8 | | Der Erste Versuch, das Screening, diente einer Vorauswahl. Für die hier ausgesuchten Tenside wurde anschließend, die optimale Tensidkonzentration und schließlich der Einfluss von ein- und zweiwertigen Kationen untersucht. |
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9 | | |
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10 | | Das grundsätzliche Vorgehen war immer gleich: Tensid, Salz, Wasser wurden in definierten Massenverhältnissen gemischt und der mit Oilred angefärbte Schwefelkohlenstoff im Überschuss zugegeben. Die Ansätze wurden gut vermischt und in ein Wasserbad bis zur Gleichgewichtseinstellung stehen gelassen. |
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11 | | Aus der leichten Phase wurde eine Probe abgenommen und in Methanol im Verhältnis 1/100 verdünnt. Die Auftrennung und Konzentrationsmessung erfolgte mittels HPLC-UV/VIS. Des weiteren wurde die Dichte, die Oberflächenspannung und das Gesamtvolumen der leichten Phase ermittelt. Weiterhin beachtet wurde das Aussehen, insbesondere die Außbildung einer Mittelphase, Trübung der leichten Phase und Abgrenzung der entstandenen Phasen zueinander. |
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| 5 | Ein erstes Screening, diente einer Vorauswahl. Für die hier ausgesuchten Tenside wurde anschließend der Einfluss der Tensidkonzentration und schließlich der Einfluss von ein- und zweiwertigen Kationen untersucht. |
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| 6 | |
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| 7 | Das grundsätzliche Vorgehen war immer gleich: Tensid, Salz und Wasser wurden in definierten Massenverhältnissen gemischt und der mit Oil Red angefärbte Schwefelkohlenstoff im Überschuss zugegeben. Die Ansätze wurden gut vermischt und in einem Wasserbad bis zur Gleichgewichtseinstellung stehen gelassen. |
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| 8 | Aus der leichten Phase wurde eine Probe abgenommen und in Methanol im Verhältnis 1/100 verdünnt. Die Auftrennung und Konzentrationsmessung erfolgte mittels HPLC-UV/VIS. Des weiteren wurde die Dichte, die Oberflächenspannung und das Gesamtvolumen der leichten Phase ermittelt. Außerdem wurde das äußere Erscheinungsbild der Proben zu einer ersten optischen Bewertung herangezogen. Dabei wurde die Ausbildung einer Mittelphase, Trübung der leichten Phase und Abgrenzung der entstandenen Phasen zueinander betrachtet. |
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16 | | Diese erste Versuchsreihe diente dazu, eine Vorauswahl von Tensiden zu treffen, die dann weiteruntersucht werden sollten. Der Test wurde in drei Stufen durchgeführt. Zunächst wurde je 0,2 \% Tensid und 0,5 \% Calciumchlorid im Gesamtansatz angesetzt. Im zweiten Schritt wurden die Tensidkonzentration auf 2\% erhöht um über der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC) zu liegen und wiederum 0,5 \% Calciumchlorid zugegeben. Zum dritten wurden Ansätze mit 2 \% Tensid und 6,5 \% Natriumchlorid hergestellt, für Tenside die mit Calciumchlorid unlöslich waren. |
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| 13 | Diese erste Versuchsreihe diente dazu, eine Vorauswahl von Tensiden zu treffen, die dann weiter untersucht werden sollten. Der Test wurde in drei Stufen durchgeführt. Zunächst wurde je 0,2 \% Tensid und 0,5 \% Calciumchlorid im Gesamtansatz angesetzt. Im zweiten Schritt wurde die Tensidkonzentration auf 2\% erhöht um über der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC) zu liegen und wiederum 0,5 \% Calciumchlorid zugegeben. Zum dritten wurden Ansätze mit 2 \% Tensid und 6,5 \% Natriumchlorid für diejenigen Tenside hergestellt, die mit Calciumchlorid unlöslich waren. |
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20 | | Zuerst wurde eine Salzlösung mit 0,5 \% Calciumchlorid hergestellt. Die Tenside wurden in 100 ml-Glas-Flaschen eingewogen und mit der Salzlösung auf 100 \% aufgefüllt. Von diesen Tensid-Salzlösungen wurden 15 ml in in 40 ml-Vials überführt, ein kleiner Rührfisch hinzugefügt und die Vials mit Mininert-Ventilen verschlossen. Mittels Microliterspritze wurde durch die Ventilmembran je 2,5 ml Schwefelkohlenstoff zugegeben. |
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21 | | Die Ansätze wurden zehn Minuten lang gerührt und anschließend in ein auf 20°C temperiertes Wasserbad gestellt. Dieser Vorgang wurde noch zweimal, an nachfolgenden Tagen wiederholt. Danach wurden die Vials mehrere Tage im Wasserbad stehen gelassen um eine Trennung der Phasen bzw. ein Absetzen der ungelösten Schweranteile zu erreichen. |
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22 | | Nach rund einer Woche wurden die Proben untersucht. Zunächst wurde die Höhe der leichten Phase gemessen und daraus das Volumen bestimmt. Dann wurden Proben genommen und mittels HPLC-Analyse die Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff bestimmt. Schließlich wurde eine weitere Probe genommen um die Dichte und die Oberflächenspannung zu messen. |
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| 17 | Zuerst wurde eine Salzlösung mit 0,5 \% Calciumchlorid hergestellt. Die Tenside wurden in 100 ml-Glas-Flaschen eingewogen und mit der Salzlösung auf 100 \% aufgefüllt. Von diesen Tensid-Salzlösungen wurden 15 ml in in 40 ml-Vials überführt, ein kleiner Rührfisch hinzugefügt und die Vials mit Mininert-Ventilen verschlossen. Mittels Mikroliterspritze wurde durch das im Ventil integrierte Septum je 2,5 ml Schwefelkohlenstoff zugegeben. |
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| 18 | Die Ansätze wurden zehn Minuten lang gerührt und anschließend in ein auf 20°C temperiertes Wasserbad gestellt. Dieser Vorgang wurde noch zweimal an nachfolgenden Tagen wiederholt. Danach wurden die Vials mehrere Tage im Wasserbad stehen gelassen, um eine Trennung der Phasen bzw. ein Absetzen der ungelösten Schweranteile zu erreichen. |
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| 19 | Nach rund einer Woche wurden die Ansätze beprobt und untersucht. Zunächst wurde die Höhe der leichten Phase gemessen und daraus das Volumen bestimmt. Dann wurden Proben genommen und mittels HPLC-Analyse die Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff bestimmt. Schließlich wurde eine weitere Probe genommen um die Dichte und die Oberflächenspannung zu messen. |
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43 | | \vspace{12 pt} |
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44 | | \noindent |
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45 | | \begin{flushleft} |
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46 | | \begin{tabular}{l|c|c|c} |
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47 | | \bf Name & \bf Ausgangskonzentration & \bf 0,2\% & \bf2,0\% \\ [0.5ex] \hline |
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48 | | Enordet & 26,12\% & 0,61 g & 6,13 g\\ |
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49 | | SDS & 95\% & 0,17 g & 1,68 g \\ |
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50 | | DSSS & 96\% & 0,17 g & 1,67 g \\ |
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51 | | Lutensol ON 60 & 60\%&0,27 g& 2,67 g |
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52 | | \end{tabular} |
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53 | | \end{flushleft} |
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54 | | \vspace{12 pt} |
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| 40 | |
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| 42 | %\vspace{12 pt} |
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| 43 | %\begin{flushleft} |
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| 44 | %\begin{tabular}{l|c|c|c} |
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| 45 | %\bf Name & \bf Ausgangskonzentration & \bf 0,2\% & \bf2,0\% \\ [0.5ex] \hline |
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| 46 | %Enordet & 26,12\% & 0,61 g & 6,13 g\\ |
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| 47 | %SDS & 95\% & 0,17 g & 1,68 g \\ |
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| 48 | %DSSS & 96\% & 0,17 g & 1,67 g \\ |
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| 49 | %Lutensol ON 60 & 60\%&0,27 g& 2,67 g |
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| 50 | %\end{tabular} |
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| 51 | %\end{flushleft} |
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| 52 | %\caption{Tensidmassen bei 0,2\% und 2\% Tensid auf 80 ml L"osung} |
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| 53 | %\label{tab:Tensidkonzentrationen} |
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| 54 | %\vspace{12 pt} |
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57 | | Schon beim Ansatz der Lösungen mit nur 0,2 \% Tensid wurden bei einigen Tensiden nicht erwünschte Effekte deulich. SDS löste sich sehr schlecht, so dass die Lösung auch nach stundenlangem rühren und tagelangem stehenlassen immer noch weiße flöckchen enthielt. DSSS bildete ein Gel aus und Enordet eine seifige trübe Lösung. Von diesen drei Tensiden wurde lediglich mit Enordet eine Lösung mit 2\% Tensid angesetzt, wobei sich der Trübungseffekt versterkte und die seifige Lösung sich in der Flasche nach längerem stehenlassen nach unten absetzte, so dass oben eine klare viskose Flüssigkeit war. |
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58 | | Aufgrund dieser negativen Effekte mit der Calciumchloridlösung wurden diese drei Tenside versuchsweiße in Natriumchloridlösung gelöst. Doch auch hier traten wieder die selben Effekte auf. SDS und DSSS wurden schließlich ganz von weitern Versuchen ausgeschlossen. Enordet wurde zusätzlich ohne Salz in Reinstwasser angesetzt. |
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| 57 | Schon beim Ansatz der Lösungen mit nur 0,2 \% Tensid wurden bei einigen Tensiden nicht erwünschte Effekte deulich. SDS löste sich sehr schlecht, so dass die Lösung auch nach stundenlangem Rühren und tagelangem Stehenlassen immer noch weiße Flöckchen enthielt. DSSS bildete ein Gel aus und Enordet eine seifige, trübe Lösung. Von diesen drei Tensiden wurde lediglich mit Enordet eine Lösung mit 2\% Tensid angesetzt, wobei sich der Trübungseffekt verstärkte und die seifige Lösung sich in der Flasche nach längerem stehenlassen nach unten absetzte, so dass oben eine klare, viskose Flüssigkeit war. |
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| 58 | Aufgrund dieser negativen Effekte mit der Calciumchloridlösung wurden diese drei Tenside versuchsweise in Natriumchloridlösung gelöst. Doch auch hier traten wieder die selben Effekte auf. SDS und DSSS wurden schließlich ganz von weitern Versuchen ausgeschlossen. Enordet wurde zusätzlich ohne Salz in Reinstwasser angesetzt. |
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95 | | Die Konzentrationsbestimmung ergab Schwefelkohlenstoffkonzentrationen zwischen 3,91 g/L und 6,52 g/L. Der niedrigste Wert wurde bei der BASF-Tensidmischung, der höchste bei Brij 98 gefunden. Wobei die gemessenen Konzentrationen nur unwesentlich über der Löslichkeit von Schwefelkohlenstoff in reinem Wasser (2 g/L bei 20°C) liegen. |
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96 | | |
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97 | | Die gemessenen Dichten der Proben Lagen zwischen 0,997 g/L bei Lutensol FSA10 und 1,084 g/L bei Brij 98. Zum Vergleich wurden die Dichten der Tensid-Salzlösungen die für die Ansätze verwendet wurden gemessen. Der Vergleich ergab, dass die Dichten der Proben etwas über den Dichten der zugehörigen Tensid-Salzlösungen lagen. |
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98 | | |
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99 | | Auch bei der Oberflächenspannung wurden die Proben und die entsprechenden Tensid-Salzlösungen miteinander verglichen. Erwünscht ist eine deutlich Abnahme der Oberflächenspannung in der Probe. Am Besten war das Verhältnis von der Oberflächenspannung von Probe zu Tensid-Lösung bei Brij 58, am schlechtesten bei der BASF-Tensidmischung. Bei der BASF-Tensidmischung nahm die Oberflächenspannung in der Probe sogar stark zu und lag bei 57,38 mN/m. Dies könnte auch die geringe Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff erklären. |
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| 95 | Die Konzentrationsbestimmung ergab Schwefelkohlenstoffgehalte zwischen 3,91 g/L und 6,52 g/L. Der niedrigste Wert wurde bei der BASF-Tensidmischung, der höchste bei Brij 98 gefunden. Wobei die gemessenen Konzentrationen nur unwesentlich über der Löslichkeit von Schwefelkohlenstoff in reinem Wasser (2 g/L bei 20°C) liegen. |
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| 97 | Die gemessene Dichte der Proben Lagen zwischen 0,997 g/L bei Lutensol FSA10 und 1,084 g/L bei Brij 98. Zum Vergleich wurde die Dichte der jeweils für die Ansätze verwendeten Tensid-Salzlösung gemessen. Der Vergleich ergab, dass die Dichte der Proben etwas über der Dichte der zugehörigen Tensid-Salzlösung lag. |
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| 98 | |
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| 99 | Auch bei der Oberflächenspannung wurden die Proben und die entsprechenden Tensid-Salzlösungen miteinander verglichen. Erwünscht ist eine deutlich Abnahme der Oberflächenspannung in der Probe. Am Besten war das Verhältnis von der Oberflächenspannung von Probe zu Tensid-Lösung bei Brij 58, am schlechtesten bei der BASF-Tensidmischung. Bei der BASF-Tensidmischung lag die Oberflächenspannung in der Probe bei 57,38 mN/m, was im Vergleich sehr hoch ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle \ref{tab:V1_0,2} zusammengefasst. |
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| 100 | |
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104 | | Bei der Probenahme für die Konzentrationsmessung wurden die trüben Schlieren bei Lutensol ON 60 so stark aufgewirbelt, dass keine Repräsentative Probe mehr zu entnehmen war. Daher wurde auf die Konzentrationsbestimmung hier verzichtet. Die niedrigste Konzentration wurde 4,79 g/L bei der BASF-Tensidmischung gefunden, die höchste mit 103,06 g/L bei Brij 97. Diese Konzentration ist im Vergleich zu den anderen Proben extrem hoch, der Mittelwert lag bei gerade 32,05 g/L. |
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105 | | |
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106 | | Die Dichten der Proben lagen zwischen 1,013 g/L und 1,051 g/L. Anders als bei den Proben mit 0,2\% Tensid im Ansatz waren die Dichten der Proben hier im Durchschnitt etwas niedriger als die Dichten der zugehörigen Tensid-Salzlösungen. |
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107 | | |
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108 | | Beim Vergleich der Oberflächenspannung von Proben und Tensidlösungen wurde der beste Wert für Brij S20 ermittelt, gefolgt von Brij 98 und Uniperol EL. Auffällig war, dass die Oberflächenspannung der BASF-Tensidmischung in der Probe wieder deutlich an anstieg im Vergelich zur Tensid-Lösung und auch absolut wieder den fast gleichen Wert von 57,54 mN/m erreicht wie auch schon bei den Ansätzen mit 0,2\% Tensid. |
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109 | | Die Messwerte sind in Annildung 4.1 tabellarisch aufgeführt. |
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111 | | %Tabelle nach links bündig mit Text? noindent und \\ tut nicht |
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112 | | |
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113 | | \begin{flushleft} |
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114 | | \begin{figure} |
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115 | | \includegraphics[scale=0.9, trim=1.5cm 3cm 0cm 0cm]{bilder/V1_Tabelle_0,2} |
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116 | | \caption[Tabelle_V1]{Messwerte von Versuch 1: Screening von 15 verschiedenen Tensiden} |
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117 | | \end{figure} |
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118 | | \end{flushleft} |
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| 105 | Bei der Probenahme für die Konzentrationsmessung wurden die trüben Schlieren bei Lutensol ON 60 so stark aufgewirbelt, dass keine repräsentative Probe mehr zu entnehmen war. Daher wurde hier auf die Konzentrationsbestimmung verzichtet. Die niedrigste $CS_2$- Konzentration wurde mit 4,79 g/L bei der BASF-Tensidmischung gefunden, die höchste mit 103,06 g/L bei Brij 97. Diese Konzentration ist im Vergleich zu den anderen Proben extrem hoch, der Mittelwert aller untersuchter Proben lag bei 32,05 g/L. |
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| 107 | Die Dichte der Proben lag zwischen 1,013 g/L und 1,051 g/L. Anders als bei den Proben mit 0,2\% Tensid im Ansatz war die Dichte der Proben hier im Durchschnitt etwas niedriger als die Dichte der zugehörigen Tensid-Salzlösungen. |
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| 109 | Beim Vergleich der Oberflächenspannung von Proben und Tensidlösungen wurde der niedrigste Wert für Brij S20 ermittelt, gefolgt von Brij 98 und Uniperol EL. Auffällig war, dass die Oberflächenspannung der BASF-Tensidmischung in der Probe wieder deutlich an anstieg im Vergelich zur Tensid-Lösung und auch absolut wieder den fast gleichen Wert von 57,54 mN/m erreicht wie auch schon bei den Ansätzen mit 0,2\% Tensid. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in Tabelle \ref{tab:V1_2,0} zusammengefasst. |
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| 111 | \input{V1_Tabelle0,2} |
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| 112 | \input{V1_Tabelle2,0} |
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| 116 | %\includegraphics[scale=0.9, trim=1.5cm 3cm 0cm 0cm]{bilder/V1_Tabelle_0,2} |
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| 117 | %\caption[Tabelle_V1]{Messwerte von Versuch 1: Screening von 15 verschiedenen Tensiden} |
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| 118 | %\end{figure} |
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| 119 | %\end{flushleft} |
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123 | | Als erstes schieden die Tenside aus, die sich nicht wie gewünscht in der Salzlösung lösen liesen. Dies war für SDS, welches sich trotz Wärmezufuhr und langem Rühren nicht löste, und für DSSS, welches auf die Anwesenheit von Kationen mit Gelbildung reagierte, der Fall. Zwar war auch Enordet problematisch, da die Tensid-Salzlösung stark trüb und viskos war, wurde aber zunächst nicht von weiteren Versuchen ausgeschlossen, sondern ohne Salz in reinem Wasser angesetzt. Die genannten Effekte waren schon bei der geringen Tensidkonzentration von nur 0,2\% sichtbar und wurden in der höheren Konzentration, bei 2\%, noch verstärkt. |
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| 124 | Als erstes schieden die Tenside aus, die sich nicht wie gewünscht in der Salzlösung lösen ließen. Dies galt für SDS, welches sich trotz Wärmezufuhr und langem Rühren nicht löste, und für DSSS, welches auf die Anwesenheit von Kationen mit Gelbildung reagierte. Zwar war auch Enordet problematisch, da die Tensid-Salzlösung stark getrübt und viskos war, es wurde aber zunächst nicht von weiteren Versuchen ausgeschlossen, sondern ohne Salz in reinem Wasser angesetzt. Die genannten Effekte waren schon bei der geringen Tensidkonzentration von nur 0,2\% sichtbar und wurden bei der höheren Konzentration von 2\% noch verstärkt. |
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129 | | Nach Betrachtung der Konzentration war Brij 97 mit Abstand das effizienteste Tensid, gefolgt von Lutensol FSA10 mit 51,43 g/L, Uniperol EL mit 48 55 g/L Igepal mit 47,51 g/L und Enordet in destilliertem Wasser mit 41,7 g/L. Alle weiteren Tenside wiesen ein deutlich schlechteres Solubilisierungspotential auf. |
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130 | | Sortiert nach dem Oberflächenspannungsverhältnis zwischen Probe und Tensid-Salzlösung ergibt sich eine andere Reihenfolge. Diese lautet dann Brij 98, Brij S20, Uniperol EL, Brij 97 und Enordet in destilliertem Wasser. Bei Lutensol FSA10 und Igepal lag die Oberflächenspannung der Probe über der der Tensid-Salzlösung. Allerdings sind die Messergebnisse für die Oberflächenspannungen kritisch zu bewerten, da die Proben wärend der Messung schäumten. Durch den Schaum ist möglicherweise ein Gegendruck entstanden, so dass möglicherweiße zu hohe Werte gemessen wurden. |
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| 130 | Nach Betrachtung der Konzentration war Brij 97 mit Abstand das effizienteste Tensid, gefolgt von Lutensol FSA10 mit 51,43 g/L, Uniperol EL mit 48 55 g/L, Igepal mit 47,51 g/L und Enordet in destilliertem Wasser mit 41,7 g/L. Alle weiteren Tenside wiesen ein deutlich schlechteres Solubilisierungspotential auf. |
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| 131 | Sortiert nach dem Oberflächenspannungsverhältnis zwischen Probe und Tensid-Salzlösung ergibt sich eine andere Reihenfolge. Diese lautet dann Brij 98, Brij S20, Uniperol EL, Brij 97 und Enordet in destilliertem Wasser. Bei Lutensol FSA10 und Igepal lag die Oberflächenspannung der Probe über der der Tensid-Salzlösung. Allerdings sind die Messergebnisse für die Oberflächenspannungen kritisch zu bewerten, da die Proben wärend der Messung schäumten. Durch den Schaum ist möglicherweise ein Gegendruck entstanden, so dass möglicherweise zu hohe Werte gemessen wurden. |
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166 | | Brij 98 hatte sich nach über einer Woche im Wasserbad noch kaum abgesetzt, so dass dis leichte Phase wolkig-trüb war. Beim Versuch eine Probe zu entnehmen wurde die trüben Schlieren bereits durch das einstechen der Kanüle stark aufgewirbelt. Daher und aufgrund der eher geringen Konzentration die in Versuch 1 beim Ansatz mit 2\% Tensid gemessen worden war, wurde auf die Beprobung verzichtet. Bei Brij S20 hatten sich die Phasen gut getrennt und die leichte Phase war klar geworden. Dagegen war die leichte Phase von Brij 97, wie auch in den vorangegangenen Versuchen, milchig-weiß, bei den Proben mit höher Tensidkonzentration schwach rosa.Hier wurde nun Versucht, die Trennung durch zentrifugieren zu verbessern. Dafür wurden zunächst die zwei Vials mit Wasser gefüllt um gefahrlos zu testen, ob die Vials die belastungen aushalten. Nach dem hier keine Probleme auftraten wurden die Proben mit Brij 97 in die Zentrifuge gestellt. Dies funktioneirte leider nicht so problemlos, da die Mininert-Ventile länger als die zuvor verwendeten einfachen Deckel waren und daher die Gondeln der Zentrifuge nicht abkippen konnen. Durch die auf die auftretenden hohen Scherkräfte wurden zwei der Mininert-Ventile verbogen und die Proben zerstört. |
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167 | | Untersucht wurden Volumen der leichten Phase, Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff in der leichten Phase, Dichte und Konzentration. Die Untersuchung und Beprobung erfolgte analog zu Versuch 1. |
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| 167 | Brij 98 hatte sich auch nach über einer Woche im Wasserbad kaum abgesetzt, so dass die leichte Phase wolkig-trüb war. Beim Versuch eine Probe zu entnehmen wurde die trüben Schlieren bereits durch das Einstechen der Kanüle stark aufgewirbelt. Daher und aufgrund der eher geringen Konzentration, die beim Screening beim Ansatz mit 2\% Tensid gemessen worden war, wurde auf die Beprobung verzichtet. Bei Brij S20 hatten sich die Phasen gut getrennt und die leichte Phase war klar geworden. Dagegen war die leichte Phase von Brij 97, wie auch in den vorangegangenen Versuchen, milchig-weiß, bei den Proben mit höher Tensidkonzentration schwach rosa.Hier wurde nun versucht, die Trennung durch Zentrifugieren zu verbessern. Dafür wurden zunächst die zwei Vials mit Wasser gefüllt um gefahrlos zu testen, ob die Vials die Belastungen aushalten. Nachdem hier keine Probleme auftraten wurden die Proben mit Brij 97 in die Zentrifuge gestellt. Dies funktioneirte leider nicht so problemlos, da die Mininert-Ventile länger als die zuvor verwendeten einfachen Schraubkappenl waren und daher die Gondeln der Zentrifuge nicht abkippen konnen. Durch die auftretenden Scherkräfte wurden zwei der Mininert-Ventile verbogen und die Proben zerstört. |
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| 168 | Untersucht wurden Volumen der leichten Phase, Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff in der leichten Phase, Dichte und Konzentration. Die Untersuchung und Beprobung erfolgte analog zum vorigen Versuch. |
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170 | | Der Aufbau des verwendeten Ubbelohde-Viskosimeters ist in Abbildung 4.3 dargestellt. Die Probe wird über Rohr C eingefüllt und sammelt sich an desen unterem Ende in einem Voratsgefäß. Dieses ist über ein U-Rohr mit dem Niveaugefäß (D) verbunden, an das zum einen die Kapillare(I) und zum anderen ein Belüftungsrohr (A) angeschlossen sind. Oberhalb der Kapillare befindet sich das Messgefäß (E). Oberhalb und unterhalb de Messgefäßes befindet sich eine Markierung. Die Probe wird in der Regel durch anlegen eines Unterdruckes an Rohr B in das Messgefäß gesaugt. Dann wird das Belüftungsrohr geöffnet, sodass der Flüssigkeitsfilm unterhalb der Kapillare abreist, es entsteht das sogenannte hängende Niveau. Die Probe wird durch die Kapillare ablaufen gelassen und die Zeit gestoppt, die sie benötigt um den Weg zwischen oberer und unterer Markierung des Messgefäßes zurückzulegen. |
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171 | | |
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172 | | Aufgrund der hohen Flüchtigkeit des Schwefelkohlenstoffs, wurde die Flüssigkeit nicht wie normal üblich durch Anlegen eines Unterdruckes an Rohr B nach oben gesaugt, sondern durch Erzeuen eines Überdrucks an Rohr C in das Messgefäß gedrückt. |
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173 | | |
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174 | | \noindent Zunächst wurde die Kapillarkonstante bestimmt. Hierzu wurden zunächst mehrere Messungen mit destilliertem Wasser durchgeführt. Die dynamische Viskosität von Wasser beträgt 1 Pa*s (Pascalsekunde, in SI-Einheiten ausgedrückt: $Ns/m^2$) |
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175 | | |
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176 | | \noindent Für die Messung wurden rund drei Milliliter Probe benötigt. Die Messung wurde jeweils dreimal wiederholt und der Mittelwert zur Berrechnung der Viskosität verwendet. Die dynamische Viskosität berechnet sich aus Kapillarkonstante mal Zeit. |
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| 171 | Der Aufbau des verwendeten Ubbelohde-Viskosimeters ist in Abbildung 4.3 dargestellt. Die Probe wird über Rohr C eingefüllt und sammelt sich an desen unterem Ende in einem Voratsgefäß. Dieses ist über ein U-Rohr mit dem Niveaugefäß (D) verbunden, an das zum einen die Kapillare(I) und zum anderen ein Belüftungsrohr (A) angeschlossen sind. Oberhalb der Kapillare befindet sich das Messgefäß (E). Oberhalb und unterhalb de Messgefäßes befindet sich eine Markierung. Die Probe wird in der Regel durch anlegen eines Unterdruckes an Rohr B in das Messgefäß gesaugt. Dann wird das Belüftungsrohr geöffnet, sodass der Flüssigkeitsfilm unterhalb der Kapillare abreißt, es entsteht das sogenannte hängende Niveau. Die Probe wird durch die Kapillare ablaufen gelassen und die Zeit gestoppt, die die obere Grenzfläche benötigt um den Weg zwischen oberer und unterer Markierung des Messgefäßes zurückzulegen. |
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| 172 | |
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| 173 | Aufgrund der hohen Flüchtigkeit des Schwefelkohlenstoffs, wurde die Flüssigkeit nicht wie normal üblich durch Anlegen eines Unterdruckes an Rohr B nach oben gesaugt, sondern durch Erzeugen eines Überdrucks an Rohr C in das Messgefäß gedrückt. |
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| 174 | |
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| 175 | \noindent Zunächst wurde die Kapillarkonstante bestimmt. Hierzu wurden zunächst mehrere Messungen mit bidestilliertem Wasser durchgeführt. Die dynamische Viskosität von Wasser beträgt 1 Pa*s (Pascalsekunde, ebenfalls gebräuchlich: $Ns/m^2$). |
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| 176 | Für die Messung wurden rund drei Milliliter Probe benötigt. Die Messung wurde jeweils dreimal wiederholt und der Mittelwert zur Berrechnung der Viskosität verwendet. Die dynamische Viskosität berechnet sich aus Kapillarkonstante mal Zeit. |
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192 | | Für Brij S20 wurden Konzentrationen von 7,38 g/L bis 72,72 g/L gemessen. Die höchste Konzentration wurde bei der Probe mit knapp 3 \% Tensid im Ansatz gefunden. |
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193 | | Die Dichten lagen zwischen 1,11 g/L und 1,05 g/L. Mit steigender Tensidkonzentration im Ansatz nahm die Dichte der leichten Phase ab. |
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194 | | Hier wurden nun nicht die Oberflächenspannungen von Probe und Stammlösung verglichen wie in Versuch 1, sondern die Oberflächenspannung wurde mit der Konzentration an Schwefelkohlenstoff in der leichten Phase verglichen. Dies ist nachfolgend in einem Diagramm dargestellt. Die Oberflächenspannung nimmt ab, während die Konzentration steigt und umgekehrt. Die Messwerte dieses Versuchs sind in Abbildung 4.4 tabellarisch aufgeführt. |
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| 192 | Für Brij S20 wurden Konzentrationen an gelöstem $CS_2$ von 7,38 g/L bis 72,72 g/L gemessen. Die höchste Konzentration wurde bei der Probe mit knapp 3 \% Tensid im Ansatz gefunden. |
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| 193 | Die Dichte lagen zwischen 1,05 g/L und 1,11 g/L. Mit steigender Tensidkonzentration im Ansatz nahm die Dichte der leichten Phase ab. |
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| 194 | Hier wurden nun nicht die Oberflächenspannungen von Probe und Stammlösung verglichen wie in Versuch 1, sondern die Oberflächenspannung wurde mit der Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff in der leichten Phase verglichen. Dies ist nachfolgend in Diagramm |
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| 195 | % \Ref{Fig:XX} |
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| 196 | XXXXXX dargestellt. |
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| 197 | Die Oberflächenspannung nimmt ab, während die Konzentration steigt und umgekehrt. Die Messwerte dieses Versuchs sind in Abbildung 4.4 tabellarisch aufgeführt. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in Tabelle \ref{tab:V2_BrijS20} zusammengefasst. |
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207 | | Die Dichten der leichten Phase lagen zwischen 1,05 g/L und 1,09 g/L also im gleichen Bereich wie die Dichten von Brij S20. Hier war allerdings der Effekt zu beobachten, dass die Dichte mit steigender Tensidkonzentration zunahm. |
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208 | | Beim Vergleich von Oberflächenspannung und Gelöst-Konzentration war der Effekt der steigenden Konzentration bei abnehmender Oberflächenspannung deutlicher und eindeutiger ausgeprägt als bei Brij S20. Die Messwerte sind tabellarisch in Abbildung 4.5 verzeichnet. |
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| 213 | Die Dichte der leichten Phase lagen zwischen 1,05 g/L und 1,09 g/L also im gleichen Bereich wie die Dichte von Brij S20. Hier war allerdings der Effekt zu beobachten, dass die Dichte mit steigender Tensidkonzentration zunahm. |
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| 214 | Beim Vergleich von Oberflächenspannung und Gelöst-Konzentration war der Effekt der steigenden Konzentration bei abnehmender Oberflächenspannung deutlicher und eindeutiger ausgeprägt als bei Brij S20. Die Messwerte sind tabellarisch in Tabelle \ref{tab:V2_Brij97} verzeichnet. |
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221 | | Der Verlust der zwei Proben von Brij 97 stellte kein größeres Problem dar, da es sich hier um die Probe 1 mit 0,1 \% Tensid und Probe 6 mit 2,5\% Tensid handelt, also zum einen nicht um benachbarte Proben und zum anderen sind diese Konzentrationen vergleichbar mit denen aus Versuch 1 (0,2\% und 2\%) sind. |
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222 | | |
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223 | | Trägt man die gemessene Konzentration von gelöstem Schwefelkohlenstoff gegen die Tensidkonzentration auf, wie in Grafik 4.6 und 4.7 dargestellt, lässt sich gut erkennen, dass die maximale Solubilisierung bei der Probe mit knapp 3\% Tensid im Ansatz vorliegt. Danach fällt die Kurve wieder. Mehr Tensid hat hier keine zusätzliche lösungsvermittelnde Wirkung. Zu beachten ist, dass die hier ermittelten Werte keinesfalls dem Plaitpoint gleichzusetzten sind. Es lässt sich lediglich aussagen, dass dieser in der Nähe der ermittelten Konzentration liegt. |
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224 | | Im Vergleich zu Versuch 1 wurde hier die extrem gute Solubilisierung des Schwefelkohlenstoffs durch Brij 97 nochmals deutlicher. Die gemessenen Höchstkonzentration lag bei Brij 97 um den mehr als den Faktor 10 über der von Brij S20. |
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225 | | Nachfolgend sind die Messwerte beider Teilversuche grafisch dargestellt (Abbildungen 4.6 und 4.7). |
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| 230 | Der Verlust der zwei Proben von Brij 97 stellte kein größeres Problem dar, da es sich hier um die Probe 1 mit 0,1 \% Tensid und Probe 6 mit 2,5\% Tensid handelt, also zum einen nicht um benachbarte Proben und zum anderen sind diese Konzentrationen vergleichbar mit denen aus dem ersten Screening (0,2\% und 2\%). |
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| 231 | |
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| 232 | Im Vergleich zum ersten Screening wurde hier die extrem gute Solubilisierung des Schwefelkohlenstoffs durch Brij 97 nochmals deutlicher. Durch die steigende Tensidkonzentration, steigt auch die Anzahl der Mizellen und somit die Solubilisierungskapazität. Bei weiter steigender Tensidkonzentration löst sich das Tensid auch verstärkt in der schweren Phase und bildet inverse Mizellen und schließlich bildet sich Mittelphase. Die gemessenen Höchstkonzentration lag bei Brij 97 zehnfach über der höchsten Konzentration, die für Brij S20 gefunden wurde. |
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| 233 | Trägt man die gemessene Konzentration von gelöstem Schwefelkohlenstoff gegen die Tensidkonzentration auf, wie in Grafik 4.6 und 4.7 dargestellt, lässt sich gut erkennen, dass die maximale Solubilisierung bei der Probe mit knapp 3\% Tensid im Ansatz vorliegt. Danach fällt die Kurve wieder. Mehr Tensid hat hier keine zusätzliche lösungsvermittelnde Wirkung. Zu beachten ist, dass die gefundenen Werte nicht dem kritischen Punkt und damit der maximal Möglichen Konzentration gleichgesetzt werden können, denn die Proben wurden aus dem Zweiphasengebiet entnommen. Die dargestellte Kurve liegt daher unterhalb der Binodalkurve. Der kritische Punkt dürfte in der Nähe der ermittelten Konzentration liegen, lässt sich aber durch diesen Versuch nicht exakt finden. Hierzu müsste eine exakte Mischungkurve durch schrittweises zutitrieren der einzelnen Komponenten aufgenommen werden und die Konoden durch chemische Analyse aller Komponenten in beiden Phasen bestimmt werden. |
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| 234 | |
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372 | | Die gemessenen Konzentrationen lagen zwischen 561,56 g/L und 745,78 g/L, wobei die Konzentration mit steigendem Salzgehalt zunächst anstieg, die Maximalkonzentration bei Probe 4 also 1,2 \% Calciumchlorid im Ansatz erreichte und danach wieder abfiel. |
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373 | | Die Dichten lagen zwischen 1,09 g/L und1,16 g/L, der Trend war leicht ansteigend mit der Konzentration. |
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374 | | Die Oberflächenspannungen wurden wieder mit der Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff verglichen. Zwar ergaben die Messwerte von Oberfläachenspannung und Konzentration keine so gleichmäßigen Kurven wie in Versuch 2, die Werte im Vergleich waren aber doch stimmig, also bei niedriger Oberflächenspannung wurde eine hohe Schwefelkohlenstoffkonzentration gemessen, bei hoher Oberflächenspannung eine niedrige. |
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| 381 | Die gemessenen $CS_2$ Konzentrationen lagen zwischen 561,56 g/L und 745,78 g/L, wobei die Konzentration mit steigendem Salzgehalt zunächst anstieg, die Maximalkonzentration bei 1,2 \% Calciumchlorid im Ansatz (Probe 4) erreichte und danach wieder abfiel. |
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| 382 | Die Dichte lagen zwischen 1,09 g/L und 1,16 g/L, der Trend war leicht ansteigend mit der Konzentration. |
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| 383 | Die Oberflächenspannungen wurden wieder mit der Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff verglichen. Zwar ergaben die Messwerte von Oberflächenspannung und Konzentration keinen so eindeutigen Zusammenhang wie beim Versuch zur Einstellung der optimalen Tensidkonzentration bei festem Salzgehalt. Die Werte im Vergleich waren aber doch stimmig, also bei niedriger Oberflächenspannung wurde eine hohe Schwefelkohlenstoffkonzentration gemessen, bei hoher Oberflächenspannung eine niedrige. Die Messwerte sind in Tabelle |
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| 384 | % \ref{tab:V3_Tabelle} |
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| 385 | aufgeführt. |
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