrich) stabilisiert wurde. Dabei handelt es sich um einen Polyoxyethylenether des Oleylalkohols, einem einfach ungesättigter C18-Alkohol, verknüpft mit zehn Ethylenoxidgruppen. Die Strukturformel ist in Abbildung \ref{pic:Brij} dargestellt. Das Tensid hat einen HLB-Wert von 12 und ist relativ gut wasserlöslich. Unter Rühren und leichter Temperaturerhöhung lässt sich problemlos eine zehnprozentige Tensidlösung herstellen.

\begin{figure}
\centering
\chemfig{ C_{18}H_{35} \Bigg[ -[:30]O-[:330]-[:30]-[:330] \Bigg]_{10} OH}
\caption{Strukturformel Brij 97}
\label{pic:Brij}
\end{figure}

%\begin{figure}
%\includegraphics{Brij}
%\caption{Strukturformel von Brij O$10$}
%\label{pic:Brij}
%\end{figure}


\subsection*{Wasser}
Für die Versuche wurde ausschließlich bidestilliertes Wasser mit einem Leitwert von 0,055 $µ$S/cm verwendet. Obwohl frühere Versuche keine Empfindlichkeit gegen Ionen gezeigt hatten, sollte so der Einfluss von Fremdbestandteilen klein gehalten werden.

\subsection*{Schwefelkohlenstoff}
Der untersuchte DNAPL, Schwefelkohlenstoff (CS$_2$), zeichnet sich vor allem durch seine geringe Löslichkeit in Wasser (2 g/L), die hohe Dichte (1,26 g/mL) und den hohen Dampfdruck \mbox{(48,2 kPa)} aus. Die geringe Löslichkeit und die hohe Dichte  sorgen dafür, dass  die  Mischbarkeit mit Wasser sehr begrenzt ist  und dass das CS$_2$ in Wasser als Schwerphase nach unten absinkt und sich am Gefäßboden zusammen lagert. Der hohe Dampfdruck bringt in Kombination mit der Explosivität der Substanz einige Besonderheiten im Umgang mit sich. Generell ist der Kontakt mit der Atmosphäre möglichst zu vermeiden. Daher wurden Vorräte in geöffneten Flaschen stets mit Wasser überschichtet, gasdichte Spritzen für den Transfer verwendet und  die Proben stets dicht verschlossen und bis zur Analyse kühl gelagert. Um bei Unfällen die Explosionsgefahr gering zu halten wurde in einem speziell eingerichteten Labor gearbeitet. Dieses war ausgestattet mit einer Zwangsbe- bzw. entlüftung. Wobei  aufgrund der hohen Dichte der Substanz eine gesonderte Absaugung für den Raum auf Fußbodenhöhe eingerichtet war. Der Boden war mit einer antistatischen Beschichtung versehen und sämtliche elektrische Geräte waren luftdicht gekapselt und geerdet. Aufgrund der Giftigkeit der Dämpfe wurde die Abluft aus den Digestorien und die Raumluft kontinuierlich mittels stationärem PID (Photoionisationsdetektor) und in zusätzlichen Stichproben mit einem mobilen PID überwacht. Durch stets als Verunreinigung im  CS$_2$ enthaltenes COS weist das in Reinform geruchsneutrale CS$_2$ darüber hinaus einen ausgeprägten Eigengeruch auf, der auch in sehr  kleinen Mengen bereits von der menschlichen Nase wahrgenommen wird. Bei längerer Exposition kann es allerdings zu Gewöhnungseffekten kommen.

Um die Schwerphase zu markieren und visuelle Beobachtungen zu ermöglichen wurde das CS$_2$ mit dem Tracerfarbstoff Oil Red angefärbt. 50 g/L waren hier ausreichend. Höhere Konzentrationen können das gesamte Tensidsystem beeinflussen und zu veränderten Grenzflächenspannungen oder sogar zu Polymerisation führen. 
%ERGEBNISSE DER GFS-MESSUNG!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%Bilder vom Gekrissel



\subsection*{Linker und Cotenside}
Als Linker kamen zum einen die Alkohole Isopropanol (Synonym: 2-Propanol), Hexanol und Decanol zum Einsatz, zum anderen ein Polyethylenglykol (PEG) mit einer durchschnittlichen molaren Masse von 1500 g/mol. %Der Isopropanol und das Polyethylenglycol sind deutlich hydrophil, Hexanol und Decanol lipophil.
%Welches PEG wurde hier verwendet?
Dabei kann man eine Unterscheidung in hydrophile und lipophile Linker vornehmen.
Langkettige Alkohole (ab C6) sind verbreitete lipophile Linker, während PEGs gerne als hydrophile Linker eingesetzt werden.
 Grundsätzlich lagern sich Linker zwischen den Tensidmolekülen an der ÖL-/Wassergrenzfläche an und verbessern entweder deren Wechselwirkungen mit dem Öl oder dem Wasser.
 Hydrophile Linker setzten sich in der Grenzschicht zwischen die Kopfgruppen der Tensidmoleküle. Dort verringern sie die Wechselwirkungen der Kopfgruppen untereinander und vergrößern zudem die Oberfläche der Mizelle. 
Lipophile Linker bewegen sich zwischen die Alkylketten des Tensids in der Ölphase und vergrößern dadurch die Kontaktflächen zum Öl \citep{Acosta.2003}.

Als Cotenside wurden das anionische \mbox{Lutensit A-BO}, das nichtionische \mbox{Lutensol ON 60} und das nichtionische \mbox{Igepal CO-630} verwendet.
Lutensit A-BO (Abbildung \ref{pic:Lutensit}) ist ein Natrium-Dioctylsulfosuccinat, der HLB-Wert liegt bei $6-12$. Seine Struktur zeichnet sich durch die zwei Kohlenstoffketten aus. Zwischen diese kann die Ölphase gut penetrieren, was die Wechselwirkungen zwischen Öl und Tensid  verstärkt und helfen kann die Grenzflächenspannung weiter herabzusetzen. Lutensol ON 60 (Abbildung \ref{pic:Lutensol}) ist ein Polyoxyethylenglycolether, sechsfach ethyliert, mit einem HLB-Wert von $12$. Seine Struktur ähnelt der von Brij 97, wobei der polare Molekülteil, also die hydrophile Kopfgruppe, kleiner ist. Das kann sich, genau wie verlängerte Kohlenstoffketten, positiv auf die Mizellgeometrie auswirken und die Oberflächenkrümmung verkleinern, da die Kopfgruppe im Verhältnis zur Kohlenstoffkette weniger Platz beansprucht.
 Igepal CO-$630$ (Abbildung \ref{pic:Igepal}) ist  ein Polyoxyethylen-nonylphenylether und hat einen HLB-Wert von $13$. Igepal hat ebenfalls eine  ähnliche Struktur wie Brij $97$. Es unterscheidet sich von diesem durch eine kürzere Kohlenwasserstoffkette und einen stattdessen vorhandenen Benzolring. Dieser kann, ähnlich wie die zwei Ketten bei Lutensit, eine Aufweitung der Abstände zwischen KW-Ketten bedingen.

\begin{figure}
%\subfigure
\centering
{\chemfig{Na^{+}\hspace{0,5cm}O^{-} -S(=[:90]O)(=[:270]O)-(-[:60](=[:90]O)-O-[:30]-[:330](-[:90]-[:30])-[:30]-[:330]-[:30]-[:330])
(-[:300](=[:270]O)-O-[:330]-[:30](-[:270]-[:330])-[:330]-[:30]-[:330]-[:30])}}     
\caption{Strukturformel Lutensit A-BO}
\label{pic:Lutensit}
\end{figure}

\begin{figure}
%\subfigure
\centering
{\chemfig{ RO \Bigg[ -[:30]-[:330]O \Bigg]_{6} H}}
 \hspace{1cm}
 (R = kurzkettiger, gesättigter Fettalkohol )
\caption{Strukturformel Lutensol ON 60}
\label{pic:Lutensol}
\end{figure}

\begin{figure}
%\subfigure
\centering
{\chemfig{ C_{9}H_{19} -*6(-=-(\Bigg[ -[:30]O-[:330]-[:30]-[:330] \Bigg]_{10} OH)=-=)  }}
\caption{Strukturformel Igepal}
\label{pic:Igepal}
\end{figure}

\subsection*{Sonstige Chemikalien}
Aufgrund der für die HPLC-Messung zu hohen Konzentrationen der Proben mussten diese verdünnt werden. Die Verdünnung erfolgte in Methanol. Methanol und Wasser wurden  auch als Laufmittel für die HPLC eingesetzt.

Um Spritzen, Kanülen und Gläser zwischendurch zu reinigen wurde Isopropanol verwendet. Dieser stört im Gegensatz zu Beispielsweise Aceton die HPLC-Messung nicht. %Aceton wurde lediglich zum Entfernen der Rückstände von Decanol aus einer Spritze verwendet, bevor mehrfach mit Isopropanol nachgespült wurde.



\section{Durchführung der Batchversuche}


Batchtest stellen den ersten Versuch zur Ermittlung der generellen Eignung eines Verfahrens dar. Die Reagentien, hier Tensid, DNAPL und Wasser, werden in ein Gefäß gegeben und vermischt. Dort reagieren sie unter weitgehender Kontrolle äußerer Einflüsse miteinander. Die verschiedenen Einflussgrößen lassen sich im Versuch gezielt einzeln variieren, wobei andere Einflussgrößen konstant gehalten werden. In vorangegangenen Versuchen wurde die Effizienz verschiedener Tenside untersucht. Für ausgewählte Tensidlösungen wurde der Einfluss von Fremdionen und der Tensidkonzentration ermittelt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Ergebnisse der vorhergehenden Versuche überprüft und erweitert. Es wurden  Versuchsreihen mit Tensidkonzentrationen im Bereich der CMC (Critical Mizelle Concentration), sowie über eine große Konzentrationsspanne mit Tensidgehalten von bis zu $10$ \% durchgeführt. Anschließend wurde versucht das Emulsionssystem zu optimieren durch den Zusatz von weiteren Additiven, da Mischungen häufig  effektiver sind als ein Einzeltensid. 



\subsection{Eruierung der Ergebnisse aus vorangegangenen Versuchen}

Im Vorfeld dieser Arbeit wurden bereits Batchversuche durchgeführt. Mittels dieser wurde das Tensid Brij 97 wegen seiner sehr guten Solubilisierungseigenschaften für den vorliegenden DNAPL und der geringen Querempfindlichkeit gegen Fremdionen aus fünfzehn getesteten anionischen und nichtionische Tensiden ausgewählt. Um die dort bestimmten Messergebnisse abzusichern und zu erweitern, wurden zwei weitere Versuchsreihen mit dem ausgewählten Tensid durchgeführt. Hier ging es nun zum einen darum, eine großen Konzentrationsspanne zu untersuchen. %(vgl. Kapitel \ref{subsec:grosse})
Zum anderen wurde der Konzentrationsbereich nahe der kritische Mizellkonzentration (CMC) genauer betrachtet(vgl. Kapitel \ref{subsec:kleine}). Bei beiden Messreihen wurde eine Dreifachbestimmung durchgeführt und die erhaltenen Messwerte mit denen aus den vorangegangenen  Versuchen verglichen.

\subsubsection{Vorgehen}

Die Chemikalien wurden in 15 ml-Vials mit Septum und Mininert-Ventilen gemischt. Diese Ventile wurden nur geöffnet, um Flüssigkeit zuzugeben bzw. zu entnehmen. Die Zugabe des DNAPLs sowie die Probenahme erfolgte mit einer gasdichten Spritze. 
Um einen Druckausgleich während des Flüssigkeitstransfers zu ermöglichen wurde das Vial mit einer zweiten, feinen Nadel belüftet. Bei dieser war die Spitze zuvor mit einem Schleifstein abgerundet worden, um sowohl eine Beschädigung des Ventils, als auch das Verstopfen der Nadel zu verhindern. 

Aus Tensid und Wasser wurde zunächst eine Stammlösung hergestellt. Das Tensid wurde in eine Glasflasche eingewogen und mit Wasser aufgefüllt. Alle Massen wurden durch Wägung erfasst, so dass der tatsächliche Masseanteil an Tensid in der Lösung bestimmt werden konnte. Zudem wurde die Dichte der Tensidlösung bestimmt. Der DNAPL wurde in den Vials vorgelegt und über die Ventile die Tensidstammlösung und Wasser mittels Spritze über die Ventile zugegeben. Dazu war eine Umrechnung zwischen gewünschten Massenanteilen und den entsprechenden Volumenzugaben der einzelnen Komponenten erforderlich, weshalb die Dichte der Tensidlösung, des Wassers und des DNAPLs benötigt wurden. 

Die Mischungen wurden eine Woche lang in ein auf 20°C temperiertes Wasserbad gestellt. Nach 24 und nach 48 Stunden wurden die Vials nochmals geschüttelt. Danach wurden sie bis zur Probenahme ruhen gelassen.

Für die Analytik wurde aus der leichten Phase Probe entnommen und in zwei Schritten auf das Verhältnis 1/100  in Methanol verdünnt. Die Verdünnung in zwei Schritten war nötig, um eine repräsentative Probenahme zu gewährleisten. Die Bestimmung der Konzentration an gelöstem CS$_2$ erfolgte mittels HPLC mit UV/VIS-Detektor bei einer Wellenlänge von 315 nm.
%Hier muss das Solubilisierungspotential mit rein
Aus der gemessenen Konzentration und der Tensidkonzentration wurde das Solubilisierungspotentials berechnet,
 indem  die Masse an gelöstem CS$_2$ auf die Masse an Tensid bezogen wurde: \mbox{$S=m_{CDS}/m_{Surfactant}$}.

Die Dichte der Proben wurde bestimmt durch wiegen eines definierten Probevolumens. Hierzu wurde mit einer gasdichten 
Glasspritze ein Volumen von 2,5 ml Probe abgenommen und auf einer Analysenwaage die 
Masse mit einer Genauigkeit von 0,1 mg bestimmt.


Die Oberflächenspannung der Proben wurde mit einem Blasendrucktensiometer (\mbox{BPA-1P}, Sinterface) gemessen. 
Die Messung erfolgte im "fast scan mode"  des Gerätes. Dadurch dauert die Messung einer Probe nur fünf bis zehn Minuten.

Mit einem Mikro-Ubbelohde-Viskosimeter wurde die kinematische Viskosität bestimmt. Dabei wurden für die Batchreihe, bei der aufgrund der hohen Tensidkonzentrationen mit einer hohen Viskosität zu rechnen war, ein Viskosimeter mit einer Kapillare von 20 $µ$m Durchmesser  verwendet. Für die Reihe mit niedrigen Tensidkonzentrationen wurde ein Viskosimeter 
mit einem Kapillardurchmesser von 10 $µ$m  genutzt, wodurch die Fließzeiten verlängert und somit die 
Genauigkeit erhöht wurde. Beide Viskosimeter waren vorab mit  destilliertem Wasser  kalibriert worden. Über die 
Multiplikation der so erhaltenen kinematischen Viskosität mit der Dichte konnte die dynamische Viskosität berechnet werden. Das Messverfahren ist streng genommen nur für newtonische Fluide geeignet, zu denen Tenside im Allgemeinen nicht  gezählt werden. Aufgrund der geringen Tensidkonzentrationen wurde diese Eigenschaft dennoch für die Proben angenommen.



\subsubsection{CMC-Konzentrationsreihe}\label{subsec:kleine}

Die kritische Mizellkonzentration (CMC) zu kennen ist zur Herstelllung von Emulsionen von großer Bedeutung. Mit zunehmender Tensidkonzentration fällt die Grenzflächenspannung immer weiter ab. Mit Erreichen der CMC ändert sich die Grenzflächenspannung nicht mehr weiter, sondern bleibt konstant, während sich im Inneren der Lösung Mizellen ausbilden. Dies ist nun der Punkt an dem die Löslichkeit eines nicht wasserlöslichen Stoffes stark ansteigt, da dieser in die Mizellen eingelagert werden kann.
Aufgrund der vorangegangenen Versuche wurde die CMC im Bereich von 1-2\% Tensid erwartet. Daher wurden Probenansätze mit 50\% DNAPL, 0,5\% Calciumchlorid, einer variablen Konzentration Tensid zwischen 0\% und 2\%,  sowie Wasser hergestellt.


\subsubsection{Große Konzentrationsreihe}\label{subsec:grosse}

Der Versuch sollte zeigen, wie sich eine Erhöhung der Tensidkonzentration auf das Gesamtsystem auswirkt. Es sollte eine Aussage über die Tensidkonzentration mit der besten Solubilisierungsrate  gemacht werden, sowie der Anstieg der Viskosität kritisch betrachtet werden.
Hierzu wurden Probenansätze mit 50\% DNAPL, 0,5\% Calciumchlorid und eine variable Masse Tensid, von 0\% bis 9\%, sowie Wasser hergestellt. 







\subsection{Optimierung des Tensidsystems}

Durch den zusätzlichen Einsatz von Linkern und Cotensiden sollte das vorhandene Tensidsystem optimiert und nach Möglichkeit ein Mikroemulsionssystem definiert werden, da Mikroemulsionen  stabiler sind als Makroemulsionen und   ein besser steuerbares Fließverhalten zeigen.


\subsubsection{Reihe 1: Kombination einer Stammemulsion mit Linkern und Cotensid}
\label{Reihe 1}

Zunächst wurde eine zweiprozentige Tensidlösung hergestellt. Hierzu wurde Tensid in eine 250 ml Glasflasche eingewogen und mit Wasser auf die gewünschte Masse aufgefüllt. Der Ansatz wurde erwärmt und gerührt bis zur vollständigen Auflösung des Tensids.
Von der Tensidlösung wurde ein Teil in eine 100 ml-Flasche überführt. Diese wurde verschlossen mit einer Schraubkappe aus PP mit PTFE-Inlay und Luer-Anschlüssen. Zur Tensidlösung wurde nun die gleiche Masse an CS$_2$ gegeben und das ganze gut geschüttelt, sodass eine gleichmäßig Emulsion entstand.

Die Emulsion wurde auf acht 15 ml-Vials verteilt, wobei die Zugabe mit gasdichten Spritzen über Mininert-Ventile erfolgte. Der erste Ansatz, blieb als als Referenz ohne Zusatz. In die weiteren Vials wurde je ein Linker oder ein Cotensid zugegeben. Die Zugabe erfolgte durch langsames Zutropfen mittels einer 1 ml-Spritze, welches durch mehrmaliges Verschütteln unterbrochen wurde. Da das PEG als Feststoff vorlag wurde es zunächst in Wasser gelöst und als neunprozentige Lösung zugegeben.

Die fertigen Ansätze wurden über Nacht in ein auf 20°C temperiertes Wasserbad gestellt, um die Einstellung eines Gleichgewichtszustandes zu ermöglichen.


\subsubsection{Reihe 2: Erstellen eines Dreikomponentensystems vor Zugabe des DNAPLs}
\label{Reihe 2}

In der Literatur besteht Uneinigkeit darüber, ob die Reihenfolge der Komponentenzugabe bei der Erstellung einer Mikroemulsion eine Rolle spielt oder nicht \citep{Mollet.2000}. Da die erste Versuchsreihe nicht den gewünschten Erfolg zeigte, wurde daher der Prozess geändert. Es wurde zunächst ein Dreikomponentensystem aus Tensid, Wasser und Cotensid/Linker hergestellt und dann das CS$_2$ zugegeben. Die Überlegung hierbei war, mit den lipophilen Linkern möglichst bereits ein Mikroemulsionssystem zu erzeugen, welches dann die weitere hydrophobe Komponente aufnehmen kann. Auch einer verminderte Eindringung des Linkers in die schon bestehenden Mizellen durch Abschirmwirkung des Tensids sollte so entgegengewirkt werden. 
Dieses Verfahren bot für PEG den Vorteil dass es nicht zuvor gelöst werden musste, sondern direkt zugegeben werden konnte.
Im Falle von lipophilen Linkern wäre es von Vorteil, zunächst den Linker zunächst mit dem DNAPL zu vermischen. Aufgrund der schlechten Löslichkeit und der damit schlechten Transportabilität im Grundwasser wurde diese Option in den durchgeführten  Batchversuchen nicht berücksichtigt.

In wiederum acht Vials wurde die zweiprozentige Tensidstammlösung vorgelegt. Der Linker bzw. das  Cotensid wurde langsam zugetropft und die Lösung immer wieder durch Schütteln vermischt. Dabei wurde darauf geachtet, ob sich eine leichte Trübung einstellte. Diese ist ein Zeichen dafür, dass entweder eine makromolekulare Emulsion entsteht, oder die Löslichkeit der Komponenten ineinander überschritten wurde und eine Komponente auszufallen beginnt. %Geht man davon aus, dass vorher Mikroemulsion vorlag, muss an diesem Punkt wider Tensidlösung zugegeben werden, um ins Mikroemulsionsystem zurückzugelangen. 
Eine solche Trübung stellte sich nur bei den beiden langkettigen Alkoholen ein. Alle anderen Lösungen blieben auch bei mehr als $10\%$ Linker noch klar. %, so dass die Zugabe abgebrochen wurde. 
Das Tensid Lutensit A-BO löste sich schlecht in der Tensidlösung, es bildeten sich dabei graue Schlieren.
Zu der Dreikomponentenmischung wurde das CS$_2$ unter mehrmaligem Verschütteln zugetropft. Das CS$_2$ sollte sich vollständig lösen, maximal wurden jedoch 50\% zugegeben. Der Massenanteil der Linker war in diesem Versuch allgemein deutlich geringer als im ersten Versuch.
Die Mischungen wurden über Nacht ins 20°C warme Wasserbad gestellt.




\section{Material und Vorbereitung für die Säulenversuche}
\label{sec:col}

Um das Phasenverhalten der tensidstabilisierten Emulsion unter realistischeren Bedingungen zu untersuchen, als dies mit Batchversuchen möglich ist, wurden Versuche mit einer eindimensionalen Strömung im porösen Medium durchgeführt. Hierzu wurden Glassäulen mit Sand gepackt und ein künstlicher Sanierungsfall erzeugt. Durch eine Tensidspülung sollte die Verunreinigung wieder beseitigt werden.

Durch die Versuche sollte zum einen gezeigt werden, wie effizient die Tensidspülung ist, zum anderen sollte  das Fließverhalten, einschließlich der Gefahr einer vertikalen Mobilisierung, untersucht werden. Es wurden fünf Säulenexperimente durchgeführt, wobei bis zu vier Säulen gleichzeitig betrieben werden konnten. Die einzelnen Versuchsreihen variierten im verwendeten Sand, der Tensidkonzentration sowie der Fließrate.


%\section{(Mess-)technik und Versuchsaufbau}


Der Versuchsaufbau bestand aus vier mit Sand gepackten Glassäulen, vier Druckaufnehmern (Simatic Sitrans PD S, Siemens, Karlsruhe), vier Membranpumpen (Stepdos FEM 03, KNF Neuberger, Freiburg), Vorratsflaschen für Wasser bzw. Spüllösung (2L, Braunglas), Waagen für die Vorratsflaschen, Gassäcken (Tedlar) mit Argon für den Druckausgleich in den Flaschen, sowie einem Vorratsgefäß für das CS$_2$ (Edelstahl), Zu- und Ausleitungen (PFA oder Edelstahl), verschiedenen Ventilen und einem Fraktionensammler (Autosampler).

%Hier muss eine Skizze vom Säulenstand und den Verbindungen zu den Pumpen und Gefäßen rein
%Beschreibung der Pumpen (Stepdos FEM 03, KNF Neubergegr, Freiburg), Druckaufnehmer (Simatic ??, Siemens), Ventile (Dreiwegeventile PTFE, Bohlender GmbH, Waltersberg)(Ballventile??, Edelstahl, Swagelog Typ SS41GXS2, Swagelog, Solon, OH, USA), Schläuche (1/16", 4mm, PFA), Edelstahlleitungen (1/8" AISI316 high-grade steel capilaries, Innendurchmesser 2mm, Cs-Chromatographie, Langerwehe)


\subsection{Material und Aufbau der Säulen}
\label{S"aulen}

Die verwendeten Glassäulen hatten einen Innendurchmesser von 40 mm und waren  0,5 m lang. Die Verwendung von Glas als Säulenmaterial ermöglicht die optische Überwachung der Strömung. Effekte wie z.B. Fingering und Mobilisierung können gut beobachtet und der Sanierungsverlauf photografisch dokumentiert werden.
Das weitere Säulenzubehör ist in \mbox{Abbildung \ref{pic:S"aule}}
vollständig zu sehen und in Tabelle \ref{tab:S"aulenzubehör} aufgeführt.


\begin{table}
\centering
\caption{S"aulenzubehör}
\begin{tabular}{|c|l|l|c|}
\hline
\textbf{ID}&\textbf{Bezeichnung}&\textbf{Material}&\textbf{Anzahl}\\ \hline
a&Säule&Glas&1\\ \hline
b&Deckplatte mit Anschluss&Edelstahl&2\\ \hline
c&Ringscheibe&Edelstahl&2\\ \hline
d&Stützring&PVC&2\\ \hline
e&Abdeckung&PFFE&2\\ \hline
f&O-Ring innen&Viton&2\\ \hline
g&O-Ring außen&Viton&2\\ \hline
h&O-Ring Dichtring&Viton&2\\ \hline
i&Schrauben mit Sechskantkopf&Stahl, verzinkt&6\\ \hline
j&Gewindestangen mit Sechskantkopf&Stahl, verzinkt&3\\ \hline
k&Unterlegscheibe&Stahl, verzinkt&9\\ \hline
l&Federring&Stahl, verzinkt&9\\ \hline
m&Netz&Edelstahl&2\\ \hline
n&Lochplatte&Edelstahl&2\\ \hline
o&Feder&Edelstahl&1\\ \hline
p&Abstandshalter innen&PTFE&1\\ \hline
q&Abstandshalter außen&PTFE&1\\ \hline
r&Mutter&Edelstahl&9\\ \hline
s&Füße&Aluminium&3\\ \hline
\end{tabular}
\label{tab:S"aulenzubehör}
\end{table}

\begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=0.85\textwidth]{Material}
\caption{S"aulenzubehör}
\label{pic:S"aule}
\end{figure}
%Einzelteile beschreiben und ihre Funktion 

Zunächst wurde der untere Teil an die Säule angebaut. Eine Ringscheibe (c) und ein mit O-Ring (h) ausgestatteter Dichtring (d) wurden über die Säule geschoben. Der innere O-Ring (f), der für die Dichtigkeit zwischen Abdeckung (e) und Säulenrand sorgt, wurde so in die Vertiefung der Abdeckung eingelegt, dass er auch beim Umdrehen nicht mehr heraussprang. Die Abdeckung wurde dann auf die umgedrehte Säule aufgelegt und der O-Ring (g), der für die Dichtigkeit zwischen Abdeckung und Deckplatte (b) sorgt, in die vorgesehene Vertiefung gelegt. Die Deckplatte (b) wurde aufgesetzt und alle Komponenten mit drei Schrauben (i) und Muttern fest miteinander verbunden. Auf die überstehenden Schraubenenden wurden die Füße (s) geschraubt und die Säule auf diese gestellt. Auf dem Säulenboden wurde nun zuerst eine Lochplatte und dann ein Netz, bzw. für Feinsand eine direkt mit einem feinen Netz umwickelte Lochplatte platziert. Die Säulen wurden mit einem temporären Schutz am oberen Glasrand ausgestattet und mit Sand gepackt, siehe Abschnitt  \ref{subsubsec:packen}.

Die Höhe der Sandfüllung wurde mit einem Abstandshalter überprüft und falls nötig durch vorsichtiges Entfernen oder Zugeben von Sand mittels eines Löffels ausgeglichen. Auf den Sand wurde wiederum ein Netz und eine Lochscheibe gelegt. Die Lochscheibe war mittels Draht mit der Feder (o) verbunden. Um die Feder herum bzw. in deren Mitte wurden die Abstandshalter (p und q) platziert. Ringscheibe (c), Dichtring (d), Abdeckung (e) und O-Ringe wurden wie im Bodenteil verbaut und verschraubt. Boden und Kopf der Säule wurden mit den Gewindestangen (j) verbunden. Alle Muttern (r) wurden mit 9 Nm angezogen.

\subsubsection{Poröses Medium}

Es wurden zwei Sande der Firma Dorfner als poröse Medien verwendet. Diese wurden vor dem Einbau noch weiter aufbereitet.  Um Feinanteile, die durch den Transport entstehen können, sowie gröbere Anteile und sonstige Verunreinigungen zu entfernen, wurde der Sand gesiebt, gewaschen und getrocknet. 
Der Mittelsand (Dorfner Dorsilit No.8) wurde mit Sieben der Maschenweite 0,4 mm sowie 1,25 mm gesiebt. Für den Feinsand (Dorfner GEBA) wurden Siebe der Maschenweite  0,063 mm und  0,315 mm verwendet. 
Die jeweilige Mittelfraktion wurde im Sieb gewaschen um die Feinbestandteile zu entfernen und anschließend im 
Trockenofen bei 105°C mindestens 24 Stunden getrocknet.  
%Dorsilit 0,3-0,8mm, Geba 0,063-0,315mm

\subsubsection{Packen der Säulen}
\label{subsubsec:packen}

Für das Packen der Säulen wurde eine Fallrohrvorrichtung benutzt, welche ein gleichmäßiges Verrieseln des Sandes 
gewährleisten sollte. Die Vorrichtung besteht aus drei Teilen: Einem Füllrohr, das durch einen Schieber nach unten 
verschlossen werden kann, dem eigentlichen Fallrohr und einem Stutzen, mit dem es auf die Säulen aufgesetzt wurde.
Am oberen Ende des Fallrohres wurde eine auf den jeweiligen Sand abgestimmte Metallscheibe mit Löchern als Blende eingelegt. Für den Mittelsand wurde ein Lochdurchmesser von 3 mm und für den Feinsand ein Durchmesser von 2 mm verwendet. Im Fallrohr waren zwei zueinander verdrehte Netze aus Draht als Diffusor gespannt. Sie sollten der Dichteentmischung während des freien Falls entgegenwirken.
Das Fallrohr wurde am unteren Ende über einen Klemmring mit dem Stutzen verschraubt. Durch Abstandshalter, die zwischen Stutzen und Klemmring angebracht waren, wurde das Entweichen der Luft aus der Säule während des Befülles ermöglicht.
Die Säule wurde über den Stutzen mit dem Fallrohr verbunden und auf eine Vibrierplatte gestellt. Durch einen aufgeschraubten druckluftgetriebenen Vibrator %(Kugelvibrator? Marke?) 
wurde die  Platte, die darauf stehende Säule und das angeschlossene Fallrohr in Schwingung versetzt.
%hier müssen ein paar Detailbilder rein damit ich das anständig beschreiben kann

Die Dichte der Sandpackung (Rohdichte $\rho$) wurde durch Wiegen der kompletten Säulen vor und nach dem Packen und dem berechneten Volumen des Sandes ermittelt. 
Die Porosität n ergibt sich als: $n=1-\frac{\rho}{\rho_0}$, wobei $\rho_0$ die Reindichte von Quarzsand ist (2,65 g/ml).
Zur Berechnung des Porenvolumens der Säule wurden die in Tabelle \ref{Konstanten} aufgeführten Konstanten angenommen.

\begin{table}
\centering
\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
\textbf{Bezeichnung}&\textbf{Wert}&\textbf{Einheit}\\ \hline
d$_{S"aule}$&$4$&cm\\ \hline
l$_{S"aule}$&$50$&cm\\ \hline
Abdeckung&0,5&cm\\ \hline
Abstandshalter&1,2&cm\\ \hline
Lochplatte und Netz&0,3&cm\\ \hline
Leerraum (Feder)&0,5&cm\\ \hline
\end{tabular}
\caption{Konstanten der Säule}
\label{Konstanten}
\end{table}


Die fertig gepackten Säulen wurden einer Dichtigkeitskontrolle unterzogen. Dazu wurde der obere Auslass verschlossen und die Säule von unten mit einer Stickstoffleitung verbunden. Es wurde ein Druck von 200 mbar angelegt und zwei Minuten gewartet, um diesen Druck in der Säule zu gewährleisten. Dann wurde ein Lecksuchspray auf alle kritischen Stellen aufgebracht und beobachtet, ob sich Blasen bildeten, die das Entweichen von Luft aus der Säule anzeigen.

\subsection{Aufsättigen der Säulen}
\label{aufs"attigen}

\subsubsection{Sättigung mit Kohlendioxid}

Die mit Sand gepackten verschlossenen Säulen wurden zunächst mit Kohlendiioxid (CO$_2$) gespült. Hierzu wurde
eine Druckflasche von unten an die Säule angeschlossen und die obere Verschlusskappe nur locker verschraubt, so dass die Luft nach oben entweichen konnte. An der Flasche wurde ein Vordruck von 0,3 bar eingestellt und die Säule mindestens 10min durchströmt. Dies dient dazu die Luft aus der Säule zu entfernen und durch das besser wasserlösliche CO$_2$ zu ersetzten. So wird störenden Luftblasen in der Säule vorgebeugt.

\subsubsection{Wassersättigung}

Die Säulen wurden in den Versuchsstand eingebaut und aufwärts mit drei bis vier Porenvolumen demineralisiertem, entgastem
Wasser gespült, um die Poren mit Wasser zu füllen. 
Das Wasser wurde aus vier 2 L-Flaschen gepumpt. Entgast wurde das Wasser durch Erzeugen eines Unterdruckes (60-80 mbar) mittels einer Membranpumpe. Siedeperlen aus Glas in den Flaschen sollten die Blasenbildung fördern. Der Entgasungsvorgang dauerte mindestens eine Stunde lang, am Ende sollten bei leichtem Schütteln der Flaschen keine Bläschen mehr sichtbar sein. Nach dem Entgasen wurde der Luftraum über der Flüssigkeit mit Argon gefüllt, die Flaschen an die Pumpenzuleitungen angeschlossen und mit einem argongefüllten  Tedlarsack verbunden. Argon löst sich selbst kaum in Wasser und verhindert zudem das Eindringen von Luft, da es sich aufgrund seiner hohen spezifischen Dichte über das Wasser legt.

\subsubsection{Aufättigen mit CS$_2$}


Zunächst musste das Vorratsgefäß mit CS$_2$ befüllt werden.
Dazu wurde eine auf einem Brett fest montierte gasdichte Glasspritze (10 ml, Hamilton/ VWR) über ein Dreiwegeventil (PTFE) 
mit der Transportflasche, welche mit neuem angefärbtem DNAPL gefüllt war, und dem Vorratsgefäß verbunden. Die Verbindungsschläuche %aus Material?
 wurden gespült, durch Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Vorratsgefäß und Ausdrücken in die 
Transportflasche. Sobald die Leitungen blasenfrei waren, wurde das Ventil so geschaltet, dass ein direkter Durchfluss von der Transportflasche zum Vorratsgefäß gegeben war. Über einem
Stickstoffanschluss wurde Druck auf die  Transportflasche gegeben und die Flüssigkeit in das Vorratsgefäß überführt. Über den
oberen Auslass des Vorratsgefäßes konnte das enthaltene Wasser in eine Auffangflasche abfließen, wobei noch Wasser zum 
Überschichten des DNAPLs verbleiben musste. Durch das Überschichten wird der direkte Kontakt zur Atmosphäre vermieden
und so das Ausgasen vermindert und die Explosionsgefahr reduziert.

\begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=0.5\textwidth]{Vorratsflasche}
\caption{Bef"ullen der Vorratsflasche}
\label{pic:Vorratsflasche}
\end{figure}

Zum Aufsättigen der Säulen wurde wiederum Wasser von oben in das Vorratsgefäß gepumpt und der DNAPL nach unten 
herausgedrückt. Über einen Verteiler (Type $SS-43ZFS2$, Edelstahl, Swagelok) wurde der Weg zu einer Säule freigeschaltet und die Säule von unten nach oben 
befüllt. Dabei wurde  mindestens ein Porenvolumen (PV) CS$_2$ in die Säule gepumpt, mit einer Fließrate von 3 ml/min.
Anschließend wurde mit drei bis vier PV Wasser nachgespült. Dabei wurde sowohl abwärts, als auch aufwärts 
gespült. Dadurch sollte überschüssiger DNAPL aus der Säule entfernt werden.  
Die Residualsättigung in der Säule wurde durch eine Massenbilanzierung bestimmt. Die Auffangflaschen wurden gewogen, die 
Schwerphase entfernt und wieder gewogen. Das Volumen in der Säule nach dem Aufsättigen wurde wie folgt ermittelt: 
\mbox{$m_{Wasser}*\rho_{Wasser}=V_{Wasser}=V_{CS_2}$}; das Volumen des verdrängten Wassers entspricht dessen Masse, da die Dichte von Wasser ziemlich genau 1 g/ml beträgt und das Volumen an verdrängtem Wasser entspricht dem Volumen an CS$_2$.



\subsection{Massenbilanzierung}

Sämtliche zu- und abgeführten Chemikalien wurden massenmäßig bilanziert. Hierzu standen sechs Laborwaagen zur Verfügung. Die mit Wasser bzw. Tensidlösung oder Isopropanol befüllten Vorratsflaschen wurden auf eigens dafür vorgesehenen Waagen (Kern PCB 6000-1 mit serieller Schnittstelle) platziert. Der Ausfluss aus den Flaschen wurde kontinuierlich mittels Messprotokoll auf dem Laborrechner erfasst und die Masse und Zeit festgehalten. 
Für Einwaagen stand eine Analysenwaage (Sartorius, max. 120 g, Auflösung 0,1 mg) und eine weitere Präzisionswaage zur Verfügung (Sartorius, max. 3 kg, Auflösung 10 mg). Hier wurden auch alle Proben gewogen.
Die Säulen konnten aufgrund ihres zu hohen Gewichtes nicht im Labor gewogen werden. Hier wurde auf eine Industriewaage (Messbereich 12 kg, Auflösung 1 g) zurückgegriffen.
%Bezeichnung und Kenngrößen der Laborwaagen 

\subsection{Probenahmetechnik}

Zur Probenahme wurden Glasflaschen in unterschiedlichen Größen, von 100ml bis 1L, verwendet. Die Flaschen wurden mit Schraubkappen (T-Serie, Omnifit) mit PTFE-Dichtung und zwei integrierten konischen Durchführungen verschlossen. %Bild Deckel
Durch die Durchführungen konnten die Flaschen mittels Schläuchen an den Auslauf der Säulen angeschlossen werden. Um die Verdampfungsverluste gering zu halten, aber einen Druckaufbau zu verhindern, wurde auf die zweite Durchführung eine gekürzte Nadel mit einem Durchmesser von 6 mm gesteckt. Die gefüllten Flaschen wurden bis zur weiteren Untersuchung des Eluats mit PTFE-Stopfen verschlossen.
Kleine Fraktionen bis 60 ml wurden in Vials mit passenden, den Omnifit-Deckeln nachempfundenen Schraubkappen aufgefangen. Die kleinen Flaschen gestalteten den Aufbau bei Benutzung des Fraktionensammlers mit insgesamt 32 Schläuchen übersichtlicher und verringerten aufgrund des kleinen Luftraums die Verluste durch Ausgasen.



\subsection{Steuerung des Flusses}

Vor den Pumpen und vor den Säulen waren Drei-Wege-Ventile %Material, Hersteller
verbaut. Über die Ventile vor den Pumpen konnte zum einen Blasenfreiheit nach Ansaugen des Fluids vor den Pumpen hergestellt werden. Zum anderen erwiesen sie sich auch als hilfreich bei der Wartung der Pumpen. Die vor den Säulen verbauten Ventile hatten die Aufgabe, den Fluss zwischen Zulauf zu den Säulen und freiem Ausfluss (zum Spülen der Zuleitungen) zu lenken, bzw. dienten dem Umschalten zwischen Aufwärts- und Abwärtsströmung in der Säule. Die Anordnung ist in Abbildung \ref{pic:dreiwege} zu sehen.

In den Bereichen des Versuchsaufbaus, die mit dem reinen CS$_2$ in Berührung kamen, waren Umschaltventile (Edelstahl, Swagelog) verbaut. Die vordere Ventilreihe schaltete zwischen Verteiler oder direktem Zufluss über die jeweiligen Zuleitungen. Die hintere Ventilreihe und die oberhalb der Säulen angeordneten Ventile schalteten zwischen Auf- und Abwärtsdurchströmung der Säulen, vgl. Abbildung \ref{pic:umschalt}.

Hinter den Säulen wurden Nadelventile %Material, Hersteller
eingebaut, um für einen kontrollierten Druckabfall nach der Säule zu sorgen und so Kavitation und damit Ausgasen in den Schläuchen zu verhindern.

Um ein Tauschen der Flaschen ohne Unterbrechung des Flusses zu ermöglichen, wurden an die Leitungen hinter den Nadelventilen weitere Umschaltventile (Edelstahl, Swagelog) verbaut. Dadurch konnten jeweils zwei Flaschen an einen Kanal angeschlossen und manuell zwischen beiden umgeschaltet werden, ohne den Fluss zu unterbrechen.
Um mit niedrigerer Fließrate fahren zu können und auch dabei Unterbrechungen zu vermeiden, wurde für weitere Versuche eine automatisierte Umschaltung eingeführt. Mit einem  Schrittmotor wurden zu vorprogrammierten Zeiten acht mögliche Ventilstellungen geschaltet. Somit war es möglich, bis zu acht Proben zu sammeln, bevor Flaschen getauscht und das Motorprogramm neu gestartet werden musste.


\begin{figure}
\subfigure[Dreiwegeventile zur Steuerung des Zulaufs]
{\label{pic:dreiwege}
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{dreiwege}}
\subfigure[Umschaltventile und Verteiler]
{\label{pic:umschalt}
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{umschalt}}
\caption{Ventile zur Steuerung des Flusses in den Säulen}
\label{pic:Ventile}
\end{figure}


\section{Durchführung der Säulenversuche}

\subsection{Vorbereitung}

Vorbereitend wurden sämtliche Leitungen gründlich mit Wasser gespült, um mögliche Rückstände voriger Versuche zu entfernen und Blasenfreiheit herzustellen. Erst dann konnten die Säulen eingebaut und wie in Abschnitt \ref{aufs"attigen} beschrieben aufgesättigt werden.

Sobald die Säulen wassergesättigt waren, konnten die Druckaufnehmer kalibriert werden. Dazu wurde die obere und untere Druckleitung zwischen einem Druckaufnehmer und dem Piezometer geöffnet. Als erstes wurde der Druck zwischen beiden Leitungen  ausgeglichen. Dazu wurde eine Schlauchbrücke, die über Dreiwegeventile an die Piezometerleitungen angeschlossen war, geöffnet. Nachdem sich in beiden Leitungen die gleiche Druckhöhe eingestellt hatte, wurde diese an die Druckaufnehmer angelegt, indem die Verbindungen wieder geöffnet wurden. Im zweiten Schritt wurde ein unterer und ein oberer Referenzpunkt gesetzt. Dazu wurde die Brücke wieder geöffnet und der Wasserspiegel in einem Piezometerrohr abgesenkt, wodurch er im anderen erhöht wurde. Die drei Kalibrierpunkte wurden mittels HART-Modem auf den Messrechner übertragen. Dort erfolgte die eigentliche Kalibrierung der Druckaufnehmer über die Steuerungssoftware (Simatic PDM, Siemens). %Die vorgenommenen Einstellungen wurden zudem in die Verwaltung von Nextview übernommen, da dort der Druckverlauf aufgezeichent wurde.

\subsection{Sanierung}
Die Säulen  wurden saniert, indem zunächst mit einer Tensidlösung und danach mit Wasser gespült wurden. Um eine vollständige Sanierung zu erhalten und eine mögliche Restkontamination bilanzieren zu können, wurden die Säulen anschließend mit Isopropanol (IPA) und ein weiteres Mal mit Wasser nachgespült. Die Randbedingungen der einzelnen Säulen sind in Tabelle \ref{tab:Bedingungen} aufgelistet. 
Die Probenahmeflaschen wurden das erste Mal kurz vor dem Durchbruch der Emulsion gewechselt. Danach wurde zunächst alle 0,3 Porenvolumen (PV) gewechselt, später dann nur noch nach 0,7 PV. Das Umschalten auf Wasserspülung erfolgte erst, nachdem keine weiße Emulsion mehr in der Säule sichtbar bzw. die aufgefangene Flüssigkeit in den Flaschen klar war. Das Ende der Wasserspülung wurde bestimmt durch Messen der Oberflächenspannung. Mit fortgeschrittener Verdünnung der Tensidreste in der Säule steigt diese wieder auf den Wert von Wasser (73 mN/m)  an.




\begin{sidewaystable}
% Table generated by Excel2LaTeX from sheet 'Tabelle1'
\begin{tabular}{|p{1,5cm}|p{1cm}|p{1,3cm}|p{1,8cm}|p{2cm}|p{1,1cm}|p{1,8cm}|p{1,8cm}|p{1,1cm}|p{2,2cm}|p{2,3cm}|p{2cm}|p{2cm}|p{2cm}|p{2cm}|p{2cm}|}
% Table generated by Excel2LaTeX from sheet 'Tabelle1'
\hline
{\bf Versuch} & {\bf S"aule Nr.} & {\bf Sand} & {\bf Porosit"at} & {\bf PV S"aule (ml)} & {\bf c$_{Tensid}$ (\%)} & {\bf Anfangs-s"attigung (g)} & {\bf Fließrate (ml/min)} & {\bf c$_{Tracer}$ (g/l)} & {\bf PV  Tensid (ml)} & {\bf PV  Wasser (ml)}\\
\hline
         7 &         29 &       Geba &       0.37 &     220.57 &          2 &      61.15 &          1 &      0.005 &       2.16 &       8.68 \\
\hline
         7 &         30 & Dorsilit No 8 &       0.39 &     232.33 &          2 &      59.19 &          1 &      0.005 &       2.04 &       5.91 \\
\hline
         8 &         31 &       Geba &       0.39 &     233.09 &          2 &      55.80 &          1 &        0.5 &       3.79 &      2.30\\
\hline
         8 &         32 &       Geba &       0.38 &     223.94 &          2 &      57.73 &          1 &        0.5 &       4.20 &       2.68 \\
\hline
         8 &         33 & Dorsilit No 8 &       0.35 &     210.21 &          2 &      58.28 &          1 &        0.5 &       3.99 &       2.86 \\
\hline
         8 &         34 & Dorsilit No 8 &       0.32 &     191.88 &          2 &      55.00 &          1 &        0.5 &       4.14 &       3.10 \\
\hline
         9 &         35 &       Geba &       0.36 &     210.61 &          1 &      43.92 &          1 &      0.005 &       5.11 &       3.25 \\
\hline
         9 &         36 &       Geba &       0.38 &     226.55 &          1 &      64.79 &          1 &      0.005 &       5.02 &       2.83 \\
\hline
         9 &         37 & Dorsilit No 8 &       0.34 &     200.29 &          1 &      43.88 &          1 &      0.005 &       5.85 &       3.27 \\
\hline
         9 &         38 & Dorsilit No 8 &       0.33 &     196.48 &          1 &      46.45 &          1 &      0.005 &       5.47 &       3.20 \\
\hline
        10 &         43 &       Geba &       0.37 &     216.98 &          1 &      48.68 &        0.5 &      0.005 &       4.81 &       7.51 \\
\hline
        10 &         44 &       Geba &       0.36 &     213.80 &          1 &      39.53 &        0.5 &      0.005 &       4.69 &       2.70 \\
\hline
        10 &         45 & Dorsilit No 8 &       0.35 &     206.01 &          1 &      49.37 &        0.5 &      0.005 &       4.77 &       2.80 \\
\hline
        10 &         46 & Dorsilit No 8 &       0.37 &     219.74 &          1 &      55.75 &        0.5 &      0.005 &       4.29 &       2.34 \\
\hline
        12 &         51 &       Geba &       0.39 &     219.49 &          1 &      51.37 &        0.5 &      0.005 &       5.47 &       3.31 \\
\hline
        12 &         52 &       Geba &       0.42 &     237.52 &          1 &      36.95 &        0.5 &      0.005 &       3.88 &       2.89 \\
\hline
        12 &         53 & Dorsilit No 8 &       0.38 &     224.32 &          1 &      59.46 &        0.5 &      0.005 &       5.50 &       3.27 \\
\hline
        12 &         54 & Dorsilit No 8 &       0.38 &     225.08 &          1 &      56.96 &        0.5 &      0.005 &       5.32 &       3.08 \\
\hline
\end{tabular}    
\caption{Bedingungen der einzelnen S"aulenversuche}
\label{tab:Bedingungen}
\end{sidewaystable}



\subsection{Messgrößen}

Die Konzentration  an CS$_2$ wurde mittels HPLC bestimmt und mittels UV(VIS)-Detektor bei 210 nm bzw. 315 nm gemessen, abhängig von der erwarteten Konzentration. Zur Auswertung standen vier Methoden zur Verfügung, die sich in der Wellenlänge der Messung und dem zugrundegelegten Kalibrierbereich unterschieden. Dadurch sollten  Messungenauigkeiten  gering gehalten werden. Proben mit einer Konzentration am Randbereich einer Kalibrierung wurden außerdem noch mit  der zweiten passenden Methode gemessen. Die Proben wurden unmittelbar vor der Messung im Verhältnis $1/100$ mit Methanol verdünnt. Im Fall von milchig trüber Makroemulsion wurden die Proben in zwei Schritten verdünnt um eine einheitlichere Probe zu erhalten. Im ersten Schritt wurden 2 ml Probe in 20 ml Methanol gelöst und daraus wiederum $1/10$ weiterverdünnt.

Die Dichte wurde durch Wägung eines definierten Volumens für alle Proben bestimmt. 10 ml-Gläschen wurden mit einem Gummistopfen versehen und gewogen. Dann wurden mittels einer Spritze 2,5 ml Probe zugegeben und wieder gewogen. Aus der Massendifferenz geteilt durch das zugegebene Volumen ergibt sich die Dichte der Probe.

Die Oberflächenspannung (OFS) wurde mit einem Blasendrucktensiometer (BPA-1P, Sinterface) bestimmt. Im genutzten "Fast-Scan-Modus" des Geräts dauerte die Messung bis zu zehn Minuten, daher wurden nicht alle Proben gemessen. Die Messung erfolgte parallel zum Versuch, da sie darüber Aufschluss gibt, wann die maximal gelöste Konzentration (niedrigste OFS) vorliegt und wann die 
Wasserspülung vollständig ist (OFS entspricht der von Wasser: 73 mN/m).

Für einzelne Proben wurde zudem die Viskosität bestimmt. Diese wurde mit einem Ubbelohde-Vikosimeter dreifach gemessen. Da die Viskosität im Versuchsverlauf schnell  wieder abnahm und die Messung sehr zeitaufwändig war, wurde sie nur an den Proben durchgeführt, für die aufgrund des Aussehens und des Fließverhaltens eine erhöhte Viskosität zu erwarten war.