Index: diplomarbeit/Kapitel_1.tex =================================================================== --- diplomarbeit/Kapitel_1.tex (revision 194) +++ diplomarbeit/Kapitel_1.tex (revision 195) @@ -143,5 +143,5 @@ \subsection{Erstellen eines Dreikomponentensystems vor Zugabe des Öls} -In der Literatur besteht Uneinigkeit darüber, ob die Reihenfolge der Komponentenzugabe bei der Erstellung einer Mikroemulsion eine Rolle spielt oder nicht. 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, 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 Tenisids sollte so entgegengewirkt werden. +In der Literatur besteht Uneinigkeit darüber, ob die Reihenfolge der Komponentenzugabe bei der Erstellung einer Mikroemulsion eine Rolle spielt oder nicht. 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, 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 Tenisids 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 mit dem DNAPL zu vermischen. Aufgrund der schlechten Löslichkeit und damit schlechten Transportabilität im Grundwasser wurde diese Option in den durchgeführten Batchversuchen nicht berücksichtigt. Index: diplomarbeit/Kapitel_2.tex =================================================================== --- diplomarbeit/Kapitel_2.tex (revision 193) +++ diplomarbeit/Kapitel_2.tex (revision 195) @@ -17,10 +17,10 @@ \subsection{Messergebnisse} -Die gemessenen Konzentration von gelöstem DNAPL in der leichten Phase lagen zwischen $15$ und $50$ g/l. Wobei das Solubilisierungspotential mit steigender Tensidkonzentration leicht abnahm. +Die gemessenen Konzentration von gelöstem DNAPL in der leichten Phase lagen zwischen $15$ g/l und $50$ g/l. Wobei das Solubilisierungspotential mit steigender Tensidkonzentration leicht abnahm. -Dieses wird berechnet, indem die Masse an gelöster Schwerphase auf die Masse an Tensid bezogen wird: $S=m_{CDS}/m_{Surfactant}$. Im betrachteten Konzentrationsbereich fällt das Solubilisierungspotential bei Zugabe von Tensid zunächst stark ab um dann abzuflachen. Der Verlauf lässt sich mit der Mizellbildung erklären. So lagern sich zunächst Tensidmoleküle an die Grenzfläche an, senken die Grenzflächenspannung und erhöhen die Solubilisierung sehr rasch. Dieser Effekt wird bereits durch kleinste Mengen eines Emulgators erreicht. Bei erreichen der CMC ändert sich die Oberflächenspannung nicht mehr und eine weitere Solubilisierung wird nur noch durch die Eilagerung in Mizellen erreicht. Da in einer Mizelle die NAPL-Moleküle nicht nur angelagert, sondern komplett von Tensidmolekülen umschlossen werden, sind hier mehr Tensidmoleküle notwendig. Der Verbrauch an Tensid steigt, im Verhältnis zur gelösten Schwerphase. +Dieses wird berechnet, indem die Masse an gelöster Schwerphase auf die Masse an Tensid bezogen wird: $S=m_{CDS}/m_{Surfactant}$. Im betrachteten Konzentrationsbereich fällt das Solubilisierungspotential bei Zugabe von Tensid zunächst stark ab um dann abzuflachen. Der Verlauf lässt sich mit der Mizellbildung erklären. So lagern sich zunächst Tensidmoleküle an die Grenzfläche an, senken die Grenzflächenspannung und erhöhen die Solubilisierung sehr rasch. Dieser Effekt wird bereits durch kleinste Mengen eines Emulgators erreicht. Bei erreichen der CMC ändert sich die Oberflächenspannung nicht mehr und eine weitere Solubilisierung wird nur noch durch die Eilagerung in Mizellen erreicht. Da in einer Mizelle die NAPL-Moleküle nicht nur angelagert, sondern komplett von Tensidmolekülen umschlossen werden, sind hier mehr Tensidmoleküle notwendig. Der Verbrauch an Tensid steigt im Verhältnis zur gelösten Schwerphase. Die gemessene Oberflächenspannung fällt zunächst steil ab um dann auf einem konstanten Niveau zu bleiben. Sie lag für die Kontrollproben ohne Tensid bei $65$ mN/m, für alle anderen Proben bei $40$ mN/m. %Dies erklärt sich so, dass bei erreichen der CMC sämtliche Grenzflächen mit Tensidmolekülen besetzt sind und sich die Tensidmoleküle in den thermodynamisch nächstgünstigsten Zustand begeben. Sie lagern sich im inneren des Lösemittels zu Mizellen zusammen. Die Grenzflächen bleiben unverändert, also bleibt die Grenz-/ bzw Oberflächenspannung konstant mit erreichen der CMC. -Wie beschrieben ist dies ein Effekt der bei Überschreiten der CMC auftritt. +Wie beschrieben ist dies ein Effekt der bei Überschreiten der CMC auftritt. Die Differenz der Oberflächenspannung der Kontrollproben zur Oberflächenspannung von Wasser ($72,5$ mN/m) wird verursacht durch die geringen Menge an gelöstem CS$_2$. Dieses löst sich in reinem Wasser zu 2 g/L. Wobei die Löslichkeit durch das bivalente Salt Calciumchlorid leicht erhöht sein kann. Die Dichte war für alle Proben nur gering erhöht mit $1,02$ bis $1,03$ g/ml. Ebenso die Viskosität, die mit steigender Tensidkonzentration anstieg und ihr Maximum bei $1,6 m^{2}/s$ erreichte. @@ -47,7 +47,7 @@ \subsection{Messergebnisse} -Die ermittelte Konzentration an gelöster Schwerphase erreichte ein Maximum bei einer Tensidkonzentration von rund $4\%$. Das maximale Solubilisierungspotential wurde bei $5\%$ Tensid erreicht. Allerding stieg die Viskosität ab 3\% Tensid an und überschritt war bei 5\% Tensid bereits bei $5 m^{2}/s$. Oberhalb von $5 \% $Tensid stieg die Viskosität stark an, auf Werte über $40 m^{2}/s$. In diesen Bereichen war mit dem verwendeten Ubbelohde-Viskosimeter (Kappillare $20 µm$ ) kaum noch eine Messung durchführbar. Ein Messdurchgang dauerte hier zehn Minuten. Eine Mehrfachbestimmung der selben Probe war nicht möglich, da sich die Probe nicht ohne starkes Aufschäumen in die Kapillare drücken ließ. Aufgrund des beobachteten Fließverhaltens ist anzunehmen, dass hier keine Newtonsche Flüssigkeit mehr vorliegt. Somit sind die Messwerte bei hohen Tensidkonzentrationen sehr wahrscheinlich überbewertet. Sie dürften aber dennoch sehr hoch liegen. +Die ermittelte Konzentration an gelöster Schwerphase erreichte ein Maximum bei einer Tensidkonzentration von rund $5\%$. Das maximale Solubilisierungspotential wurde ebenfalls bei $5\%$ Tensid erreicht. Allerding stieg die Viskosität ab 3\% Tensid an und überschritt bei 5\% Tensid bereits $5 m^{2}/s$. Oberhalb von $5 \% $Tensid stieg die Viskosität stark an, auf Werte über $40 m^{2}/s$. In diesen Bereichen war mit dem verwendeten Ubbelohde-Viskosimeter (Kappillare $20 µm$ ) kaum noch eine Messung durchführbar. Ein Messdurchgang dauerte hier zehn Minuten. Eine Mehrfachbestimmung der selben Probe war nicht möglich, da sich die Probe nicht ohne starkes Aufschäumen in die Kapillare drücken ließ. Aufgrund des beobachteten Fließverhaltens ist anzunehmen, dass hier keine Newtonsche Flüssigkeit mehr vorliegt. Somit sind die Messwerte bei hohen Tensidkonzentrationen sehr wahrscheinlich überbewertet. Sie dürften aber dennoch sehr hoch liegen. -Die Oberflächenspannung lag für alle Tensid enthaltenden Proben konstant bei $35 mN/m$, nur die Referenzproben ohne Tensid lagen über $60 mN/m$. Das entspricht auch den Messwerten aus der CMC-Reihe. +Die Oberflächenspannung lag für alle Tensid enthaltenden Proben konstant bei $35 mN/m$, nur die Referenzproben ohne Tensid lagen über $60 mN/m$. Das entspricht etwa den Messwerten aus der CMC-Reihe. Die Dichte stieg ab einer Tensidkonzentration von $2 \%$ an, bis auf Werte von $1,1 g/L$. Die Dichte und damit auch die Masse an gelöster Schwerphase war also deutlich erhöht. @@ -83,4 +83,16 @@ \section{Versuchsreihen zur definition eines Mikroemulsionssystems} +\subsection{Aussehen und Stabilität} + +Bei Zugabe von Alkohol, vor allem Hexanol, zum Dreikomponentensystem Wasser-Tensid-CS$_2$, war zu beobachten, wie sich der Alkohol auf der Oberfläche anreicherte statt in die Emulsion einzudringen. Beim Verschütteln bildeten sich zunächst abgeschlossene Tropfen, die sich bevorzugt an der Gefäßwand anlagerten. Erst nach längerem, kräftigen Schütteln lösten sie sich. Abbildung \ref{pic:Hexanol} zeigt ein größeres Volumen Hexanol, das auf der Emulsion aufschwimmt. Dies ist auf die geringe Dichte von Hexanol von $0,82$ g/ml und der relativ geringen Löslichkeit in Wasser von $5,9$ g/L zurückzuführen. +Decanol hat eine extrem niedrige Löslichkeit in Wasser von $37$ mg/L. Beim zutropfen sammelte es sich ebenfalls an der Oberfläche, wo es sich direkt rötlich färbte und das CS$_2$ förmlich aus der Lösung zu ziehen schien. Isopropanol vermischte sich problemlos mit der Emulsion und führte zur entstehung einer deulich ausgeprägten rosa gefärbten Mittelphase, wie auch Lutensol ON$60$ und Igepal CO-630 und in geringem Maße PEG. + + +\subsection{Messergebnisse} +\subsection{Zusammenfassung und Bewertung} + + + + \begin{figure} \centering