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    r83 r87  
    55 
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    7 Im Rahmen der Studienarbeit wurden verschiedene Tensidformulierungen auf ihre Eignung zur Solubilisierung eines potentiellen neuen Schadstoffs  untersucht.  
     7Im Rahmen der Studienarbeit wurden verschiedene Tensidformulierungen auf ihre Eignung zur  
     8Solubilisierung eines potentiellen neuen Schadstoffs  untersucht.  
    89 
    9 Der hier betrachtete Schadstoff gehört zur Gruppe der DNAPLs (Dense Non-Aqueous Phase Liquids). Diese Stoffe zeichnen sich zum einen dadurch aus, dass sie schwerer als Wasser sind und daher unter den Grundwasserspiegel absinken und zum anderen sind sie nicht oder kaum mit Wasser mischbar. Häufig sammeln sich solche Schadstoffe in lokalen Pools. Durch herkömmliche Sanierungsverfahren, zum Beispiel Pump-and-Treat-Verfahren, lassen sich solche Kontaminationen aufgrund der schlechten Wasserlöslichkeit  kaum mit vertretbarem (Zeit-)Aufwand beseitigen und auch das Auskoffern des kontaminierten Bodens ist in der Regel keine Lösung, da die DNAPLs meist schnell in große Tiefen abwandern. Tensidspülungen sind eine von vielen Möglichkeiten, hier Abhilfe zu schaffen. Tenside können die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und NAPL soweit reduzieren, dass eine Emulsion ensteht. Idealerweise entsteht eine stabile Mikroemulsion, welche wie eine einzelne Phase entfent werden kann. 
     10Der hier betrachtete Schadstoff gehört zur Gruppe der DNAPLs (Dense Non-Aqueous Phase Liquids).  
     11Diese Stoffe zeichnen sich zum einen dadurch aus, dass sie schwerer als Wasser sind und daher unter  
     12den Grundwasserspiegel absinken und zum anderen sind sie nicht oder kaum mit Wasser mischbar.  
     13Häufig sammeln sich solche Schadstoffe in lokalen Pools. Durch herkömmliche Sanierungsverfahren,  
     14zum Beispiel Pump-and-Treat-Verfahren, lassen sich solche Kontaminationen aufgrund der schlechten  
     15Wasserlöslichkeit  kaum mit vertretbarem (Zeit-)Aufwand beseitigen und auch das Auskoffern des  
     16kontaminierten Bodens ist in der Regel keine Lösung, da die DNAPLs meist schnell in große Tiefen  
     17abwandern. Tensidspülungen sind eine von vielen Möglichkeiten, hier Abhilfe zu schaffen. Tenside  
     18können die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und NAPL soweit reduzieren, dass eine Emulsion  
     19ensteht. Idealerweise entsteht eine stabile Mikroemulsion, welche wie eine einzelne Phase entfent  
     20werden kann. 
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    11 Die Wirkung von Tensiden ist häufig sehr spezifisch. Sie wird zum Beispiel beeinflusst durch das Phasenverhalten des Tensids,  der Änderung von Grenzflächenspannung, Viskosität und Fließverhalten, der Anpassung an Grundwasser- und Bodenparameter (pH-Wert, Salinität, Bodenart) und den Sorptionseigenschaften. Das heißt also, dass eine bereits erfolgreich eingesetzte Tensidlösung zur Sanierung von Stoff A, nicht unbedingt erfolreich bei der Sanierung von Stoff B ist, oder dass bei einer Sanierung von Stoff A unter anderen Randbedingungen dieselbe Erfolgsrate zu erwarten ist. Die Waschlösung muss immer speziell auf den konkreten Einsatz zugeschnitten werden. Unabhängig von den Randbedingungen ist der erste Schritt immer, eine optimale Tensidlösung für einen bestimmten Schadstoff unter Idealbedingungen zu finden. Der erste Schritt hierzu sind Batchversuche, wie sie in dieser Arbeit beschrieben werden. 
     22Die Wirkung von Tensiden ist häufig sehr spezifisch. Sie wird zum Beispiel beeinflusst durch das  
     23Phasenverhalten des Tensids,  der Änderung von Grenzflächenspannung, Viskosität und Fließverhalten,  
     24der Anpassung an Grundwasser- und Bodenparameter (pH-Wert, Salinität, Bodenart) und den  
     25Sorptionseigenschaften. Das heißt also, dass eine bereits erfolgreich eingesetzte Tensidlösung zur  
     26Sanierung von Stoff A, nicht unbedingt erfolreich bei der Sanierung von Stoff B ist, oder dass bei  
     27einer Sanierung von Stoff A unter anderen Randbedingungen dieselbe Erfolgsrate zu erwarten ist. Die  
     28Waschlösung muss immer speziell auf den konkreten Einsatz zugeschnitten werden. Unabhängig von den  
     29Randbedingungen ist der erste Schritt immer, eine optimale Tensidlösung für einen bestimmten  
     30Schadstoff unter Idealbedingungen zu finden. Der erste Schritt hierzu sind Batchversuche, wie sie  
     31in dieser Arbeit beschrieben werden. 
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    13 Urspünglich wurden die tensidbasierten Verfahren nicht in der Umwelttechnik, sondern in der Erdölindustrie entwickelt mit dem Ziel die Erdölförderung bei schwindenden Primärvorkommen zu optimieren. Die entwickelten Methoden wurden später auf die Sanierung von Boden- und Grundwsserverunreinigungen angepasst. Daher ist die Anwendung von Tensidspülungen im Umweltbereich noch ein relativ junges Verfahren. Praktische Erfahrungen gibt es bisher vor allem in den USA, in Europa wurden bisher nur wenige Feldversuche durchgeführt. \cite{Danzer}. Für Mischungen verschieder Schadstoffe ist es schwieriger als für Einzelstoffe ein geeignetes Tensidsytem zu entwickeln. Im Allgemeinen ist aber mit einer sehr hohen Reinigungsleistung zu rechnen. 
     33Urspünglich wurden die tensidbasierten Verfahren nicht in der Umwelttechnik, sondern in der  
     34Erdölindustrie entwickelt mit dem Ziel die Erdölförderung bei schwindenden Primärvorkommen zu  
     35optimieren. Die entwickelten Methoden wurden später auf die Sanierung von Boden- und  
     36Grundwsserverunreinigungen angepasst. Daher ist die Anwendung von Tensidspülungen im Umweltbereich  
     37noch ein relativ junges Verfahren. Praktische Erfahrungen gibt es bisher vor allem in den USA, in  
     38Europa wurden bisher nur wenige Feldversuche durchgeführt. \cite{Danzer}. Für Mischungen  
     39verschieder Schadstoffe ist es schwieriger als für Einzelstoffe ein geeignetes Tensidsytem zu  
     40entwickeln. Im Allgemeinen ist aber mit einer sehr hohen Reinigungsleistung zu rechnen. 
    1441 
    1542 
    …… 
    1744\section{Zielsetzung der Arbeit} 
    1845 
    19 Ziel der durchgeführten Versuche war es, ein für die Solubilisierung von Schwefelkohlenstoff optimiertes Tensidsystem zu finden, unter Berücksichtigung des Einflusses von ein- und zweiwertigen Salzen. Das heißt ein System, das eine möglichst große Menge Schadstoff löst ohne ihn zu mobilisieren, bei gleichzeitig niedriger Viskosität und hoher Stabilität. Die hier erzielten Ergebnisse sollten als Grundlage für spätere Säulenversuche dienen. 
     46Ziel der durchgeführten Versuche war es, ein für die Solubilisierung von Schwefelkohlenstoff  
     47optimiertes Tensidsystem zu finden, unter Berücksichtigung des Einflusses von ein- und zweiwertigen  
     48Salzen. Das heißt ein System, das eine möglichst große Menge Schadstoff löst ohne ihn zu  
     49mobilisieren, bei gleichzeitig niedriger Viskosität und hoher Stabilität. Die hier erzielten  
     50Ergebnisse sollten als Grundlage für spätere Säulenversuche dienen. 
    2051 
    21 Um das Ziel zu erreichen wurden drei aufeinander aufbauende Batchversuchsreihen durchgeführt. Dabei wurden zunächst aus 15 getesteten ionischen und nichtionischen Tensiden diejenigen ausgewählt, die bei festgelegtem Tensid- und Salzgehalt die höchste Solubilisierungsrate zeigten. Mit diesen wurde dann eine Verdünnungsreihe mit variablem Tensidgehalt erstellt um die optimale Tensidkonzentration zu finden. In einer dritten Versuchsreihe wurde die optimale Salzkonzentration von ein- und zweiwertigen Salzen bestimmt. Hierzu wurde die zuvor bestimmte optimale Tensidkonzentration konstant gehalten und die Salzkonzentration variiert. 
     52Um das Ziel zu erreichen wurden drei aufeinander aufbauende Batchversuchsreihen durchgeführt. Dabei  
     53wurden zunächst aus 15 getesteten ionischen und nichtionischen Tensiden diejenigen ausgewählt, die  
     54bei festgelegtem Tensid- und Salzgehalt die höchste Solubilisierungsrate zeigten. Mit diesen wurde  
     55dann eine Verdünnungsreihe mit variablem Tensidgehalt erstellt um die optimale Tensidkonzentration  
     56zu finden. In einer dritten Versuchsreihe wurde die optimale Salzkonzentration von ein- und  
     57zweiwertigen Salzen bestimmt. Hierzu wurde die zuvor bestimmte optimale Tensidkonzentration  
     58konstant gehalten und die Salzkonzentration variiert. 
    2259 
    2360 
    …… 
    2562\section{Vorgehensweise} 
    2663 
    27 %Um die Phasentrennung besser beobachten zu können und eine photometrische Bestimmung zu ermöglichen, wurde der Schwefelkohlenstoff mit dem roten Farbstoff Oilred angefärbt. 
    28 Aufgrund der Explosionsgefährlichkeit des untersuchten Schadstoffs Schwefelkohlenstoff wurden alle Versuche in einem Ex-Schutzlabor durchgeführt.  
     64%Um die Phasentrennung besser beobachten zu können und eine photometrische Bestimmung zu  
     65%ermöglichen, wurde der Schwefelkohlenstoff mit dem roten Farbstoff Oilred angefärbt. 
    2966 
    30 Die einzelnen Versuchsreihen wurden zunächst sorgfältig vorbereitet und weitgehend auch Formblätter erstellt, um die Arbeit im Labor übersichtlicher zu gestalten. Vorbereitend wurden zunächst Tensidlösungen und Salzlösungen in passender Konzentration bzw. als Stammlösung zur Weiterverdünnung hergestellt, da vor allem die Tenside Zeit brauchten um sich vollständig zu lösen. Aus den Tensid- und Salzlösungen,  bidestilliertem Wasser und dem angefärbten Schwefelkohlenstoff wurden dann die Batchansätze hergestellt. Aufgrund der hohen Flüchtigkeit von CS$_{2}$ erfolgte die Zugabe sowie später die Probenahme nur mit gasdichten Spritzen über gasdichte PTFE-Ventile (Mininert, Valco). 
     67Aufgrund der Explosionsgefährlichkeit des untersuchten Schadstoffs Schwefelkohlenstoff wurden alle  
     68Versuche in einem Ex-Schutzlabor durchgeführt.  
    3169 
    32 Die Messung von Dichte, Oberflächenspannung und Volumen der leichten Phase wurde ebenfalls im Exschutzlabor des VEGAS durchgeführt. Die HPLC-Messung zur Konzentrationsbestimmung wurde durch das Laborpersonal im VEGAS-Labor vorgenommen. 
     70Die einzelnen Versuchsreihen wurden zunächst sorgfältig vorbereitet und weitgehend auch Formblätter  
     71erstellt, um die Arbeit im Labor übersichtlicher zu gestalten. Vorbereitend wurden zunächst  
     72Tensidlösungen und Salzlösungen in passender Konzentration bzw. als Stammlösung zur  
     73Weiterverdünnung hergestellt, da vor allem die Tenside Zeit brauchten um sich vollständig zu lösen.  
     74Aus den Tensid- und Salzlösungen,  bidestilliertem Wasser und dem angefärbten Schwefelkohlenstoff  
     75wurden dann die Batchansätze hergestellt. Aufgrund der hohen Flüchtigkeit von CS$_{2}$ erfolgte die  
     76Zugabe sowie später die Probenahme nur mit gasdichten Spritzen über gasdichte PTFE-Ventile  
     77(Mininert, Valco). 
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     79Die Messung von Dichte, Oberflächenspannung und Volumen der leichten Phase wurde ebenfalls im  
     80Exschutzlabor des VEGAS durchgeführt. Die HPLC-Messung zur Konzentrationsbestimmung wurde durch das  
     81Laborpersonal im VEGAS-Labor vorgenommen. 
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    3483 

  • studiarbeit/Experimentelle.tex

    r83 r87  
    44\section{Batchversuche} 
    55 
    6 Batchversuche sind stark vereinfachte Modelle und simulieren die Idealbedingungen für eine bestimmte Reaktion in einem abgeschlossenen System. Die Ansätze erfolgen in einem geschlossenen Gefäß. Externe Einflüsse werden weitgehend ausgeblendet, da nur die einzelnen Chemikalien (hier Tensid, Schadstoff, Wasser und Salz) gemischt werden. Die Mischungsanteile der Ansätze werden während der Gleichgewichtseinstellung der Reaktion nicht verändert und auch die Temperatur wird konstant gehalten. 
    7 Batchversuche bieten den Vorteil, zunächst alle äußeren Einflüsse auszublenden. So lassen sich komplexe Vorgänge schrittweise betrachten und verstehen. Es können nach und nach verschiedene Einflussgrößen weitgehend unabhängig  voneinander untersucht werden. So wurde hier zunächst die allgemeine Eignung verschiedener Tenside untersucht, als zweites die optimale Tensidkonzentration bei ansonsten festen Massenanteilen für ausgewählte Tenside bestimmt und schließlich für ein Tensid der Einfluss der Salinität untersucht. Die Resultate werden zur Auswahl von geeigneten Tensiden zur die Sanierung der  Schwefelkohlenstoffkontamination benötigt. Darüber hinaus schaffen sie aber auch eine Grundlage zum Verständnis der bei der Sanierung im Untergrund relevanten Prozesse. 
    8 Batchversuche stellen die Grundlage für alle weiteren Versuche dar, wenngleich die  Ergebnisse die aus Batchversuchen erhalten werden nicht eins zu eins auf die Sanierung eines Grundwasserleiters übertragen werden. Dies liegt daran, dass der Einfluss von Strömung und Grundwasserchemie, sowie die Wechselwirkung mit der Bodenmatrix nicht in Batchversuche dargestellt werden können. Lediglich der Einfluss einer erniedrigten Temperatur lässt sich, mit allerdings entsprechendem Mehraufwand betrachten. Diese weiteren Einflüsse können dann, aufbauend auf das durch die Batchversuche geschaffenen Basiswissen, zum Beispiel mit Säulenversuchen untersucht werden. 
     6Batchversuche sind stark vereinfachte Modelle und simulieren die Idealbedingungen für eine  
     7bestimmte Reaktion in einem abgeschlossenen System. Die Ansätze erfolgen in einem geschlossenen  
     8Gefäß. Externe Einflüsse werden weitgehend ausgeblendet, da nur die einzelnen Chemikalien (hier  
     9Tensid, Schadstoff, Wasser und Salz) gemischt werden. Die Mischungsanteile der Ansätze werden  
     10während der Gleichgewichtseinstellung der Reaktion nicht verändert und auch die Temperatur wird  
     11konstant gehalten. 
     12Batchversuche bieten den Vorteil, zunächst alle äußeren Einflüsse auszublenden. So lassen sich  
     13komplexe Vorgänge schrittweise betrachten und verstehen. Es können nach und nach verschiedene  
     14Einflussgrößen weitgehend unabhängig  voneinander untersucht werden. So wurde hier zunächst die  
     15allgemeine Eignung verschiedener Tenside untersucht, als zweites die optimale Tensidkonzentration  
     16bei ansonsten festen Massenanteilen für ausgewählte Tenside bestimmt und schließlich für ein Tensid  
     17der Einfluss der Salinität untersucht. Die Resultate werden zur Auswahl von geeigneten Tensiden zur  
     18die Sanierung der  Schwefelkohlenstoffkontamination benötigt. Darüber hinaus schaffen sie aber auch  
     19eine Grundlage zum Verständnis der bei der Sanierung im Untergrund relevanten Prozesse. 
     20Batchversuche stellen die Grundlage für alle weiteren Versuche dar, wenngleich die  Ergebnisse die  
     21aus Batchversuchen erhalten werden nicht eins zu eins auf die Sanierung eines Grundwasserleiters  
     22übertragen werden. Dies liegt daran, dass der Einfluss von Strömung und Grundwasserchemie, sowie  
     23die Wechselwirkung mit der Bodenmatrix nicht in Batchversuche dargestellt werden können. Lediglich  
     24der Einfluss einer erniedrigten Temperatur lässt sich, mit allerdings entsprechendem Mehraufwand  
     25betrachten. Diese weiteren Einflüsse können dann, aufbauend auf das durch die Batchversuche  
     26geschaffenen Basiswissen, zum Beispiel mit Säulenversuchen untersucht werden. 
    927 
    1028 
    …… 
    1331\subsection{Schwefelkohlenstoff} 
    1432 
    15 Schwefelkohlenstoff mit der Summenformel $CS_2$ und der molaren Masse 76,13 g/mol ist eine farblose Flüssikeit. In Reinform ist sie geruchsneutral, aufgrund von Verunreinigungen jedoch häufig unangenehm richend. Der Schmelzpunkt liegt bei -111,6 °C der Siedepunkt bei 46,5 °C.  Der Stoff ist leicht entzündlich und bei einem Volumenanteil in Luft von 1\% - 60\% auch explosiv. Wegen des hohen Dampfdrucks von 398 hPa ist er leicht flüchtig, wobei die Dämpfe schwerer sind als Luft. Die Dichte beträgt 1,264 g/L bei 20°C. Schwefelkohlenstoff gehört zu den DNAPLs. Die maximale Löslichkeit in Wasser ist mit 2,1 g/L bei 20°C sehr gering. 
    16  
    17 Schwefelkohlenstoff ist nach dem Gesetz zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Chemikaliengesetz, ChemG) ein gesundheitsschädlicher und umweltgefährlicher Stoff. %Für den Umgang gelten die R-Sätze R11 - 36, 38 - 48, 23,62,63 und die S-Sätze S16, 33, 36, 37 - 45 der Gefahrstoffverordnung. 
    18  Nach der Verwaltungsvorschrift wassergefährdenter Stoffe (VwVwS) ist Schwefelkohlenstoff in Kategorie 2, wassergefährdend eingestuft. 
    19  
    20 Schwefelkohlenstoff ist giftig, er reizt Haut und Schleimhäute und gilt als fortpflanzungsgefährdend. Die Aufnahme erfolgt leicht über die Atemwege und die Haut.  
     33Schwefelkohlenstoff mit der Summenformel $CS_2$ und der molaren Masse 76,13 g/mol ist eine farblose  
     34Flüssikeit. In Reinform ist sie geruchsneutral, aufgrund von Verunreinigungen jedoch häufig  
     35unangenehm richend. Der Schmelzpunkt liegt bei -111,6 °C der Siedepunkt bei 46,5 °C.  Der Stoff ist  
     36leicht entzündlich und bei einem Volumenanteil in Luft von 1\% - 60\% auch explosiv. Wegen des  
     37hohen Dampfdrucks von 398 hPa ist er leicht flüchtig, wobei die Dämpfe schwerer sind als Luft. Die  
     38Dichte beträgt 1,264 g/L bei 20°C. Schwefelkohlenstoff gehört zu den DNAPLs. Die maximale  
     39Löslichkeit in Wasser ist mit 2,1 g/L bei 20°C sehr gering. 
     40 
     41Schwefelkohlenstoff ist nach dem Gesetz zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Chemikaliengesetz,  
     42ChemG) ein gesundheitsschädlicher und umweltgefährlicher Stoff. %Für den Umgang gelten die R-Sätze  
     43R11 - 36, 38 - 48, 23,62,63 und die S-Sätze S16, 33, 36, 37 - 45 der Gefahrstoffverordnung. 
     44 Nach der Verwaltungsvorschrift wassergefährdenter Stoffe (VwVwS) ist Schwefelkohlenstoff in  
     45Kategorie 2, wassergefährdend eingestuft. 
     46 
     47Schwefelkohlenstoff ist giftig, er reizt Haut und Schleimhäute und gilt als  
     48fortpflanzungsgefährdend. Die Aufnahme erfolgt leicht über die Atemwege und die Haut.  
    2149\cite{Merck} 
    22 Schwefelkohlenstoff ist relativ gut biologisch abbaubar (80\% in 28 Tagen) und aufgrund des eher mäßig hohen $log P_ow$ ist nicht mit einer starken Bioakkumulation, also der Anreicherung im Organismus, zu rechnen. \cite{Hedinger} 
    23  
    24 Verwendung findet Schwefelkohlenstoff in großen Mengen in der Herstellung von Cellulosefasern, als Lösemittel für Fette und in der tertiären Erdölförderung. 
     50Schwefelkohlenstoff ist relativ gut biologisch abbaubar (80\% in 28 Tagen) und aufgrund des eher  
     51mäßig hohen $log P_ow$ ist nicht mit einer starken Bioakkumulation, also der Anreicherung im  
     52Organismus, zu rechnen. \cite{Hedinger} 
     53 
     54Verwendung findet Schwefelkohlenstoff in großen Mengen in der Herstellung von Cellulosefasern, als  
     55Lösemittel für Fette und in der tertiären Erdölförderung. 
    2556 
    2657\subsection{Salze} 
    2758 
    28 Es wurden zwei unterschiedliche Salze verwendet. Zum einen das bivalente Salz Calciumchlorid($CaCl_2$) und zum anderen das monovalente Salz Natriumchlorid ($NaCl$).  
    29  
    30 Die Zugabe von Salz setzt die elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen Tensid und Wasser herab. Nach der Debye-Hückel-Theorie werden die aktiven Zentren der Tensidmoleküle von den umgekehrt geladenen Ionen umgeben. Dadurch wird deren Ladung gegenüber den Wassermolekülen abgeschirmt. Als Effekt werden weniger Wassermoleküle zur Interaktion mit dem Tensid benötigt. Man sagt, die Aktivität des Lösungsmittels (Wasser) nimmt zu und damit steigt das Lösungsvermögen. Die Theorie sagt weiter, dass der Logarithmus der Löslichkeit proportional der Wurzel der Ionenstärke ist. Das heißt je größer die Ionenstärke, umso mehr wird das Lösungsvermögen gesteigert. %cite\Saunders %cite\Young 
    31  
    32 Bei weiter steigender Salzkonzentration kehrt sich der Effekt allerdings um, die Löslichkeit nimmt wieder ab. Dies kann man sich so vorstellen, dass sich keine weiteren Ionen mehr um die Tenside anlagern können und daher verstärkt mit dem Lösungsmittel (Wasser) in Wechselwirkung treten. Dadurch stehen nun weniger ''freie'' Wassermoleküle zur Verfügung und die Aktivität des Lösungsmittels sinkt. Dies kann bis zum Ausfallen der Tensidmoleküle aus der Lösung führen.  
    33  
    34  
    35 Der Bereich in dem die Löslichkeit durch ein Salz beeinflusst werden kann, wird als Salzfenster bezeichet. Die veränderte Löslichkeit lässt sich auch durch die Änderung des HLB-Wertes ausdrücken. Dieser nimmt bei steigender Salzkonzentration ab. Ein niedriger HLB-Wert bedeutet, dass sich das Tensid besser im unpolaren löst. Es bilden sich also mit steigendem Salzgehalt zunehmend inverse Mizellen (siehe Abbildung 3.1).  
     59Es wurden zwei unterschiedliche Salze verwendet. Zum einen das bivalente Salz  
     60Calciumchlorid($CaCl_2$) und zum anderen das monovalente Salz Natriumchlorid ($NaCl$).  
     61 
     62Die Zugabe von Salz setzt die elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen Tensid und Wasser herab.  
     63Nach der Debye-Hückel-Theorie werden die aktiven Zentren der Tensidmoleküle von den umgekehrt  
     64geladenen Ionen umgeben. Dadurch wird deren Ladung gegenüber den Wassermolekülen abgeschirmt. Als  
     65Effekt werden weniger Wassermoleküle zur Interaktion mit dem Tensid benötigt. Man sagt, die  
     66Aktivität des Lösungsmittels (Wasser) nimmt zu und damit steigt das Lösungsvermögen. Die Theorie  
     67sagt weiter, dass der Logarithmus der Löslichkeit proportional der Wurzel der Ionenstärke ist. Das  
     68heißt je größer die Ionenstärke, umso mehr wird das Lösungsvermögen gesteigert. %cite\Saunders  
     69%cite\Young 
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     71Bei weiter steigender Salzkonzentration kehrt sich der Effekt allerdings um, die Löslichkeit nimmt  
     72wieder ab. Dies kann man sich so vorstellen, dass sich keine weiteren Ionen mehr um die Tenside  
     73anlagern können und daher verstärkt mit dem Lösungsmittel (Wasser) in Wechselwirkung treten.  
     74Dadurch stehen nun weniger ''freie'' Wassermoleküle zur Verfügung und die Aktivität des  
     75Lösungsmittels sinkt. Dies kann bis zum Ausfallen der Tensidmoleküle aus der Lösung führen.  
     76 
     77 
     78Der Bereich in dem die Löslichkeit durch ein Salz beeinflusst werden kann, wird als Salzfenster  
     79bezeichet. Die veränderte Löslichkeit lässt sich auch durch die Änderung des HLB-Wertes ausdrücken.  
     80Dieser nimmt bei steigender Salzkonzentration ab. Ein niedriger HLB-Wert bedeutet, dass sich das  
     81Tensid besser im unpolaren löst. Es bilden sich also mit steigendem Salzgehalt zunehmend inverse  
     82Mizellen (siehe Abbildung 3.1).  
    3683 
    3784\begin{figure}[h] 
    …… 
    4390 
    4491 
    45 %Initial salting in at low concentrations is explained by the Debye-Huckel theory. Proteins are surrounded by the salt counter ions (ions of opposite net charge) and this screening results in decreasing electrostatic free energy of the protein and increasing activity of the solvent, which in turn, leads to increasing solubility. This theory predicts the logarithm of solubility to be proportional to the square root of the ionic strength. http://www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech-Environ/PRECIP/precpsalt.html  
    46 %In effect, this means that less water molecules are required to interact with the protein surface and the concentration of "free" water is increased. We say that the "activity" of the water has increased. The net effect is that the protein becomes more soluble.  
    47 %At higher concentrations of salt we see the reverse effect, "salting-out". What's happening now is that all the binding sites on the protein surface for the salt ions have become occupied and so the ions begin to interact with the solvent. The concentration of "free" solvent molecules decreases as they are used to solvate the salt ions. Protein molecules therefore move closer together and begin to interact with one another via the hydrophobic or charged patches on their surfaces. At some salt concentration (which depends on the salt and the size/charge characteristics of the protein), the protein molecules aggregate and come out of solution. http://www.madsci.org/posts/archives/2008-04/1208150541.Bc.r.html 
     92%Initial salting in at low concentrations is explained by the Debye-Huckel theory. Proteins are  
     93%surrounded by the salt counter ions (ions of opposite net charge) and this screening results in  
     94%decreasing electrostatic free energy of the protein and increasing activity of the solvent, which  
     95%in turn, leads to increasing solubility. This theory predicts the logarithm of solubility to be  
     96%proportional to the square root of the ionic strength.  
     97%http://www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech-Environ/PRECIP/precpsalt.html  
     98%%In effect, this means that less water molecules are required to interact with the protein surface  
     99%and the concentration of "free" water is increased. We say that the "activity" of the water has  
     100%increased. The net effect is that the protein becomes more soluble.  
     101%%At higher concentrations of salt we see the reverse effect, "salting-out". What's happening now is  
     102%that all the binding sites on the protein surface for the salt ions have become occupied and so the  
     103%ions begin to interact with the solvent. The concentration of "free" solvent molecules decreases as  
     104%they are used to solvate the salt ions. Protein molecules therefore move closer together and begin  
     105%to interact with one another via the hydrophobic or charged patches on their surfaces. At some salt  
     106%concentration (which depends on the salt and the size/charge characteristics of the protein), the  
     107%protein molecules aggregate and come out of solution.  
     108%http://www.madsci.org/posts/archives/2008-04/1208150541.Bc.r.html 
    48109 
    49110\subsection{Verwendete Tenside} 
    50111 
    51 Für ein erstes Screening wurden 15 verschiedene nicht-ionische und anionische Tenside, welche nachfolgend mit den wichtigsten Parametern aufgelistet sind untersuht.Kationische Tenside wurden aufgrund ihres generell geringen Lösungsvermögens und ihrer erhöhten Affinität zur Sorption an negativ geladene Bodenteilchen nicht eingesetzt. 
     112Für ein erstes Screening wurden 15 verschiedene nicht-ionische und anionische Tenside, welche  
     113nachfolgend mit den wichtigsten Parametern aufgelistet sind untersuht.Kationische Tenside wurden  
     114aufgrund ihres generell geringen Lösungsvermögens und ihrer erhöhten Affinität zur Sorption an  
     115negativ geladene Bodenteilchen nicht eingesetzt. 
    52116 
    53117 
    …… 
    86150\subsection{Material} 
    87151 
    88 Die Batchansätze der verschiedenen Versuchsreihen erfolgten in unterschiedlichen Vials aus Klarglas mit jeweils passendem Schraubverschluss mit Mininert-Ventil. Für den ersten Versuch, das Screening der Tenside, wurden 40 ml-Vials mit flachem Boden und einem Durchmesser von rund 26 mm verwendet, die mit insgesamt 20 ml Chemikalien gefüllt wurden. Problematisch war hier zum einen das große Volumen und  der somit hohe Chemikalienverbrauch und zum anderen, die geringe Höhe im Verhältnis zum Volumen, wodurch es schwierig war, die Trennung der Phasen exakt zu dokumentieren. Für den zweiten Versuch wurden Vials mit einem Volumen von 25 ml und einem Durchmesser von nur rund einem Zentimeter verwendet. Auch hier trat wieder das Problem auf, das in den nicht vollständig gefüllten Vials ein großer Gasraum vorhanden war. Der flüchtige Schwefelkohlenstoff diffundiert zu einem nicht bekannten Teil in diese Gasphase und verändert so das Phasengleichgewicht. Daher wurden in den weiteren Versuchen noch kleinere Vials mit nur 15 ml Volumen und einem Durchmesser von rund einem Zentimeter verwendet und diese nahezu randvoll befüllt. 
    89 Für nötige Verdünnungsschritte vor der Konzentrationsbestimmung wurden wieder 40 ml-Vials verwendet. Diese wurden mit einem PTFE-beschichteten Septum und Schraubkappe verschlossen. 
    90 Die Zugabe der Chemikalien in die Vials und die Probenentnahme wurde mit gasdichten Hamilton-Glasspritzen durchgeführt. Da die Vials entlüftet werden mussten um Überdruck bei der Zugabe des Schwefelkohlenstoffs bzw. Unterdruck bei der Probenahme zu verhindern wurde zusätzlich  eine zweite Kanüle mit nur 0,4 mm Durchmesser zur Belüftung verwendet. Um ein Steckenbleiben im Hals der Mininert-Ventile zu verhindern, wurden diese feinen Kanülen vorher mit einem Schleifstein abgerundet. 
     152Die Batchansätze der verschiedenen Versuchsreihen erfolgten in unterschiedlichen Vials aus Klarglas  
     153mit jeweils passendem Schraubverschluss mit Mininert-Ventil. Für den ersten Versuch, das Screening  
     154der Tenside, wurden 40 ml-Vials mit flachem Boden und einem Durchmesser von rund 26 mm verwendet,  
     155die mit insgesamt 20 ml Chemikalien gefüllt wurden. Problematisch war hier zum einen das große  
     156Volumen und  der somit hohe Chemikalienverbrauch und zum anderen, die geringe Höhe im Verhältnis  
     157zum Volumen, wodurch es schwierig war, die Trennung der Phasen exakt zu dokumentieren. Für den  
     158zweiten Versuch wurden Vials mit einem Volumen von 25 ml und einem Durchmesser von nur rund einem  
     159Zentimeter verwendet. Auch hier trat wieder das Problem auf, das in den nicht vollständig gefüllten  
     160Vials ein großer Gasraum vorhanden war. Der flüchtige Schwefelkohlenstoff diffundiert zu einem  
     161nicht bekannten Teil in diese Gasphase und verändert so das Phasengleichgewicht. Daher wurden in  
     162den weiteren Versuchen noch kleinere Vials mit nur 15 ml Volumen und einem Durchmesser von rund  
     163einem Zentimeter verwendet und diese nahezu randvoll befüllt. 
     164Für nötige Verdünnungsschritte vor der Konzentrationsbestimmung wurden wieder 40 ml-Vials  
     165verwendet. Diese wurden mit einem PTFE-beschichteten Septum und Schraubkappe verschlossen. 
     166Die Zugabe der Chemikalien in die Vials und die Probenentnahme wurde mit gasdichten  
     167Hamilton-Glasspritzen durchgeführt. Da die Vials entlüftet werden mussten um Überdruck bei der  
     168Zugabe des Schwefelkohlenstoffs bzw. Unterdruck bei der Probenahme zu verhindern wurde zusätzlich   
     169eine zweite Kanüle mit nur 0,4 mm Durchmesser zur Belüftung verwendet. Um ein Steckenbleiben im  
     170Hals der Mininert-Ventile zu verhindern, wurden diese feinen Kanülen vorher mit einem Schleifstein  
     171abgerundet. 
    91172 
    92173 
    93174\section{Messmethoden} 
    94175 
    95 Um beurteilen zu können, wie viel des vorgelegten Schwefelkohlenstoffs in die leichte Phase partitionierte, wurde das Volumen der leichten Phase bestimmt. Hierzu wurden mit einem Höhenanreißer jeweils die Höhe der unteren Phasengrenze (Grenzfläche schwere Phase - leichte Phase) und der oberen Phasengrenze (Grenzfläche leichte Phase - Luft) gemessen. Zudem musste der Durchmesser der Vials bestimmt werden. Dies erfolgte für den ersten Versuch durch abschätzen des Innendurchmesser durch messen des Außendurchmessers der Vials mit einer Schieblehre. Für die 40 ml-Vials war dies, aufgrund des relativ großen Durchmessers, hinreichend genau. Die wesentlich schmaleren Vials der weiteren Versuche wurden mit Wasser kalibriert. Das heißt die Vials wurden bis zum Ende der Bodenrundung mit Wasser gefüllt und die Höhe des Wasserspiegels mit dem Höhenanrei?er gemessen. Dann wurde ein definiertes Volumen Wasser mit der Mikroliterspritze zugegeben, das Vial zur Dichtekontrolle gewogen, und wieder die Höhe des Wasserspiegels gemessen. Aus der Differenz der gemessenen Höhen und dem zugegeben Volumen lässt sich aus der Formel für das Zylindervolumen der Innendurchmesser der Vials berechnen. Dies wurde mit je drei Vials eines Types durchgeführt und der Mittelwert der so bestimmten Durchmesser als Kalibrationsergebniss erhalten. 
    96 Mit dem Durchmesser aus der Kalibrierung und der gemessenen Phasenhöhe kann nun das Volumen der leichten Phase  wiederum über die Zylinderformel bestimmt werden. 
    97  
    98  
    99 Die Konzentrationsbestimmung des in der leichten Phase gelösten Schwefelkohlenstoffs wurde mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (engl. High Performance Liquid Chromatography = HPLC) durchgeführt und mittels UV-VIS-Detektor bei einer Wellenlänge von 315 nm detektiert. Aufgrund der hohen Konzentration mussten die Proben verdünnt werden, damit die Messung im lineraren Bereich der HPLC zu blieb. Um gleichzeitig den Einfluss der Dichtekontraktion auf die Messung zu reduzieren und den Einfluss des Tensids auf die Laufzeit klein zu halten, wurde um den Faktor 100 mit Methanol verdünnt. 
    100  
    101  
    102 Die Dichte der Proben wurde bestimmt durch wiegen eines definierten Probevolumens. Hierzu wurden 3,5 ml-Gläschen mit Gummistopfen zuerst leer gewogen, dann 2 ml der leichten Phase der Probe mittels einer Mikroliterspritze in die Gläschen überführt und wieder gewogen. Aus der Massendifferenz und dem zugegebenen Volumen lässt sich dann die Dichte berechnen:  Dichte [g/mL] = Masse [g] / Volumen [ml]. 
    103  
    104  
    105 Die Messung der Oberflächenspannung wurde mit einem Blasendrucktensiometer (BPA-1P, Sinterface) durchgeführt. Das Gerät bietet einen Schnelltest, bei dem innerhalb von rund fünf Minuten eine komplette Messkurve über verschiedene Blasen-Lebensdauern aufgenommen werden kann. Allerdings wurde hier keine komplette Messkurve aufgezeichnet, sondern der Versuch abgebrochen, sobald sich das Messergebnis einem konstanten Wert annährte. Der zuletzt gemessene, niedrigste Wert wurde dann als Ergebnis vermerkt.  
    106  
    107  
    108 Die Viskosität wurde mit Hilfe eines Mikro-Ubbelohde-Viskosimeters (von SI-Analytics) gemessen. Hierbei wird die Zeit gemessen, die die Probe benötigt um eine dünne Kapillare zu durchströmen. Der kinematische Viskositätskoeffizient $\nu$ ergibt sich dann aus der Kapillarkonstante k mal der gemessenen Zeit t.  
    109 Um auch den dynamischen Viskositätskoeffizienten $\eta$ zu erhalten, wird die Dichte $\rho$ der Probe mit dem kinematische Viskositätskoeffizient multipliziert.  
     176Um beurteilen zu können, wie viel des vorgelegten Schwefelkohlenstoffs in die leichte Phase  
     177partitionierte, wurde das Volumen der leichten Phase bestimmt. Hierzu wurden mit einem  
     178Höhenanreißer jeweils die Höhe der unteren Phasengrenze (Grenzfläche schwere Phase - leichte Phase)  
     179und der oberen Phasengrenze (Grenzfläche leichte Phase - Luft) gemessen. Zudem musste der  
     180Durchmesser der Vials bestimmt werden. Dies erfolgte für den ersten Versuch durch abschätzen des  
     181Innendurchmesser durch messen des Außendurchmessers der Vials mit einer Schieblehre. Für die 40  
     182ml-Vials war dies, aufgrund des relativ großen Durchmessers, hinreichend genau. Die wesentlich  
     183schmaleren Vials der weiteren Versuche wurden mit Wasser kalibriert. Das heißt die Vials wurden bis  
     184zum Ende der Bodenrundung mit Wasser gefüllt und die Höhe des Wasserspiegels mit dem Höhenanrei?er  
     185gemessen. Dann wurde ein definiertes Volumen Wasser mit der Mikroliterspritze zugegeben, das Vial  
     186zur Dichtekontrolle gewogen, und wieder die Höhe des Wasserspiegels gemessen. Aus der Differenz der  
     187gemessenen Höhen und dem zugegeben Volumen lässt sich aus der Formel für das Zylindervolumen der  
     188Innendurchmesser der Vials berechnen. Dies wurde mit je drei Vials eines Types durchgeführt und der  
     189Mittelwert der so bestimmten Durchmesser als Kalibrationsergebniss erhalten. 
     190Mit dem Durchmesser aus der Kalibrierung und der gemessenen Phasenhöhe kann nun das Volumen der  
     191leichten Phase  wiederum über die Zylinderformel bestimmt werden. 
     192 
     193 
     194Die Konzentrationsbestimmung des in der leichten Phase gelösten Schwefelkohlenstoffs wurde mittels  
     195Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (engl. High Performance Liquid Chromatography = HPLC)  
     196durchgeführt und mittels UV-VIS-Detektor bei einer Wellenlänge von 315 nm detektiert. Aufgrund der  
     197hohen Konzentration mussten die Proben verdünnt werden, damit die Messung im lineraren Bereich der  
     198HPLC zu blieb. Um gleichzeitig den Einfluss der Dichtekontraktion auf die Messung zu reduzieren und  
     199den Einfluss des Tensids auf die Laufzeit klein zu halten, wurde um den Faktor 100 mit Methanol  
     200verdünnt. 
     201 
     202 
     203Die Dichte der Proben wurde bestimmt durch wiegen eines definierten Probevolumens. Hierzu wurden  
     2043,5 ml-Gläschen mit Gummistopfen zuerst leer gewogen, dann 2 ml der leichten Phase der Probe  
     205mittels einer Mikroliterspritze in die Gläschen überführt und wieder gewogen. Aus der  
     206Massendifferenz und dem zugegebenen Volumen lässt sich dann die Dichte berechnen:  Dichte [g/mL] =  
     207Masse [g] / Volumen [ml]. 
     208 
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     210Die Messung der Oberflächenspannung wurde mit einem Blasendrucktensiometer (BPA-1P, Sinterface)  
     211durchgeführt. Das Gerät bietet einen Schnelltest, bei dem innerhalb von rund fünf Minuten eine  
     212komplette Messkurve über verschiedene Blasen-Lebensdauern aufgenommen werden kann. Allerdings wurde  
     213hier keine komplette Messkurve aufgezeichnet, sondern der Versuch abgebrochen, sobald sich das  
     214Messergebnis einem konstanten Wert annährte. Der zuletzt gemessene, niedrigste Wert wurde dann als  
     215Ergebnis vermerkt.  
     216 
     217 
     218Die Viskosität wurde mit Hilfe eines Mikro-Ubbelohde-Viskosimeters (von SI-Analytics) gemessen.  
     219Hierbei wird die Zeit gemessen, die die Probe benötigt um eine dünne Kapillare zu durchströmen. Der  
     220kinematische Viskositätskoeffizient $\nu$ ergibt sich dann aus der Kapillarkonstante k mal der  
     221gemessenen Zeit t.  
     222Um auch den dynamischen Viskositätskoeffizienten $\eta$ zu erhalten, wird die Dichte $\rho$ der  
     223Probe mit dem kinematische Viskositätskoeffizient multipliziert.  
    110224 
    111225\begin{equation} 
    …… 
    114228\vspace{0,5cm} 
    115229 
    116 Diese Messmethode ist streng genommen nur für Newton'sche Fluide geeignet. Bei Tensiden ist jedoch häufig eine Abhängigkeit der Viskosität von den Scherkräften vorhanden. Da die Tenside hier aber verdünnt in Lösung vorlagen, wurden angenommen, dass sie sich newtoinsch verhalten. 
    117  
    118  
     230Diese Messmethode ist streng genommen nur für Newton'sche Fluide geeignet. Bei Tensiden ist jedoch  
     231häufig eine Abhängigkeit der Viskosität von den Scherkräften vorhanden. Da die Tenside hier aber  
     232verdünnt in Lösung vorlagen, wurden angenommen, dass sie sich newtoinsch verhalten. 
     233 
     234 

  • studiarbeit/Theoretische.tex

    r83 r87  
    44\section{Grundwasserkontaminationen} 
    55 
    6 Unterschieden nach der Art des Eintrags von Kontaminationen in Boden und Grundwasser können diese punktuell oder diffus auftreten. Ein typisches Beispiel für eine diffuse Quelle stellt zum Beispiel die Überdüngung landwirtschaftlicher Flächen dar. Sie führt zu einer flächenhaften Verschmutzung und ist nicht eindeutig einem Verursacher zuzuordnen. Typsche punktuelle Quellen sind Altstandorte, Altlasten oder Unfälle. Es gibt einen Eintrittspunkt (Quelle) von welchem aus sich eine Schadstoffahne im Abstrombereich des Gundwassers ausbildet.  
    7  
    8  
    9 Die Kontaminanten können grob in drei Klassen unterteilt werden: Stoffe die sich in Wasser lösen, Stoffe die sich nicht in Wasser lösen und eine kleinere Dichte haben (Light Non-Aqueous Phase Liquid, LNAPL), Stoffe die sich nicht in Wasser lösen und eine größere Dichte haben (Dense Non-Aqueous Phase Liquid, DNAPL).  
    10 Wasserlösliche Stoffe sind relativ unproblematisch da sie sich schnell verdünnen und in der Regel auch gut abbaubar sind. Auch die LNAPLs sind meist gut sanierbar, da sie durch die geringe Dichte auf dem Grundwasser aufschwimmen und somit in Oberflächennähe bleiben, wo sie gut erfasst werden können. Das größte Problem stellen die DNAPLs dar, zu denen auch der hier untersuchte Schadstoff gehört. 
    11  
    12  
    13 Gelangt ein Schadstoff in den Boden und das Grundwasser, verteilt er sich dort in horizontale und vertikale Richtung. Die Ausbreitung (Migration) ist abhängig von chemisch-physikalischen Prozessen wie Lösung im Grundwasser, Absorbtion/Desorbtion und Ionenaustausch mit der Bodenmatrix und physikalischen Reaktionen wie Sickerung, Advektion, Diffusion und Dispersion. Sickerung erfolgt bedingt durch die Schwerkraft , hauptsächlich in vertikale Richtung. Advektion ist die Ausbreitung in Richtung der Grundwasserströmung. Mit der Diffusion erfolgt eine Verteilung abhängig vom Konzentrationsgefälle des Stoffes. Die Dispersion beruht auf den unterschiedlichen Fließbahnen durch die Strucktur und Anordnung der Bodenpartikel und der damit verbundenen unterschiedlichen Fließgeschwindigkeit im Boden. Diese Prozesse sind zum einen bedingt durch stoffspeziefischen Größen wie Konzentration und Verteilung, Löslichkeit, Dichte und Viskosität, Mobilität und Flüchtigkeit, Reaktivität mit Wasser und anderen Stoffen, Langzeitverhalten und Stabilität. Zum anderen von den Randbedingungen die durch den Standort vorgegeben werden wie Geologie und Hydrologie. \cite{Lachler} 
    14  
    15  
    16 DNAPLs sinken aufgrund ihrer hohen Dichte unter den Grundwasserspiegel ab, wo sie sich durch ihre Hydrophobie zusammenlagern. Sind große Mengen von Schadstoff zusammengelagert, die vom Grundwasser überströmt werden spricht man von ''Pools''. Dies tritt dann auf, wenn die Migration durch eine undurchlässige Bodenschicht (z.B. Ton, Gips) unterbrochen wird. Im Gegensatz dazu stehen die ''Blops''. Das sind kleine Tröpfchen die sich aufgrund ihrer Hydropphobie  im Porenzentrum bilden und dort durch Kapillarkräfte festgehalten werden. Häufig sind sie über den Schwankungsbereich des Grundwasserspiegels verschmiert, man spricht dann von Residualsättigung. 
     6Unterschieden nach der Art des Eintrags von Kontaminationen in Boden und Grundwasser können diese  
     7punktuell oder diffus auftreten. Ein typisches Beispiel für eine diffuse Quelle stellt zum Beispiel  
     8die Überdüngung landwirtschaftlicher Flächen dar. Sie führt zu einer flächenhaften Verschmutzung  
     9und ist nicht eindeutig einem Verursacher zuzuordnen. Typsche punktuelle Quellen sind Altstandorte,  
     10Altlasten oder Unfälle. Es gibt einen Eintrittspunkt (Quelle) von welchem aus sich eine  
     11Schadstoffahne im Abstrombereich des Gundwassers ausbildet.  
     12 
     13 
     14Die Kontaminanten können grob in drei Klassen unterteilt werden: Stoffe die sich in Wasser lösen,  
     15Stoffe die sich nicht in Wasser lösen und eine kleinere Dichte haben (Light Non-Aqueous Phase  
     16Liquid, LNAPL), Stoffe die sich nicht in Wasser lösen und eine größere Dichte haben (Dense  
     17Non-Aqueous Phase Liquid, DNAPL).  
     18Wasserlösliche Stoffe sind relativ unproblematisch da sie sich schnell verdünnen und in der Regel  
     19auch gut abbaubar sind. Auch die LNAPLs sind meist gut sanierbar, da sie durch die geringe Dichte  
     20auf dem Grundwasser aufschwimmen und somit in Oberflächennähe bleiben, wo sie gut erfasst werden  
     21können. Das größte Problem stellen die DNAPLs dar, zu denen auch der hier untersuchte Schadstoff  
     22gehört. 
     23 
     24 
     25Gelangt ein Schadstoff in den Boden und das Grundwasser, verteilt er sich dort in horizontale und  
     26vertikale Richtung. Die Ausbreitung (Migration) ist abhängig von chemisch-physikalischen Prozessen  
     27wie Lösung im Grundwasser, Absorbtion/Desorbtion und Ionenaustausch mit der Bodenmatrix und  
     28physikalischen Reaktionen wie Sickerung, Advektion, Diffusion und Dispersion. Sickerung erfolgt  
     29bedingt durch die Schwerkraft , hauptsächlich in vertikale Richtung. Advektion ist die Ausbreitung  
     30in Richtung der Grundwasserströmung. Mit der Diffusion erfolgt eine Verteilung abhängig vom  
     31Konzentrationsgefälle des Stoffes. Die Dispersion beruht auf den unterschiedlichen Fließbahnen  
     32durch die Strucktur und Anordnung der Bodenpartikel und der damit verbundenen unterschiedlichen  
     33Fließgeschwindigkeit im Boden. Diese Prozesse sind zum einen bedingt durch stoffspeziefischen  
     34Größen wie Konzentration und Verteilung, Löslichkeit, Dichte und Viskosität, Mobilität und  
     35Flüchtigkeit, Reaktivität mit Wasser und anderen Stoffen, Langzeitverhalten und Stabilität. Zum  
     36anderen von den Randbedingungen die durch den Standort vorgegeben werden wie Geologie und  
     37Hydrologie. \cite{Lachler} 
     38 
     39 
     40DNAPLs sinken aufgrund ihrer hohen Dichte unter den Grundwasserspiegel ab, wo sie sich durch ihre  
     41Hydrophobie zusammenlagern. Sind große Mengen von Schadstoff zusammengelagert, die vom Grundwasser  
     42überströmt werden spricht man von ''Pools''. Dies tritt dann auf, wenn die Migration durch eine  
     43undurchlässige Bodenschicht (z.B. Ton, Gips) unterbrochen wird. Im Gegensatz dazu stehen die  
     44''Blops''. Das sind kleine Tröpfchen die sich aufgrund ihrer Hydropphobie  im Porenzentrum bilden  
     45und dort durch Kapillarkräfte festgehalten werden. Häufig sind sie über den Schwankungsbereich des  
     46Grundwasserspiegels verschmiert, man spricht dann von Residualsättigung. 
    1747 
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    …… 
    2454\end{figure} 
    2555 
    26 Trotz seiner geringen Wasserlöslichkeit, löst sich der Schadstoff im Grundwasser langsam auf und kann so zur Verschmutzung großer Wassermengen führen. Bedingt durch die Strömung in einem Grundwasserleiter bildet sich dann eine Schadstofffahne aus. Die Konzentrationen in der Schadstoffahne überschreiten häufig gesetzliche Grenzwerte zum Beispiel der Trinkwasserverordnung und das über einen oft unüberschaubaren Zeitraum hinweg, da das Reservoir groß und der Abbau oder die Verdünnung auf ein unschädliches Maß sehr klein ist. Daher stellen sie eine potentielle langfristige Gefahr da und müssen mit Hilfe technischer Maßnahmen beseitigt werden. 
     56Trotz seiner geringen Wasserlöslichkeit, löst sich der Schadstoff im Grundwasser langsam auf und  
     57kann so zur Verschmutzung großer Wassermengen führen. Bedingt durch die Strömung in einem  
     58Grundwasserleiter bildet sich dann eine Schadstofffahne aus. Die Konzentrationen in der  
     59Schadstoffahne überschreiten häufig gesetzliche Grenzwerte zum Beispiel der Trinkwasserverordnung  
     60und das über einen oft unüberschaubaren Zeitraum hinweg, da das Reservoir groß und der Abbau oder  
     61die Verdünnung auf ein unschädliches Maß sehr klein ist. Daher stellen sie eine potentielle  
     62langfristige Gefahr da und müssen mit Hilfe technischer Maßnahmen beseitigt werden. 
    2763 
    2864 
    …… 
    3571\item zur Beseitigung oder Verminderung schädlicher Veränderungen der physikalischen, chemischen oder biologischen Beschaffenheit des Bodens 
    3672\end{enumerate} 
    37 Also in anderen Worten eine Beseitigung der Ursachen, eine Sicherung des Schadstoffquelle, oder die Beseitigung der Schadwirkung. Wobei die Sanierung der Schadstoffquelle immer im Vordergrund stehen sollte, soweit ökonomisch und technisch durchführbar, denn nur so wird die größte Menge des Schadstoffes entfernt und ein weiterer Eintrag in das Grundwasser und somit weitere Schäden dauerhaft vermieden.  
    38 Es gibt neben diversen Sicherungsverfahren eine Vielzahl von verschiendenen Sanierungsverfahren zur Grundwassersanierung. Die Sanierungsverfahren lassen sich einteilen in chemische, thermische, mikrobiologische, hydraulische, pneumatische und separierende Verfahren. Bei den Sicherungsverfahren unterscheidet man Deponierung, Einschließung, Schadstoffbindung und hydraulische Sicherung. 
    39 Dabei geht mittlerweile der Trend hin zu einer schadstoffspezifischen Behandlung. Das heißt, das Sanierungskonzept wird auf den Schadstoff, die Grundwasserchemie und die Standortbedingungen im einzelnen angepasst.\cite{Lachler} 
    40  
    41 Um einen Schadstoff aus dem Boden zu entfernen gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten: Die Ex-Situ-Verfahren und die In-Situ-Verfahren. Bei den Ex-Situ-Verfahren wird das gesamte belastete Erdreich abgetragen und gereinigt oder sicher deponiert. Bei den In-Situ-Verfahren wird nur der Schadstoff im Untergrund entfernt oder unschädlich gemacht. 
     73Also in anderen Worten eine Beseitigung der Ursachen, eine Sicherung des Schadstoffquelle, oder die  
     74Beseitigung der Schadwirkung. Wobei die Sanierung der Schadstoffquelle immer im Vordergrund stehen  
     75sollte, soweit ökonomisch und technisch durchführbar, denn nur so wird die größte Menge des  
     76Schadstoffes entfernt und ein weiterer Eintrag in das Grundwasser und somit weitere Schäden  
     77dauerhaft vermieden.  
     78Es gibt neben diversen Sicherungsverfahren eine Vielzahl von verschiendenen Sanierungsverfahren zur  
     79Grundwassersanierung. Die Sanierungsverfahren lassen sich einteilen in chemische, thermische,  
     80mikrobiologische, hydraulische, pneumatische und separierende Verfahren. Bei den  
     81Sicherungsverfahren unterscheidet man Deponierung, Einschließung, Schadstoffbindung und  
     82hydraulische Sicherung. 
     83Dabei geht mittlerweile der Trend hin zu einer schadstoffspezifischen Behandlung. Das heißt, das  
     84Sanierungskonzept wird auf den Schadstoff, die Grundwasserchemie und die Standortbedingungen im  
     85einzelnen angepasst.\cite{Lachler} 
     86 
     87Um einen Schadstoff aus dem Boden zu entfernen gibt es zwei grundsätzliche Möglichkeiten: Die  
     88Ex-Situ-Verfahren und die In-Situ-Verfahren. Bei den Ex-Situ-Verfahren wird das gesamte belastete  
     89Erdreich abgetragen und gereinigt oder sicher deponiert. Bei den In-Situ-Verfahren wird nur der  
     90Schadstoff im Untergrund entfernt oder unschädlich gemacht. 
    4291 
    4392\subsection {Ex-Situ-Verfahren} 
    4493 
    45 Ex-Situ-Verfahren sind nur dann geeignet, wenn eine eher kleinräumige und oberflächennahe Verschmutzung vorliegt bei denen grundwasserführende Schichten nicht betroffen sind. Ist der Schadensstandtort überbaut sind sie zu dem in der Regel gar nicht möglich. Sie sind aufwändig und teuer, da im Verhältnis zum Schadstoff viel Boden abgetragen und gereinigt oder entsorgt werden muss. Die Reinigung kann vor Ort (on-site) oder an anderer Stelle (of-site) erfolgen. 
     94Ex-Situ-Verfahren sind nur dann geeignet, wenn eine eher kleinräumige und oberflächennahe  
     95Verschmutzung vorliegt bei denen grundwasserführende Schichten nicht betroffen sind. Ist der  
     96Schadensstandtort überbaut sind sie zu dem in der Regel gar nicht möglich. Sie sind aufwändig und  
     97teuer, da im Verhältnis zum Schadstoff viel Boden abgetragen und gereinigt oder entsorgt werden  
     98muss. Die Reinigung kann vor Ort (on-site) oder an anderer Stelle (of-site) erfolgen. 
    4699 
    47100 
    48101\subsection {In-Situ-Verfahren} 
    49102 
    50 Für Verunreinigungen, die weit in den Boden eingedrungen sind, bereits das Grundwasser verunreinigt haben oder schwer zugänglich sind bieten sich eher die In-Situ-Verfahren an.  
    51 Hier lassen sich die aktiven von den passiven Verfahren unterscheiden. Bei den passiven Verfahren wird einmalig in das Grundwassersystem eingegriffen, z.B. durch Einbringen einer ''reaktiven Wand'' oder einer Migrationssperre. Bei den aktiven Verfahren wird kontinuitlich Energie und/oder Chemikalien in das Grundwassersystem eingebracht. Das wichtigste bzw. häufigste aktive In-Situ-Sanierungsverfahren ist das Pump-and-Treat-Verfahren. Dabei wird Grundwasser an die Oberflächer gefördert, gereinigt und wieder zurückgeführt. Um schnell und effizient arbeiten zu können, müssen hier allerdings die zu entfernenden Schadstoffe gut wasserlöslich sein.  
    52 Um schlecht wasserlösliche Stoffe mittels Pump-and-Treat aus dem Grundwasser entfernen zu können, bedarf es lösungsvermittelnder Chemikalien. Das können Alkohole, Tenside, Elektrolyte, wassermischbare Lösemittel, Polymere oder Komplexbildner sein. Diese bewirken eine Verbesserung der Solubilisierung und/oder Mobilisierung des Schadstoffs durch Reduktion der Grenzflächenspannung zwischen DNAPL und Wasser. Außerdem ist es möglich, dass der Lösungsvermittler in den Schadstoff eindringt, sich mit ihm vermischt und so die Dichte reduziert. Die Grundwassersanierung mit Tensiden bietet grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, die Löslichkeit des DNAPLs in Wasser zu erhöhen, so dass eine Emulsion entsteht, die dann abgepumpt werden kann. Die zweite Möglichkeit zielt darauf ab, den DNAPL zu mobilisieren und als Phase zu entfernen.  
     103Für Verunreinigungen, die weit in den Boden eingedrungen sind, bereits das Grundwasser verunreinigt  
     104haben oder schwer zugänglich sind bieten sich eher die In-Situ-Verfahren an.  
     105Hier lassen sich die aktiven von den passiven Verfahren unterscheiden. Bei den passiven Verfahren  
     106wird einmalig in das Grundwassersystem eingegriffen, z.B. durch Einbringen einer ''reaktiven Wand''  
     107oder einer Migrationssperre. Bei den aktiven Verfahren wird kontinuitlich Energie und/oder  
     108Chemikalien in das Grundwassersystem eingebracht. Das wichtigste bzw. häufigste aktive  
     109In-Situ-Sanierungsverfahren ist das Pump-and-Treat-Verfahren. Dabei wird Grundwasser an die  
     110Oberflächer gefördert, gereinigt und wieder zurückgeführt. Um schnell und effizient arbeiten zu  
     111können, müssen hier allerdings die zu entfernenden Schadstoffe gut wasserlöslich sein.  
     112Um schlecht wasserlösliche Stoffe mittels Pump-and-Treat aus dem Grundwasser entfernen zu können,  
     113bedarf es lösungsvermittelnder Chemikalien. Das können Alkohole, Tenside, Elektrolyte,  
     114wassermischbare Lösemittel, Polymere oder Komplexbildner sein. Diese bewirken eine Verbesserung der  
     115Solubilisierung und/oder Mobilisierung des Schadstoffs durch Reduktion der Grenzflächenspannung  
     116zwischen DNAPL und Wasser. Außerdem ist es möglich, dass der Lösungsvermittler in den Schadstoff  
     117eindringt, sich mit ihm vermischt und so die Dichte reduziert. Die Grundwassersanierung mit  
     118Tensiden bietet grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, die  
     119Löslichkeit des DNAPLs in Wasser zu erhöhen, so dass eine Emulsion entsteht, die dann abgepumpt  
     120werden kann. Die zweite Möglichkeit zielt darauf ab, den DNAPL zu mobilisieren und als Phase zu  
     121entfernen.  
    53122 
    54123\subsection{Mobilisierung und Solubilisierung} 
    55124 
    56 Mobilisiert wird ein Schadstoff dann, wenn die Grenzflächenspannung zwischen Schadstoff und Wasser soweit herabgesetzt wird, dass er sich als zusammenhängende Phase bewegt. 
    57 Eine Mobilisierung findet immer zu einem gewissen Teil statt, unabhängig von der Tensidkonzentration. Bei der Zugabe einer hohen Tensidkonzentration bildet sich eine tensidfreie DNAPL-Front. Diese Methode ist sehr effizient in Hinblick auf die kleinen benötigten Porenvolumina der Spüllösung und damit die kurze Sanierungszeit und die niedrigen Kosten. Allerdings wird die zusammenhängende DNAPL-Phase nicht mehr wie die einzelnen ''Plobs'' durch die Kapillarkräfte gehalten. Hydraulisch ist sie schlecht zu kontrollieren. Es besteht grundsätzlich die Gefahr einer unerwünschten vertikalen Mobilisierung. Dadurch können weitere, tiefer liegende Bereiche kontaminiert werden, deren Sanierung dann nur schwierig zu bewerkstelligen ist. 
    58  
    59  
    60 Von Solubilisierung spricht man wenn die Wasserlöslichkeit von hydrophoben Schadstoffen durch Zugabe eines Lösungsvermittlers  erhöht wird.  
    61 Die Solubilisierung des Schadstoffs ist eine weniger effiziente Sanierungsmaßnahme als die Mobilisierung, da weniger Schadstoff auf einmal entfernt werden kann und daher mehr Spülgänge nötig sind. Dafür wird die Gefahr der vertikalen Mobilisierung des Schadstoffs verringert. Zudem ist ein solches Tensidsystem relativ unspezifisch im Vergleich zu einem System für die Mobilisierung und daher leichter herzustellen. Am effizientesten sind Mikroemulsionsysteme. Mikroemulsion zeichnen sich durch eine extrem niedrige Grenzflächenspannung zu Öl- und Wasserphase und daher einen sehr hohen Solubilisierungsgrad (Supersolubilisierung) aus. Mikroemulsionssysteme sind außerdem thermodynamisch stabil, das heißt sie entmischen sich nicht wie gewöhnliche Makroemulsionen und lassen sich somit hydraulisch gut steuern. 
    62 Aber auch  wenn keine Mikroemulsion gebildet wird, steigt die Solubilisierungsrate zunächst mit zunehmender Tensidkonzentration an. Sie kann jedoch nicht beliebig gesteigert werden, da ein fließender Übergang zwischen Solubilisierung, Mittelphasenmikroemulsion und Mobilisierung besteht. 
    63  
    64 %Das Solubilisierungspotential ist umgekehrt proportional zur Erniedrigung der Grenzflächenspannung durch das Tensid. Zwischen Solubilisierung, Mittelphasenmikroemulsion und Mobilisierung besteht ein fließender Übergang. Daher ist es möglich sehr hohe Solubilisierungsraten zu erreichen auch wenn das Mikroemulsionsfenster nicht exakt eingestellt werden kann. Dafür besteht aber auch die Gefahr das es unerwünscht zu einer vertikalen Mobilisierung kommt, also der Schadstoff der Schwerkraft folgend in tiefere Schichten absinkt. (Altlastenforum) 
     125Mobilisiert wird ein Schadstoff dann, wenn die Grenzflächenspannung zwischen Schadstoff und Wasser  
     126soweit herabgesetzt wird, dass er sich als zusammenhängende Phase bewegt. 
     127Eine Mobilisierung findet immer zu einem gewissen Teil statt, unabhängig von der  
     128Tensidkonzentration. Bei der Zugabe einer hohen Tensidkonzentration bildet sich eine tensidfreie  
     129DNAPL-Front. Diese Methode ist sehr effizient in Hinblick auf die kleinen benötigten Porenvolumina  
     130der Spüllösung und damit die kurze Sanierungszeit und die niedrigen Kosten. Allerdings wird die  
     131zusammenhängende DNAPL-Phase nicht mehr wie die einzelnen ''Plobs'' durch die Kapillarkräfte  
     132gehalten. Hydraulisch ist sie schlecht zu kontrollieren. Es besteht grundsätzlich die Gefahr einer  
     133unerwünschten vertikalen Mobilisierung. Dadurch können weitere, tiefer liegende Bereiche  
     134kontaminiert werden, deren Sanierung dann nur schwierig zu bewerkstelligen ist. 
     135 
     136 
     137Von Solubilisierung spricht man wenn die Wasserlöslichkeit von hydrophoben Schadstoffen durch  
     138Zugabe eines Lösungsvermittlers  erhöht wird.  
     139Die Solubilisierung des Schadstoffs ist eine weniger effiziente Sanierungsmaßnahme als die  
     140Mobilisierung, da weniger Schadstoff auf einmal entfernt werden kann und daher mehr Spülgänge nötig  
     141sind. Dafür wird die Gefahr der vertikalen Mobilisierung des Schadstoffs verringert. Zudem ist ein  
     142solches Tensidsystem relativ unspezifisch im Vergleich zu einem System für die Mobilisierung und  
     143daher leichter herzustellen. Am effizientesten sind Mikroemulsionsysteme. Mikroemulsion zeichnen  
     144sich durch eine extrem niedrige Grenzflächenspannung zu Öl- und Wasserphase und daher einen sehr  
     145hohen Solubilisierungsgrad (Supersolubilisierung) aus. Mikroemulsionssysteme sind außerdem  
     146thermodynamisch stabil, das heißt sie entmischen sich nicht wie gewöhnliche Makroemulsionen und  
     147lassen sich somit hydraulisch gut steuern. 
     148Aber auch  wenn keine Mikroemulsion gebildet wird, steigt die Solubilisierungsrate zunächst mit  
     149zunehmender Tensidkonzentration an. Sie kann jedoch nicht beliebig gesteigert werden, da ein  
     150fließender Übergang zwischen Solubilisierung, Mittelphasenmikroemulsion und Mobilisierung besteht. 
     151 
     152%Das Solubilisierungspotential ist umgekehrt proportional zur Erniedrigung der Grenzflächenspannung  
     153%fließender Übergang. Daher ist es möglich sehr hohe Solubilisierungsraten zu erreichen auch wenn  
     154%das Mikroemulsionsfenster nicht exakt eingestellt werden kann. Dafür besteht aber auch die Gefahr  
     155%das es unerwünscht zu einer vertikalen Mobilisierung kommt, also der Schadstoff der Schwerkraft  
     156%folgend in tiefere Schichten absinkt. (Altlastenforum) 
    65157 
    66158\subsection{Mischungssysteme und ternäre Phasendiagramme} 
    67159 
    68 Das Drei-Komponenten-System Wasser-NAPL-Tensid bildet bei niedrigen Tensidkonzentrationen zwei Phasen: eine wässrige und eine NAPL-Phase. Bei hohen Tensidkonzentrationen bildet sich nur eine Phase. Der Zusammenhang zwischen Solubilisierung und Mobilisierung lässt sich gut anhand der Betrachtung eines ternären Phasendiagramms erläutern. %Am kritischen Punkt tangiert die kritische Konode und teilt das Phasendiagramm in das Einphasengebiet oberhalb und das Mehrphasengebiet unterhalb der Konode. Im Einphasengebiet ist die Mobilisierung dominant, im Mehrphasengebiet existieren unterschiedliche Effekte zur gleichen Zeit. In der Nähe der Wasserachse ist bei kleinen Tensidkonzentrationen die Solubilisierung dominant, aber in der Nähe des kritischen Punktes koexistieren Mobilisierung und Solubilisierung.  
    69  
    70  
    71  
    72 Die Binodalkurve unterteilt das Phasendiagramm in das Einphasengebiet oberhalb und das Zweiphasengebiet unterhalb der Kurve. Die Konoden die das Zweiphasengebiet durchschneiden, verbinden zwei zusammengehörende Punkte. Entlang der Konoden bleibt die Zusammensetzung und die Oberflächen- bzw. Grenzflächenspannung (OFS) gleich, lediglich die Volumina variieren.  
    73 Am kritischen Punkt tangiert die kritische Konode, für die wie für alle Konoden gilt, dass Konzentration und Grenzflächenspannung konstant sind. Im Fall der kritischen Konode gilt $OFS=0$. Direkt oberhalb der kritischen Konode sind die Komponenten vollständig Mischbar, unterhalb der kritischen Konode liegt das Mikroemulsionsgebiet in dem die höchsten Solubilisierungsraten erreicht werden. Nach unten ist dieses durch die Binodalkurve vom Zweiphasengebiet getrennt. Alle drei Gebiete fallen am kritischen Punkt zusammen. (Abbildung 2.1) 
    74  
    75  
    76 Wird nun eine Spüllösung mit einer Tensidkonzentration unterhalb der kritischen Konode injiziert, bilden sich zwei Fronten. Zunächst bildet sich eine Lösemittelfront aus, vor der eine Phase von tensidfreiem mobilisiertem NAPL entsteht. Hinter der Lösemittelfront wird der noch vorhandener Schadstoff solubilisiert und folgt dann dem mobilisierten NAPL als zweite Front. 
    77 Die Mobilisierung nimmt umso mehr zu, je höher die Tensidkonzentration steigt. Dabei fällt die Grenzflächensspannung immer weiter ab. Bei einer Grenzflächenspannung von $0$ wird die vollständige Mischbarkeit erreicht. An diesem Punkt  fallen die zwei Fronten zu einer zusammen und der Schadstoff wird vollständig mobilisiert.  
    78 Eine Solubilisierung ist ganz ohne Mobilisierung nicht möglich. Das liegt daran, dass unabhängig von der Tensidkonzentration bei der Injektion der Spüllösung immer ein lokales Maximum entsteht, also eine Lösemittelfront. Dies wird aber etwas reduziert durch Effekte wie Dispersion, Massenaustausch und ungleichmäßige Verteilung des NAPLs da die Fronten durch sie unscharf werden. (Abbildung 2.2) \cite{Falta} 
    79  
    80 Die Phasendiagramme lassen sich in verschiedene Typen unterteilen.  Die hier betrachteten werden nach Winsor als Typ II-Systeme bezeichnet. Dies lässt sich noch weiter unterscheiden: löst sich das Tensid bevorzugt in Wasser erhält man ein Typ II(-)-System mit fallenden Konoden, löst sich das Tensid besser im NAPL erhält man ein Typ II(+)-System mit steigenden Konoden. Für Typ II(-)-Systeme ist die Solubilisierung die häufigste Art der Sanierung.  
     160Das Drei-Komponenten-System Wasser-NAPL-Tensid bildet bei niedrigen Tensidkonzentrationen zwei  
     161Phasen: eine wässrige und eine NAPL-Phase. Bei hohen Tensidkonzentrationen bildet sich nur eine  
     162Phase. Der Zusammenhang zwischen Solubilisierung und Mobilisierung lässt sich gut anhand der  
     163Betrachtung eines ternären Phasendiagramms erläutern. %Am kritischen Punkt tangiert die kritische  
     164Konode und teilt das Phasendiagramm in das Einphasengebiet oberhalb und das Mehrphasengebiet  
     165unterhalb der Konode. Im Einphasengebiet ist die Mobilisierung dominant, im Mehrphasengebiet  
     166existieren unterschiedliche Effekte zur gleichen Zeit. In der Nähe der Wasserachse ist bei kleinen  
     167Tensidkonzentrationen die Solubilisierung dominant, aber in der Nähe des kritischen Punktes  
     168koexistieren Mobilisierung und Solubilisierung.  
     169 
     170 
     171 
     172Die Binodalkurve unterteilt das Phasendiagramm in das Einphasengebiet oberhalb und das  
     173Zweiphasengebiet unterhalb der Kurve. Die Konoden die das Zweiphasengebiet durchschneiden,  
     174verbinden zwei zusammengehörende Punkte. Entlang der Konoden bleibt die Zusammensetzung und die  
     175Oberflächen- bzw. Grenzflächenspannung (OFS) gleich, lediglich die Volumina variieren.  
     176Am kritischen Punkt tangiert die kritische Konode, für die wie für alle Konoden gilt, dass  
     177Konzentration und Grenzflächenspannung konstant sind. Im Fall der kritischen Konode gilt $OFS=0$.  
     178Direkt oberhalb der kritischen Konode sind die Komponenten vollständig Mischbar, unterhalb der  
     179kritischen Konode liegt das Mikroemulsionsgebiet in dem die höchsten Solubilisierungsraten erreicht  
     180werden. Nach unten ist dieses durch die Binodalkurve vom Zweiphasengebiet getrennt. Alle drei  
     181Gebiete fallen am kritischen Punkt zusammen. (Abbildung 2.1) 
     182 
     183 
     184Wird nun eine Spüllösung mit einer Tensidkonzentration unterhalb der kritischen Konode injiziert,  
     185bilden sich zwei Fronten. Zunächst bildet sich eine Lösemittelfront aus, vor der eine Phase von  
     186tensidfreiem mobilisiertem NAPL entsteht. Hinter der Lösemittelfront wird der noch vorhandener  
     187Schadstoff solubilisiert und folgt dann dem mobilisierten NAPL als zweite Front. 
     188Die Mobilisierung nimmt umso mehr zu, je höher die Tensidkonzentration steigt. Dabei fällt die  
     189Grenzflächensspannung immer weiter ab. Bei einer Grenzflächenspannung von $0$ wird die vollständige  
     190Mischbarkeit erreicht. An diesem Punkt  fallen die zwei Fronten zu einer zusammen und der  
     191Schadstoff wird vollständig mobilisiert.  
     192Eine Solubilisierung ist ganz ohne Mobilisierung nicht möglich. Das liegt daran, dass unabhängig  
     193von der Tensidkonzentration bei der Injektion der Spüllösung immer ein lokales Maximum entsteht,  
     194also eine Lösemittelfront. Dies wird aber etwas reduziert durch Effekte wie Dispersion,  
     195Massenaustausch und ungleichmäßige Verteilung des NAPLs da die Fronten durch sie unscharf werden.  
     196(Abbildung 2.2) \cite{Falta} 
     197 
     198Die Phasendiagramme lassen sich in verschiedene Typen unterteilen.  Die hier betrachteten werden  
     199nach Winsor als Typ II-Systeme bezeichnet. Dies lässt sich noch weiter unterscheiden: löst sich das  
     200Tensid bevorzugt in Wasser erhält man ein Typ II(-)-System mit fallenden Konoden, löst sich das  
     201Tensid besser im NAPL erhält man ein Typ II(+)-System mit steigenden Konoden. Für Typ II(-)-Systeme  
     202ist die Solubilisierung die häufigste Art der Sanierung.  
    81203\cite{Falta} 
    82204 
    …… 
    85207\centering 
    86208\includegraphics[scale=0.75, trim=0cm 15cm 5cm 2cm]{bilder/Falta} 
    87 \caption[Sättigungsprofile]{Sättigungungsprofile bei eindimensionaler Stömung für (a) Tensidkonzentration oberhalb der kritischen Konode und (b) Tensidkonzentration unterhalb der kritischen Konode} 
     209\caption[Sättigungsprofile]{Sättigungungsprofile bei eindimensionaler Stömung für (a)  
     210Tensidkonzentration oberhalb der kritischen Konode und (b) Tensidkonzentration unterhalb der  
     211kritischen Konode} 
    88212\end{figure} 
    89213 
    …… 
    107231\section{Tenside} 
    108232 
    109 Tenside zeichnen sich durch charakteristische Eigenschaften aus. Die wichtigste ist, dass sie amphiphil sind, das heißt ein hydrophiles (wasserliebendes, polares) und ein lipophiles (fettliebendes, unpolares) Ende haben. Tenside versuchen immer sich an Oberflächen bzw. Grenzflächen zwischen polaren und nicht polaren Stoffen anzulagern, so dass sich beide Enden des Tensids in der jeweils bevorzugten Phase befinden. In Wasser z.B. lagern sich die Tenside so an der Wasseroberfläche an, dass der hydrophile Teil des Tensides ins polarere Wasser und der lipophile Teil in die weniger polare Luft ragt. %Damit wird die freie Systemenergie minimiert. 
    110 Durch das Anlagern der Tensidmoleküle an Grenzflächen wird die Grenzflächenspannung erniedrigt und dadurch der Übergang zwischen den zwei nicht mischbaren Phasen erleichtert. Das Tensid wirkt lösungsvermittelnd.  
    111  
    112 Wird in ein solches stabiles System weiter Tensid zugegeben, finden die Tensidmoleküle nach überschreiten einer bestimmten Konzentration, der kritischen Mizellkonzentratrion (CMC), keinen Platz mehr an der Grenzfläche. Stattdessen schließen sie sich in kugelförmigen Gebilden (Mizellen) zusammen, so dass alle polaren Enden nach außen ins Wasser und alle unpolaren Enden nach innen zeigen. Ab diesem Punkt tritt der lösungsvermittelnde Effekt deutlich ein: Die Tensidmoleküle lagern sich mit dem unpolaren Teil um die Schadstoffmoleküle an, um sich dann als Mizellen im polaren Wasser aufzuhalten.  
    113  
    114 Der gleiche Effekt tritt auch auf, wenn man sich das Tensid bevorzugt in einer unpolare Flüssigkeit löst. Dann sind die Enden genau umgekehrt ausgerichtet, also die polaren Enden nach innen und die unpolaren nach außen gerichtet (inverse Mizellen). 
    115 Der Effekt der Mizellbildung kann genutzt werden, um zwei nicht mischbare Stoffe miteinander zu mischen. Im Mizellinneren können unpolare Stoffe eingeschlossen sein, während sich die Mizellen durch ihr polares Äußeres sehr gut in Wasser lösen.  
    116 Erhöht man nun den Tensidgehalt weiter, bilden sich mehr Mizellen und die Löslichkeit des unpolaren im polaren Stoff steigt an. 
    117  
    118 Es ist aber auch möglich das beide Systeme, Mizellen und inverse Mizellen, gleichzeitig in einem NAPL-Wassergemisch existieren. In einem solchen Fall teilen sich die Tensidmoleküle zwischen polarer und unpolarer Phase auf, abhängig von der relativen Löslichkeit des Tensids. 
    119 Löst sich das Tensid in beiden Phasen etwa gleich gut, kann Mittelphasenmikroemulsion entstehen. Dabei liegen dann Mizellen und inverse Mizellen gleichzeitig vor. Es existieren dann drei Phasen: Die Wasserphase, die NAPL-Phase und die Mittelphase.  Ein Richtwert für diese Verteilungsbeziehung ist der HLB-Wert (Hydrophilic-Lipophilic-Balance). Tenside mit hohem HLB (ca. 20) sind gut wasserlöslich, während Tenside mit kleinem HLB (ca. 5) sehr gut fettlöslich sind. Durch Änderungen der Systembedingungen ist es aber möglich ein eigenlich eher wasserlösliches Tensid vermehrt in der NAPL-Phase zu lösen. Dieser Effekt lässt sich zum Beispiel durch die Zugabe von Salz (bei ionischen Tensiden) oder Änderung der Temperatur erreichen. \cite{Sabatini} 
    120 Ist der HLB so eingestellt, dass sich das Tensid in beiden Phasen gleich gut löst, bildet sich eine Mittelphasen-Mikroemulsion. Da sich das Tensid in keiner Phase bevorzugt löst, sich aber auch nicht alle Moleküle sich an der Grenzfläche zwischen den Phasen anlagern können entsteht eine neue, dritte Phase. Hier ist nun theoretisch das ganze Tensid, sowie Anteile von Öl und Wasser enthalten, während die Öl- und Wasserphase kein Tensid enthalten. Die Grenzflächenspannungen zwischen der Mittelphase und den beiden Randphasen (Wasser und NAPL) sind extrem niedrig, so dass der Übergang von Molekülen in die Mittelphase stark erleichtert wird. 
    121 %Mittelphasenmikroemulsion zeichnen sich durch eine extrem niedrige Grenzflächenspannung zu Öl- und Wasserphase und einen sehr hohen Solubilisierungsgrad (Supersolubilisierung) aus. Desweiteren verhält sie sich nicht wie eine gewöhnliche Emulsion, die sich nach einiger Zeit entmischt, sondern ist thermodynamisch stabil. 
    122  
    123 %Die Einteilung der mizellaren Systeme erfolgt nach Winsor in Typ I (Mizellen, Öl in Wasser), Typ II (inverse Mizellen, Wasser in Öl) und Typ III (Mittelphasenmikroemulsion). 
     233Tenside zeichnen sich durch charakteristische Eigenschaften aus. Die wichtigste ist, dass sie  
     234amphiphil sind, das heißt ein hydrophiles (wasserliebendes, polares) und ein lipophiles  
     235(fettliebendes, unpolares) Ende haben. Tenside versuchen immer sich an Oberflächen bzw.  
     236Grenzflächen zwischen polaren und nicht polaren Stoffen anzulagern, so dass sich beide Enden des  
     237Tensids in der jeweils bevorzugten Phase befinden. In Wasser z.B. lagern sich die Tenside so an der  
     238Wasseroberfläche an, dass der hydrophile Teil des Tensides ins polarere Wasser und der lipophile  
     239Teil in die weniger polare Luft ragt. %Damit wird die freie Systemenergie minimiert. 
     240Durch das Anlagern der Tensidmoleküle an Grenzflächen wird die Grenzflächenspannung erniedrigt und  
     241dadurch der Übergang zwischen den zwei nicht mischbaren Phasen erleichtert. Das Tensid wirkt  
     242lösungsvermittelnd.  
     243 
     244Wird in ein solches stabiles System weiter Tensid zugegeben, finden die Tensidmoleküle nach  
     245überschreiten einer bestimmten Konzentration, der kritischen Mizellkonzentratrion (CMC), keinen  
     246Platz mehr an der Grenzfläche. Stattdessen schließen sie sich in kugelförmigen Gebilden (Mizellen)  
     247zusammen, so dass alle polaren Enden nach außen ins Wasser und alle unpolaren Enden nach innen  
     248zeigen. Ab diesem Punkt tritt der lösungsvermittelnde Effekt deutlich ein: Die Tensidmoleküle  
     249lagern sich mit dem unpolaren Teil um die Schadstoffmoleküle an, um sich dann als Mizellen im  
     250polaren Wasser aufzuhalten.  
     251 
     252Der gleiche Effekt tritt auch auf, wenn man sich das Tensid bevorzugt in einer unpolare Flüssigkeit  
     253löst. Dann sind die Enden genau umgekehrt ausgerichtet, also die polaren Enden nach innen und die  
     254unpolaren nach außen gerichtet (inverse Mizellen). 
     255Der Effekt der Mizellbildung kann genutzt werden, um zwei nicht mischbare Stoffe miteinander zu  
     256mischen. Im Mizellinneren können unpolare Stoffe eingeschlossen sein, während sich die Mizellen  
     257durch ihr polares Äußeres sehr gut in Wasser lösen.  
     258Erhöht man nun den Tensidgehalt weiter, bilden sich mehr Mizellen und die Löslichkeit des unpolaren  
     259im polaren Stoff steigt an. 
     260 
     261Es ist aber auch möglich das beide Systeme, Mizellen und inverse Mizellen, gleichzeitig in einem  
     262NAPL-Wassergemisch existieren. In einem solchen Fall teilen sich die Tensidmoleküle zwischen  
     263polarer und unpolarer Phase auf, abhängig von der relativen Löslichkeit des Tensids. 
     264Löst sich das Tensid in beiden Phasen etwa gleich gut, kann Mittelphasenmikroemulsion entstehen.  
     265Dabei liegen dann Mizellen und inverse Mizellen gleichzeitig vor. Es existieren dann drei Phasen:  
     266Die Wasserphase, die NAPL-Phase und die Mittelphase.  Ein Richtwert für diese Verteilungsbeziehung  
     267ist der HLB-Wert (Hydrophilic-Lipophilic-Balance). Tenside mit hohem HLB (ca. 20) sind gut  
     268wasserlöslich, während Tenside mit kleinem HLB (ca. 5) sehr gut fettlöslich sind. Durch Änderungen  
     269der Systembedingungen ist es aber möglich ein eigenlich eher wasserlösliches Tensid vermehrt in der  
     270NAPL-Phase zu lösen. Dieser Effekt lässt sich zum Beispiel durch die Zugabe von Salz (bei ionischen  
     271Tensiden) oder Änderung der Temperatur erreichen. \cite{Sabatini} 
     272Ist der HLB so eingestellt, dass sich das Tensid in beiden Phasen gleich gut löst, bildet sich eine  
     273Mittelphasen-Mikroemulsion. Da sich das Tensid in keiner Phase bevorzugt löst, sich aber auch nicht  
     274alle Moleküle sich an der Grenzfläche zwischen den Phasen anlagern können entsteht eine neue,  
     275dritte Phase. Hier ist nun theoretisch das ganze Tensid, sowie Anteile von Öl und Wasser enthalten,  
     276während die Öl- und Wasserphase kein Tensid enthalten. Die Grenzflächenspannungen zwischen der  
     277Mittelphase und den beiden Randphasen (Wasser und NAPL) sind extrem niedrig, so dass der Übergang  
     278von Molekülen in die Mittelphase stark erleichtert wird. 
     279%Mittelphasenmikroemulsion zeichnen sich durch eine extrem niedrige Grenzflächenspannung zu Öl- und  
     280Wasserphase und einen sehr hohen Solubilisierungsgrad (Supersolubilisierung) aus. Desweiteren  
     281verhält sie sich nicht wie eine gewöhnliche Emulsion, die sich nach einiger Zeit entmischt, sondern  
     282ist thermodynamisch stabil. 
     283 
     284%Die Einteilung der mizellaren Systeme erfolgt nach Winsor in Typ I (Mizellen, Öl in Wasser), Typ  
     285%II (inverse Mizellen, Wasser in Öl) und Typ III (Mittelphasenmikroemulsion). 
    124286 
    125287 
    126288\begin{figure} 
    127289\includegraphics[scale=0.75, trim=1.2cm 10cm 0cm 0cm]{bilder/Tensidsysteme} 
    128 \caption[Tensidsysteme]{Schematische Darstellung von Tensidsystemen:  Inverse Mizellen (Winsor Typ II+), Mizellen (Winsor Typ II-) und Mittelphasenmikroemulsion (Winsor Typ III)} 
     290\caption[Tensidsysteme]{Schematische Darstellung von Tensidsystemen:  Inverse Mizellen (Winsor Typ  
     291II+), Mizellen (Winsor Typ II-) und Mittelphasenmikroemulsion (Winsor Typ III)} 
    129292\end{figure} 
    130293 
    …… 
    132295\subsection{Aufbau} 
    133296 
    134 Tenside setzen sich aus einem polaren (hydrophilen) und einem unpolaren (hydrophoben) Teil zusammen. Der polare Teil enthält eine funktionelle Gruppe. Anhand dieser unterscheidet man nichtionische, anionische, kationische und amphotere (zwitterionische) Tenside.  
    135 Nichtionische Tenside enthalten keine dissoziierbaren funktionellen Gruppen, daher trennen sie sich beim lösen in Wasser nichtwie ionische Tenside in Ionen auf. Als polare Gruppen sind Hydroxy-  $(-OH)$ und Ethergruppen $(-O-)$ vertreten. Durch den stark elektronegativen Sauerstoff wird das hydrophile Molekülteil polarisiert, wodurch die Eigenschaften der nichtionischen Tenside der denen der anionischen ähneln.  Der unpolare Anteil ist hier oft ein Fettalkohol oder Oktyl- bzw. Nonylphenol.  
    136 Anionische Tenside enthalten eine negativ geladene funktionelle Gruppe. Typisch sind Carboxylate $(-COO^-)$, Sulfonate $(-SO_3^-)$ oder Sulfate $(-OSO_3^-)$. Unpolarer Teil ist in der Regel ein Alkylrest. 
    137 Kationische Tenside enthalten eine positiv geladene funktionelle Gruppe, meist eine quartäre Ammoniumgruppe $(R_4N^+)$. Die unpolaren Alkylreste sind um die Ammoniumgruppe herum angelagert. 
    138 Amphotere Tenside enthalten sowohl eine negative, als auch eine positive funktionelle Gruppe. Häufig ist eine Carboxylatgruppe  kombiniert mit einer quartären Ammoniumgruppe. 
     297Tenside setzen sich aus einem polaren (hydrophilen) und einem unpolaren (hydrophoben) Teil  
     298zusammen. Der polare Teil enthält eine funktionelle Gruppe. Anhand dieser unterscheidet man  
     299nichtionische, anionische, kationische und amphotere (zwitterionische) Tenside.  
     300Nichtionische Tenside enthalten keine dissoziierbaren funktionellen Gruppen, daher trennen sie sich  
     301beim lösen in Wasser nichtwie ionische Tenside in Ionen auf. Als polare Gruppen sind Hydroxy-   
     302$(-OH)$ und Ethergruppen $(-O-)$ vertreten. Durch den stark elektronegativen Sauerstoff wird das  
     303hydrophile Molekülteil polarisiert, wodurch die Eigenschaften der nichtionischen Tenside der denen  
     304der anionischen ähneln.  Der unpolare Anteil ist hier oft ein Fettalkohol oder Oktyl- bzw.  
     305Nonylphenol.  
     306Anionische Tenside enthalten eine negativ geladene funktionelle Gruppe. Typisch sind Carboxylate  
     307$(-COO^-)$, Sulfonate $(-SO_3^-)$ oder Sulfate $(-OSO_3^-)$. Unpolarer Teil ist in der Regel ein  
     308Alkylrest. 
     309Kationische Tenside enthalten eine positiv geladene funktionelle Gruppe, meist eine quartäre  
     310Ammoniumgruppe $(R_4N^+)$. Die unpolaren Alkylreste sind um die Ammoniumgruppe herum angelagert. 
     311Amphotere Tenside enthalten sowohl eine negative, als auch eine positive funktionelle Gruppe.  
     312Häufig ist eine Carboxylatgruppe  kombiniert mit einer quartären Ammoniumgruppe. 
    139313 
    140314\subsection{Einfluss auf die Eigenschaften} 
    141315 
    142 Die Löslichkeit von Tenside wird bei abnehmender Temperatur vom sogenannten Krafft-Punkt bestimmt. Unterhalb einer für das Tensid spezifischen Temperatur wird die Löslichkeit des Tensids in Wasser so klein, dass die CMC nicht erreicht wird. 
    143 Die Löslichkeit nichtionischer Tenside wird bei steigender Temperatur vom Cloud-Punkt bestimmt. Oberhalb einer spezifischen Temperatur trennen sich Tensid und Wasser, die Lösung trübt sich. Die trübe Phase besteht aus Mizellen die aufgrund von verstärkten Wechselwirkungen kondensiert sind. Bei ionischen Tensiden wird dieses Effekt nicht beobachtet, da hier eine elektrostatische Abstoßung zwischen den Mizellen stattfindet. \cite{Memminger} 
    144 Ein weiterer Effekt ist die Ausfällung von anionischen Tensiden durch Bildung von sogenannten Kalkseifen. Diese unlöslichen Verbindungen entstehen vor allem durch eine Reaktion des Tensids mit den zweiwertige Kationen der Erdalkalimetalle. 
     316Die Löslichkeit von Tenside wird bei abnehmender Temperatur vom sogenannten Krafft-Punkt bestimmt.  
     317Unterhalb einer für das Tensid spezifischen Temperatur wird die Löslichkeit des Tensids in Wasser  
     318so klein, dass die CMC nicht erreicht wird. 
     319Die Löslichkeit nichtionischer Tenside wird bei steigender Temperatur vom Cloud-Punkt bestimmt.  
     320Oberhalb einer spezifischen Temperatur trennen sich Tensid und Wasser, die Lösung trübt sich. Die  
     321trübe Phase besteht aus Mizellen die aufgrund von verstärkten Wechselwirkungen kondensiert sind.  
     322Bei ionischen Tensiden wird dieses Effekt nicht beobachtet, da hier eine elektrostatische Abstoßung  
     323zwischen den Mizellen stattfindet. \cite{Memminger} 
     324Ein weiterer Effekt ist die Ausfällung von anionischen Tensiden durch Bildung von sogenannten  
     325Kalkseifen. Diese unlöslichen Verbindungen entstehen vor allem durch eine Reaktion des Tensids mit  
     326den zweiwertige Kationen der Erdalkalimetalle. 
    145327 
    146328 
    147329%\subsection{Wirkungsweise} 
    148330 
    149 %Durch das Anlagern der Tensidmoleküle an Grenzflächen wird die Grenzflächenspannung erniedrigt und dadurch der Übergang zwischen den zwei nicht mischbaren Phasen erleichtert. Das Tensid wirkt lösungsvermittelnd. Deutlich wird dieser Effekt nach Überschreitung der CMC. Tensidmoleküle lagern sich mit dem unpolaren Teil um die Schadstoffmoleküle an um sich dann als Mizellen im polaren Wasser aufzuhalten. Löst sich das Tensid in beiden Phasen etwa gleich gut, kann Mittelphasenmikroemulsion entstehen. Dabei liegen dann Mizellen und inverse Mizellen gleichzeitig vor. Es existieren dann drei Phasen: Die Wasserphase, die NAPL-Phase und die Mittelphase.  
    150 %Die Grenzflächenspannungen zwischen der Mittelphase und den beiden Randphasen (Wasser und NAPL) sind extrem niedrig, so dass der Übergang von Molekülen in die Mittelphase stark erleichtert wird. 
    151 %Aus diesem Grund ist das Solubilisierungspotential so groß. Mikroemulsionen sind thermodynamisch stabil, sie trennen sich nicht wie Makroemulsionen nach einiger Zeit wieder auf. Durch die hohe Stabilität lassen sie sich wie eine einzelne Phase behandeln. 
    152 %Tenside können aufgrund ihrer Eigenschaften die Auflösung des Schadstoffs beschleunigen (Solubilisierung) oder es durch herabsetzen seiner Grenzflächenspannung zum fließen bringen (Mobilisierung). 
     331%Durch das Anlagern der Tensidmoleküle an Grenzflächen wird die Grenzflächenspannung erniedrigt und  
     332%dadurch der Übergang zwischen den zwei nicht mischbaren Phasen erleichtert. Das Tensid wirkt  
     333%lösungsvermittelnd. Deutlich wird dieser Effekt nach Überschreitung der CMC. Tensidmoleküle lagern  
     334%sich mit dem unpolaren Teil um die Schadstoffmoleküle an um sich dann als Mizellen im polaren  
     335%Wasser aufzuhalten. Löst sich das Tensid in beiden Phasen etwa gleich gut, kann  
     336%Mittelphasenmikroemulsion entstehen. Dabei liegen dann Mizellen und inverse Mizellen gleichzeitig  
     337%vor. Es existieren dann drei Phasen: Die Wasserphase, die NAPL-Phase und die Mittelphase.  
     338%Die Grenzflächenspannungen zwischen der Mittelphase und den beiden Randphasen (Wasser und NAPL)  
     339%sind extrem niedrig, so dass der Übergang von Molekülen in die Mittelphase stark erleichtert wird. 
     340%Aus diesem Grund ist das Solubilisierungspotential so groß. Mikroemulsionen sind thermodynamisch  
     341%stabil, sie trennen sich nicht wie Makroemulsionen nach einiger Zeit wieder auf. Durch die hohe  
     342%Stabilität lassen sie sich wie eine einzelne Phase behandeln. 
     343%Tenside können aufgrund ihrer Eigenschaften die Auflösung des Schadstoffs beschleunigen  
     344%(Solubilisierung) oder es durch herabsetzen seiner Grenzflächenspannung zum fließen bringen  
     345%(Mobilisierung). 
    153346 
    154347 

  • studiarbeit/Versuchsbeschreibung.tex

    r83 r87  
    22\label{Versuchsbeschreibung} 
    33 
    4 Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei Versuchsreihen durchgeführt und dabei 15 Tenside hinsichtlich ihrer Eignung zur Solubilisierung von Schwefelkohlenstoff untersuch. 
    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. 
    6  
    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. 
    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.  
     4Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei Versuchsreihen durchgeführt und dabei 15 Tenside hinsichtlich  
     5ihrer Eignung zur Solubilisierung von Schwefelkohlenstoff untersuch. 
     6Ein erstes Screening, diente einer Vorauswahl. Für die hier ausgesuchten Tenside wurde anschließend  
     7der Einfluss der Tensidkonzentration und schließlich der Einfluss von ein- und zweiwertigen  
     8Kationen untersucht. 
     9 
     10Das grundsätzliche Vorgehen war immer gleich: Tensid, Salz und Wasser wurden in definierten  
     11Massenverhältnissen gemischt und der mit Oil Red angefärbte Schwefelkohlenstoff im Überschuss  
     12zugegeben. Die Ansätze wurden gut vermischt und in einem Wasserbad bis zur  
     13Gleichgewichtseinstellung stehen gelassen. 
     14Aus der leichten Phase wurde eine Probe abgenommen und in Methanol im Verhältnis 1/100 verdünnt.  
     15Die Auftrennung und Konzentrationsmessung erfolgte mittels HPLC-UV/VIS. Des weiteren wurde die  
     16Dichte, die Oberflächenspannung und das Gesamtvolumen der leichten Phase ermittelt. Außerdem wurde  
     17das äußere Erscheinungsbild der Proben zu einer ersten optischen Bewertung herangezogen. Dabei  
     18wurde die Ausbildung einer Mittelphase, Trübung der leichten Phase und Abgrenzung der entstandenen  
     19Phasen zueinander betrachtet.  
    920 
    1021 
    1122\section {Versuchsreihe 1: Screening von 15 verschiedenen Tensiden} 
    1223 
    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. 
     24Diese erste Versuchsreihe diente dazu, eine Vorauswahl von Tensiden zu treffen, die dann weiter  
     25untersucht werden sollten. Der Test wurde in drei Stufen durchgeführt. Zunächst wurde je 0,2 \%  
     26Tensid und 0,5 \% Calciumchlorid im Gesamtansatz angesetzt. Im zweiten Schritt wurde die  
     27Tensidkonzentration auf 2\% erhöht um über der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC) zu  
     28liegen und wiederum 0,5 \% Calciumchlorid zugegeben. Zum dritten wurden Ansätze mit 2 \% Tensid und  
     296,5 \% Natriumchlorid für diejenigen Tenside hergestellt, die mit Calciumchlorid unlöslich waren. 
    1430 
    1531\subsection{Versuchsdurchführung} 
    1632 
    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.  
    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.  
    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. 
     33Zuerst wurde eine Salzlösung mit 0,5 \% Calciumchlorid hergestellt. Die Tenside wurden in 100  
     34ml-Glas-Flaschen eingewogen und mit der Salzlösung auf 100 \% aufgefüllt. Von diesen  
     35Tensid-Salzlösungen wurden 15 ml in in 40 ml-Vials überführt, ein kleiner Rührfisch hinzugefügt und  
     36die Vials mit Mininert-Ventilen verschlossen. Mittels Mikroliterspritze wurde durch das im Ventil  
     37integrierte Septum  je 2,5 ml Schwefelkohlenstoff zugegeben.  
     38Die Ansätze wurden zehn Minuten lang gerührt und anschließend in ein auf 20°C temperiertes  
     39Wasserbad gestellt. Dieser Vorgang wurde noch zweimal an nachfolgenden Tagen wiederholt. Danach  
     40wurden die Vials mehrere Tage im Wasserbad stehen gelassen, um eine Trennung der Phasen bzw. ein  
     41Absetzen der ungelösten Schweranteile zu erreichen.  
     42Nach rund einer Woche wurden die Ansätze beprobt und untersucht. Zunächst wurde die Höhe der  
     43leichten Phase gemessen und daraus das Volumen bestimmt. Dann wurden Proben genommen und mittels  
     44HPLC-Analyse die Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff bestimmt. Schließlich wurde eine  
     45weitere Probe genommen um die Dichte und die Oberflächenspannung zu messen. 
    2046 
    2147\subsubsection{Herstellen der Salzlösung} 
    2248 
    23 Bezogen auf einen Liter Wasser entsprechen 0,5 \% eigentlich fünf Gramm pro Liter. Da das Calciumchlorid jedoch in hydratisierter Form als $CaCl_2*2H_2O$ vorlag, musste der Wasseranteil berücksichtigt und die entsprechende Menge neu berechnet werden.  
     49Bezogen auf einen Liter Wasser entsprechen 0,5 \% eigentlich fünf Gramm pro Liter. Da das  
     50Calciumchlorid jedoch in hydratisierter Form als $CaCl_2*2H_2O$ vorlag, musste der Wasseranteil  
     51berücksichtigt und die entsprechende Menge neu berechnet werden.  
    2452\begin{sloppypar} 
    25 Hierzu wurden zunächst die Molmassen von Calciumchlorid und von Wasser ermittelt und dann der molare Massenanteil des Calciumchlorids an der Gesamtmasse berechnet. $CaCl_2$ hat eine molare Masse von 110 g/mol, zwei Wassermoleküle wiegen 36 g/mol. Daraus folgt eine Gesamtmasse von 146 g/mol. Der Anteil von $CaCl_2$ an der Gesamtmasse beträgt dann 75,34\%. Demnach entsprechen 1,33 g des hydratisierten Calciumchlorids einem Gramm reinem Calciumchlorid. Für 0,5\% Calciumchloridlösung werden $1,33 * 5 = 6,64 [g/L]$ des hydratisierten Calciumchlorides benötigt. 
    26 Da zwei Liter Salzlösung hergestellt werden sollten, wurden 13,27 g hydratisiertes Calciumchlorid in ein Becherglas eingewogen. Das Salz wurde mit Hilfe eines Feststofftrichters in einen 2 L-Messkolben überführt, Becherglas und Trichter dreimal  nachgespült und der Kolben mit bidestiliertem Wasser mit einer Restleitfähigkeit von $0,055 µS/cm$ aufgefüllt. Durch schwenken und vorsichtiges Schütteln wurde das Salz gleichmäßig gelöst. Anschließend wurde die Salzlösung in eine Glasflasche umgefüllt. 
     53Hierzu wurden zunächst die Molmassen von Calciumchlorid und von Wasser ermittelt und dann der  
     54molare Massenanteil des Calciumchlorids an der Gesamtmasse berechnet. $CaCl_2$ hat eine molare  
     55Masse von 110 g/mol, zwei Wassermoleküle wiegen 36 g/mol. Daraus folgt eine Gesamtmasse von 146  
     56g/mol. Der Anteil von $CaCl_2$ an der Gesamtmasse beträgt dann 75,34\%. Demnach entsprechen 1,33 g  
     57des hydratisierten Calciumchlorids einem Gramm reinem Calciumchlorid. Für 0,5\%  
     58Calciumchloridlösung werden $1,33 * 5 = 6,64 [g/L]$ des hydratisierten Calciumchlorides benötigt. 
     59Da zwei Liter Salzlösung hergestellt werden sollten, wurden 13,27 g hydratisiertes Calciumchlorid  
     60in ein Becherglas eingewogen. Das Salz wurde mit Hilfe eines Feststofftrichters in einen 2  
     61L-Messkolben überführt, Becherglas und Trichter dreimal  nachgespült und der Kolben mit  
     62bidestiliertem Wasser mit einer Restleitfähigkeit von $0,055 µS/cm$ aufgefüllt. Durch schwenken und  
     63vorsichtiges Schütteln wurde das Salz gleichmäßig gelöst. Anschließend wurde die Salzlösung in eine  
     64Glasflasche umgefüllt. 
    2765\end{sloppypar} 
    2866 
    29 Ebenso wurde eine Salzlösung aus Natriumchlorid hergestellt, wobei dieses Salz in Reinform vorlag. Allerdings sollte eine Lösung gleicher Ionenstärke hergestellt werden. Dazu musste die Ionenstärke der Calciumchloridlösung berechnet und die Konzentration der Natriumchloridlösung darauf angepasst werden. Die Ionenstärke lässt sich mit folgender Gleichung (4.1) 
     67Ebenso wurde eine Salzlösung aus Natriumchlorid hergestellt, wobei dieses Salz in Reinform vorlag.  
     68Allerdings sollte eine Lösung gleicher Ionenstärke hergestellt werden. Dazu musste die Ionenstärke  
     69der Calciumchloridlösung berechnet und die Konzentration der Natriumchloridlösung darauf angepasst  
     70werden. Die Ionenstärke lässt sich mit folgender Gleichung (4.1) 
    3071berechnen. 
    3172 \begin{equation} I_c = \frac{1}{2} * \sum_{i=1}^n c_i * z_i^2 \end{equation} 
    32 Hierbei ist $c_i$ die Molarität der jeweiligen Ionensorte in mol/L und $z_i$ die Ladungszahl der jeweiligen Ionen. Die Molarität in mol/L berechnet sich als Konzentration [g/L] / Molmasse [g/mol]. Für die Calciumchloridlösung ergibt sich hier eine Ionenstärke von 0,52 mol/L. 
    33 Stellt man nun die Formel um, kann die Konzentration an Natriumchlorid für eine Lösung mit gleicher Ionenstärke wie die Calciumchloridlösung berechnet werden. Die Molarität berechnet sich dann gemäß: $c_{Na} + c_{Cl} = 2 * I_c $ und die Konzentration in g/L ergibt sich aus  Molarität [mol/L]/ Molmasse [g/mol]. Die gesuchte Kontzentration der Natriumchloridlösung beträgt 14,47 g/L, was 1,447 \% entspricht. 
     73Hierbei ist $c_i$ die Molarität der jeweiligen Ionensorte in mol/L und $z_i$ die Ladungszahl der  
     74jeweiligen Ionen. Die Molarität in mol/L berechnet sich als Konzentration [g/L] / Molmasse [g/mol].  
     75Für die Calciumchloridlösung ergibt sich hier eine Ionenstärke von 0,52 mol/L. 
     76Stellt man nun die Formel um, kann die Konzentration an Natriumchlorid für eine Lösung mit gleicher  
     77Ionenstärke wie die Calciumchloridlösung berechnet werden. Die Molarität berechnet sich dann gemäß:  
     78$c_{Na} + c_{Cl} = 2 * I_c $ und die Konzentration in g/L ergibt sich aus  Molarität [mol/L]/  
     79Molmasse [g/mol]. Die gesuchte Kontzentration der Natriumchloridlösung beträgt 14,47 g/L, was 1,447  
     80\% entspricht. 
    3481 
    3582\subsubsection{Herstellen der Tensid-Salzlösung} 
    3683 
    37 Die Tenside wurden in 80 ml-Glasflachen eingewogen und mit Salzlösung auf 80 g aufgefüllt. Für die 0,2 \%-Tensidlösungen wurden 0,16 g Tensid und für die 2 \%- Tensidlösungen wurden 1,6 g Tensid auf eine Gesamtmasse von 80 g eingewogen. Da nicht alle Tenside unverdünnt vorlagen, mussten die Ausgangskonzentration berücksichtigt werden.  
    38 Die Ausgangskonzentrationen der verdünnten Tenside und die daraus resultierende einzuwiegende Masse auf 80 g sind in der folgenden Tabelle vermerkt. 
     84Die Tenside wurden in 80 ml-Glasflachen eingewogen und mit Salzlösung auf 80 g aufgefüllt. Für die  
     850,2 \%-Tensidlösungen wurden 0,16 g Tensid und für die 2 \%- Tensidlösungen wurden 1,6 g Tensid auf  
     86eine Gesamtmasse von 80 g eingewogen. Da nicht alle Tenside unverdünnt vorlagen, mussten die  
     87Ausgangskonzentration berücksichtigt werden.  
     88Die Ausgangskonzentrationen der verdünnten Tenside und die daraus resultierende einzuwiegende Masse  
     89auf 80 g sind in der folgenden Tabelle vermerkt. 
    3990 
    4091 
    …… 
    54105%\vspace{12 pt} 
    55106 
    56 In die Glasflaschen wurde außerdem ein Rührfisch gegeben und die Tenside unter Rühren und Wärmezufuhr gelöst. 
    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.  
    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. 
     107In die Glasflaschen wurde außerdem ein Rührfisch gegeben und die Tenside unter Rühren und  
     108Wärmezufuhr gelöst. 
     109Schon beim Ansatz der Lösungen mit nur 0,2 \% Tensid wurden bei einigen Tensiden nicht erwünschte  
     110Effekte deulich. SDS löste sich sehr schlecht, so dass die Lösung auch nach stundenlangem Rühren  
     111und tagelangem Stehenlassen immer noch weiße Flöckchen enthielt. DSSS bildete ein Gel aus und  
     112Enordet eine seifige, trübe Lösung. Von diesen drei Tensiden wurde lediglich mit Enordet eine  
     113Lösung mit 2\% Tensid angesetzt, wobei sich der Trübungseffekt verstärkte und die seifige Lösung  
     114sich in der Flasche nach längerem stehenlassen nach unten absetzte, so dass oben eine klare,  
     115viskose Flüssigkeit war.  
     116Aufgrund dieser negativen Effekte mit der Calciumchloridlösung wurden diese drei Tenside  
     117versuchsweise in Natriumchloridlösung gelöst. Doch auch hier traten wieder die selben Effekte auf.  
     118SDS und DSSS wurden schließlich ganz von weitern Versuchen ausgeschlossen. Enordet wurde zusätzlich  
     119ohne Salz in Reinstwasser angesetzt. 
    59120 
    60121 
    61122\subsubsection{Batchansätze} 
    62123 
    63 15 ml der Tensid-Salzlösungen wurden in 40 ml-Vials pipettiert. Die Vials wurden mit Mininert-Ventildeckeln fest verschraubt. Dann wurden jeweils 2,5 ml des angefärbten Schwefelkohlenstoffs zugegeben. Hierzu wurde eine 2,5 ml-Microliterspritze verwendet und das Vial mit einer zweiten dünnen Nadel entlüftet. Durch das Entlüften wird ein Überdruck im Vial vermieden und eine verlustarme Überführung des Schwefelkohlenstoffs ermöglicht. 
     12415 ml der Tensid-Salzlösungen wurden in 40 ml-Vials pipettiert. Die Vials wurden mit  
     125Mininert-Ventildeckeln fest verschraubt. Dann wurden jeweils 2,5 ml des angefärbten  
     126Schwefelkohlenstoffs zugegeben. Hierzu wurde eine 2,5 ml-Microliterspritze verwendet und das Vial  
     127mit einer zweiten dünnen Nadel entlüftet. Durch das Entlüften wird ein Überdruck im Vial vermieden  
     128und eine verlustarme Überführung des Schwefelkohlenstoffs ermöglicht. 
    64129Nach sämtlichen Zugaben wurden die Vials gewogen, um die exakt zugegebene Masse zu ermitteln. 
    65 Die Probenansätzt wurden 10 Minuten lang gerührt bzw. geschüttelt und in ein auf 20°C temperiertes Wasserbad gestellt. 
     130Die Probenansätze wurden 10 Minuten lang gerührt bzw. geschüttelt und in ein auf 20°C temperiertes  
     131Wasserbad gestellt. 
    66132 
    67133\subsection{Probename} 
    68134 
    69 Neben der Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff wurden auch Oberflächenspannung, Dichte und Volumen der leichten Phase bestimmt. 
     135Neben der Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff wurden auch Oberflächenspannung, Dichte und  
     136Volumen der leichten Phase bestimmt. 
    70137 
    71138\subsubsection{Volumen der leichten Phase} 
    72139 
    73 Zur Ermittlung des Volumens wurde zunächst der Innendurchmesser der Vials durch messen der Außendurchmessers mittels einer Schieblehre abgeschätzt. Dann wurde mit einem Höhenanreißer die untere und obere Grenze der leichten Phase gemessen und so die Höhe der leichten Phase bestimmt. Über die Formel für das Zylindervolumen $V_z = 1/4*\pi*d^2*h$ lässt sich nun das Volumen der leichten Phase angeben. 
     140Zur Ermittlung des Volumens wurde zunächst der Innendurchmesser der Vials durch messen der  
     141Außendurchmessers mittels einer Schieblehre abgeschätzt. Dann wurde mit einem Höhenanreißer die  
     142untere und obere Grenze der leichten Phase gemessen und so die Höhe der leichten Phase bestimmt.  
     143Über die Formel für das Zylindervolumen $V_z = 1/4*\pi*d^2*h$ lässt sich nun das Volumen der  
     144leichten Phase angeben. 
    74145 
    75146\subsubsection{Konzentration von Schwefelkohlenstoff in der leichten Phase} 
    76147 
    77 Die Konzentration wurde photometrisch bestimmt. Für die Messung wurde eine Verdünnung der Probe mit Methanol im Verhältnis 1:100 hergestellt. Hierzu wurden 10 ml Methanol in einem Vial vorgelegt. Von der leichten Phase der Probe wurde ein Milliliter abgenommen und durch ein Septum in das vorgelegte Methanol gegeben. Bei der Abnahme der Probe war wieder eine Belüftung des Vials mit eine feinen Nadel nötig. Auch hier wurden die Verdünnungsvials nach jeder Zugabe gewogen um den wirklichen Verdünnungsfaktor zu erhalten. Von der Verdünnung wurde dann direkt nach dem Wiegen ein Teil mittels Mikroliterspritze durch das Septum abbenommen und in zwei Minivial überführt. Davon wurde eines zur HPLC-Analyse ins Labor gegeben und das zweite als Rückstellprobe in den Kühlraum gestellt. 
     148Die Konzentration wurde photometrisch bestimmt. Für die Messung wurde eine Verdünnung der Probe mit  
     149Methanol im Verhältnis 1:100 hergestellt. Hierzu wurden 10 ml Methanol in einem Vial vorgelegt. Von  
     150der leichten Phase der Probe wurde ein Milliliter abgenommen und durch ein Septum in das vorgelegte  
     151Methanol gegeben. Bei der Abnahme der Probe war wieder eine Belüftung des Vials mit eine feinen  
     152Nadel nötig. Auch hier wurden die Verdünnungsvials nach jeder Zugabe gewogen um den wirklichen  
     153Verdünnungsfaktor zu erhalten. Von der Verdünnung wurde dann direkt nach dem Wiegen ein Teil  
     154mittels Mikroliterspritze durch das Septum abbenommen und in zwei Minivial überführt. Davon wurde  
     155eines zur HPLC-Analyse ins Labor gegeben und das zweite als Rückstellprobe in den Kühlraum gestellt. 
    78156 
    79157\subsubsection{Dichte und Oberflächenspannung} 
    80158 
    81 Die Dichtebestimmung wurde durch wiegen eines definierten Volumens vorgenommen. Von den Proben wurden 2,5 ml abgenommen. Dabei musste das Vial belüftet und außerdem die Probe blasenfrei und langsam, so dass ein Aufkochen durch zu starken Unterdruck vermieden wurde, entnommen werden. Die Probe wurde in ein kleins Glas mit Gummistopfen gegeben und die Masse der Probe bestimmt. 
    82 Die Oberflächenspannung erfolgte direkt im Anschluss an die Dichtebestimmung mit denselben Proben. Zur Messung wurde ein Blasendruck-Tensiometer der Firma Sinterface verwendet. Die Messung erfolgte im sogenannten Fast-Scan-Mode der nur etwa fünf Minuten pro Probe dauerte. 
     159Die Dichtebestimmung wurde durch wiegen eines definierten Volumens vorgenommen. Von den Proben  
     160wurden 2,5 ml abgenommen. Dabei musste das Vial belüftet und außerdem die Probe blasenfrei und  
     161langsam, so dass ein Aufkochen durch zu starken Unterdruck vermieden wurde, entnommen werden. Die  
     162Probe wurde in ein kleins Glas mit Gummistopfen gegeben und die Masse der Probe bestimmt. 
     163Die Oberflächenspannung erfolgte direkt im Anschluss an die Dichtebestimmung mit denselben Proben.  
     164Zur Messung wurde ein Blasendruck-Tensiometer der Firma Sinterface verwendet. Die Messung erfolgte  
     165im sogenannten Fast-Scan-Mode der nur etwa fünf Minuten pro Probe dauerte. 
    83166 
    84167%\subsection{Material} 
    85168 
    86 %Für die Herstellung und Aufbewahrung der Salzlösungen und der Tensidlösungen wurden Weithalsglasflaschen mit Schraubverschluss verwendet. Als Lösungsmedium diente demineralisiertes Wasser mit einer Restleitfähigkeit von 0,045 µS. Die Probenansätze, sowie die Verdünnung mit Methanol erfolgten in 40 ml-Vials mit flachem Boden und Mininert-Ventildeckeln. Zur Probenahme wurde eine gasdichte 100 µl-Spritze bzw. für die Dichtebestimmung eine 2,5 ml-Spritze verwendet.  
     169%Für die Herstellung und Aufbewahrung der Salzlösungen und der Tensidlösungen wurden  
     170%Wasser mit einer Restleitfähigkeit von 0,045 µS. Die Probenansätze, sowie die Verdünnung mit  
     171%Methanol erfolgten in 40 ml-Vials mit flachem Boden und Mininert-Ventildeckeln. Zur Probenahme  
     172%wurde eine gasdichte 100 µl-Spritze bzw. für die Dichtebestimmung eine 2,5 ml-Spritze verwendet.  
    87173 
    88174\subsection{Ergebnisse} 
    …… 
    90176\subsubsection{Auswertung der Proben mit 0,2\% Tensid im Ansatz} 
    91177 
    92 Zum Zeitpunkt der Probenahme, eine Woche nach dem Ansetzen, hatten sich die Phasen teilweise noch nicht eindeutig getrennt. Dies erschwerte die Messung der Phasenhöhe, die zur Ermittlung des Volumens benötigt wurde. Bei Lutensol FSA10 war die leichte Phase noch sehr von trüben Schlieren durchsetzt, so dass die untere Phasengrenze nicht bestimmt werden konnte. Bei Brij 97 war die leichte Phase milchig weiß. Da es nicht sicher war ob die Lösung noch klar werden würde, wurde hier auf die Beprobung verzichtet und abgewartet wie sich die später angesetzte Probe mit 2\% Tensid entwickeln würde. Auch andere Tenside zeigten eine leichte Trübung, die sich allerdings nach unten absetzte. Hier erfolgte die Höhenmessung an der oberen Grenze der Trübung. 
    93 Wegen der durch die Trübung verursachten Ungenauigkeit bei der Höhenmessung und des durch messen des Außendurchmessers abgeschätzten Innendurchmessers ist die Angabe des Volumens nicht als exakter Wert zu verstehen. 
    94  
    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. 
    96  
    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.  
    98  
    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. 
     178Zum Zeitpunkt der Probenahme, eine Woche nach dem Ansetzen, hatten sich die Phasen teilweise noch  
     179nicht eindeutig getrennt. Dies erschwerte die Messung der Phasenhöhe, die zur Ermittlung des  
     180Volumens benötigt wurde. Bei Lutensol FSA10 war die leichte Phase noch sehr von trüben Schlieren  
     181durchsetzt, so dass die untere Phasengrenze nicht bestimmt werden konnte. Bei Brij 97 war die  
     182leichte Phase milchig weiß. Da es nicht sicher war ob die Lösung noch klar werden würde, wurde hier  
     183auf die Beprobung verzichtet und abgewartet wie sich die später angesetzte Probe mit 2\% Tensid  
     184entwickeln würde. Auch andere Tenside zeigten eine leichte Trübung, die sich allerdings nach unten  
     185absetzte. Hier erfolgte die Höhenmessung an der oberen Grenze der Trübung. 
     186Wegen der durch die Trübung verursachten Ungenauigkeit bei der Höhenmessung und des durch messen  
     187des Außendurchmessers abgeschätzten Innendurchmessers ist die Angabe des Volumens nicht als exakter  
     188Wert zu verstehen. 
     189 
     190Die Konzentrationsbestimmung ergab Schwefelkohlenstoffgehalte zwischen 3,91 g/L und 6,52 g/L. Der  
     191niedrigste Wert wurde bei der BASF-Tensidmischung, der höchste bei Brij 98 gefunden. Wobei die  
     192gemessenen Konzentrationen nur unwesentlich über der Löslichkeit von Schwefelkohlenstoff in reinem  
     193Wasser (2 g/L bei 20°C) liegen. 
     194 
     195Die gemessene Dichte der Proben Lagen zwischen 0,997 g/L bei Lutensol FSA10 und 1,084 g/L bei Brij  
     19698. Zum Vergleich wurde die Dichte der jeweils für die Ansätze verwendeten Tensid-Salzlösung  
     197gemessen. Der Vergleich ergab, dass die Dichte der Proben etwas über der Dichte der zugehörigen  
     198Tensid-Salzlösung lag.  
     199 
     200Auch bei der Oberflächenspannung wurden die Proben und die entsprechenden Tensid-Salzlösungen  
     201miteinander verglichen. Erwünscht ist eine deutlich Abnahme der Oberflächenspannung in der Probe.  
     202Am Besten war das Verhältnis von der Oberflächenspannung von Probe zu Tensid-Lösung bei Brij 58, am  
     203schlechtesten bei der BASF-Tensidmischung. Bei der BASF-Tensidmischung lag die Oberflächenspannung  
     204in der Probe bei 57,38 mN/m, was im Vergleich sehr hoch ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle  
     205\ref{tab:V1_0,2} zusammengefasst. 
    100206 
    101207 
    102208\subsubsection{Auswertung der Proben mit 2\% Tensid im Ansatz} 
    103209 
    104 Fast alle Proben waren mehr oder weniger trüb, Brij 97 war wieder milchig weiß und blieb auch so, Uniperol EL war leuchtend Gelb aber nicht trüb.  
    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.  
    106  
    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. 
    108  
    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. 
     210Fast alle Proben waren mehr oder weniger trüb, Brij 97 war wieder milchig weiß und blieb auch so,  
     211Uniperol EL war leuchtend Gelb aber nicht trüb.  
     212Bei der Probenahme für die Konzentrationsmessung wurden die trüben Schlieren bei Lutensol ON 60 so  
     213stark aufgewirbelt, dass keine repräsentative Probe mehr zu entnehmen war. Daher wurde hier auf die  
     214Konzentrationsbestimmung verzichtet. Die niedrigste $CS_2$- Konzentration wurde mit 4,79 g/L bei  
     215der BASF-Tensidmischung gefunden, die höchste mit 103,06 g/L bei Brij 97. Diese Konzentration ist  
     216im Vergleich zu den anderen Proben extrem hoch, der Mittelwert aller untersuchter Proben lag bei  
     21732,05 g/L.  
     218 
     219Die Dichte der Proben lag zwischen 1,013 g/L und 1,051 g/L. Anders als bei den Proben mit 0,2\%  
     220Tensid im Ansatz war die Dichte der Proben hier im Durchschnitt etwas niedriger als die Dichte der  
     221zugehörigen Tensid-Salzlösungen. 
     222 
     223Beim Vergleich der Oberflächenspannung von Proben und Tensidlösungen wurde der niedrigste Wert für  
     224Brij S20 ermittelt, gefolgt von Brij 98 und Uniperol EL. Auffällig war, dass die  
     225Oberflächenspannung der BASF-Tensidmischung in der Probe wieder deutlich an anstieg im Vergelich  
     226zur Tensid-Lösung und auch absolut wieder den fast gleichen Wert von 57,54 mN/m erreicht wie auch  
     227schon bei den Ansätzen mit 0,2\% Tensid. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in Tabelle  
     228\ref{tab:V1_2,0} zusammengefasst. 
    110229 
    111230\input{V1_Tabelle0,2} 
    …… 
    121240\subsection{Bewertung der Ergebnisse} 
    122241 
    123 Dieser erste Versuch sollte die grundsätzliche Eignung verschiedener Tenside für die Solubilisierung von Schwefelkohlenstoff zeigen und diente so einer Vorauswahl für weiterführende Versuche. 
    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. 
    125 %Von den mit Schwefelkohlenstoff angesetzten Proben wurden einige nicht vollständig untersucht werden aufgrund ihres Verhaltens oder Aussehens. Bei den Proben mit 0,2\% Tensid wurde Brij 97 aufgrund der milchig-weißen Farbe der leichten Phase auf eine beprobung verzichtet und bei Lutensol FSA10 konnte das Volumen und die Oberflächenspannung auf Grund der starken Inhomogenität der Probe nicht gemessen  werden. 
    126 Die gemessenen Konzentrationen an gelöstem Schwefelkohlenstoff lagen bei den Proben mit 0,2\% Tensid mit 3,91 g/L - 6,53 g/L erwartungsgemäß kaum über der Löslichkeit in reinem Wasser, welche 2 g/L beträgt. 
    127 Die Oberflächenspannung der Probe blieb im Vergleich mit der Oberflächenspannung der Tensid-Salzlösung ungefähr konstant. 
    128  
    129 Bei der Untersuchung der Proben mit 2\% Tensid im Ansatz traten deutliche Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Tensiden hinsichtlich der Konzentration von gelöstem Schwefelkohlenstoff auf. Die gemessenen Konzentrationen reichten von 4,79 g/L (BASF-Tensidmischung) bis 103,06 g/L(Brij 97). Dies war allerdings mit Abstand die höchste Konzentration, denn die zweithöchste gemessene Konzentration lag bei gerade 51,43 g/L (Lutensol FSA10). 
    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.  
    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. 
     242Dieser erste Versuch sollte die grundsätzliche Eignung verschiedener Tenside für die  
     243Solubilisierung von Schwefelkohlenstoff zeigen und diente so einer Vorauswahl für weiterführende  
     244Versuche. 
     245Als erstes schieden die Tenside aus, die sich nicht wie gewünscht in der Salzlösung lösen ließen.  
     246Dies galt für SDS, welches sich trotz Wärmezufuhr und langem Rühren nicht löste, und für DSSS,   
     247welches auf die Anwesenheit von Kationen mit Gelbildung reagierte. Zwar war auch Enordet  
     248problematisch, da die Tensid-Salzlösung stark getrübt und viskos war,  es wurde aber zunächst nicht  
     249von weiteren Versuchen ausgeschlossen, sondern ohne Salz in reinem Wasser angesetzt. Die genannten  
     250Effekte waren schon bei der geringen Tensidkonzentration von nur 0,2\% sichtbar und wurden bei der  
     251höheren Konzentration von 2\%  noch verstärkt. 
     252%Von den mit Schwefelkohlenstoff angesetzten Proben wurden einige nicht vollständig untersucht  
     253%werden aufgrund ihres Verhaltens oder Aussehens. Bei den Proben mit 0,2\% Tensid wurde Brij 97  
     254%aufgrund der milchig-weißen Farbe der leichten Phase auf eine beprobung verzichtet und bei Lutensol  
     255%FSA10 konnte das Volumen und die Oberflächenspannung auf Grund der starken Inhomogenität der Probe  
     256%nicht gemessen  werden. 
     257Die gemessenen Konzentrationen an gelöstem Schwefelkohlenstoff lagen bei den Proben mit 0,2\%  
     258Tensid mit 3,91 g/L - 6,53 g/L erwartungsgemäß kaum über der Löslichkeit in reinem Wasser, welche 2  
     259g/L beträgt. 
     260Die Oberflächenspannung der Probe blieb im Vergleich mit der Oberflächenspannung der  
     261Tensid-Salzlösung ungefähr konstant. 
     262 
     263Bei der Untersuchung der Proben mit 2\% Tensid im Ansatz traten deutliche Unterschiede zwischen den  
     264unterschiedlichen Tensiden hinsichtlich der Konzentration von gelöstem Schwefelkohlenstoff auf. Die  
     265gemessenen Konzentrationen reichten von 4,79 g/L (BASF-Tensidmischung) bis 103,06 g/L(Brij 97).  
     266Dies war allerdings mit Abstand die höchste Konzentration, denn die zweithöchste gemessene  
     267Konzentration lag bei gerade 51,43 g/L (Lutensol FSA10). 
     268Nach Betrachtung der Konzentration war Brij 97 mit Abstand das effizienteste Tensid, gefolgt von  
     269Lutensol FSA10 mit 51,43 g/L, Uniperol EL mit 48 55 g/L, Igepal mit 47,51 g/L und Enordet in  
     270destilliertem Wasser mit 41,7 g/L. Alle weiteren Tenside wiesen ein deutlich schlechteres  
     271Solubilisierungspotential auf.  
     272Sortiert nach dem Oberflächenspannungsverhältnis zwischen Probe und Tensid-Salzlösung ergibt sich  
     273eine andere Reihenfolge. Diese lautet dann Brij 98, Brij S20, Uniperol EL, Brij 97 und Enordet in  
     274destilliertem Wasser. Bei Lutensol FSA10 und Igepal lag die Oberflächenspannung der Probe über der  
     275der Tensid-Salzlösung. Allerdings sind die Messergebnisse für die Oberflächenspannungen kritisch zu  
     276bewerten, da die Proben wärend der Messung schäumten. Durch den Schaum ist möglicherweise ein  
     277Gegendruck entstanden, so dass möglicherweise zu hohe Werte gemessen wurden. 
    132278Die Ergebnisse sind in Abbildung 4.2 grafisch dargestellt. 
    133279 
    …… 
    142288\section {Versuchsreihe 2: Einstellen der optimalen Tensidkonzentration} 
    143289 
    144 Aus den von im ersten Versuch untersuchten Tensiden sollten einige ausgewählt und für diese die optimale Tensidkonzentration ermittelt werden, also die Konzentration bei der am meisten Schwefelkohlenstoff gelöst werden kann. 
    145 Hierzu wurde eine Verdünnungsreihe hergestellt, wobei die Tensidkonzentration variierte und die Konzentration an Salz und Schwefelkohlenstoff konstant gehalten wurde. 
     290Aus den von im ersten Versuch untersuchten Tensiden sollten einige ausgewählt und für diese die  
     291optimale Tensidkonzentration ermittelt werden, also die Konzentration bei der am meisten  
     292Schwefelkohlenstoff gelöst werden kann. 
     293Hierzu wurde eine Verdünnungsreihe hergestellt, wobei die Tensidkonzentration variierte und die  
     294Konzentration an Salz und Schwefelkohlenstoff konstant gehalten wurde. 
    146295 
    147296\subsection{Versuchsdurchführung} 
    148297 
    149 Die Auswahl der ersten zwei untersuchten Tenside erfolgte hauptsächlich anhand des Oberflächenspannungsverhältnisses der Proben mit 2\% Tenside im Ansatz, aber auch die Phasentrennung und das Aussehen der leichten Phase wurde berücksichtigt. Eine Auswhl nach der gelösten Konzentration war durch eine verzögerte Analyse der Proben seitens des Labors zunächst nicht möglich. So wurden zunächst die Tenside Brij 98 und Brij S20 ausgewählt und nachträglich, nach erhalt der Messwerte aus dem Labor, zusätzlich Brij 97. 
    150 Zunächst wurden die gewünschten Konzentrationen an Tensid im Ansatz festgelegt und abhängig davon, sowie vom Gesamtvolumen der Vials, wurden die Massenanteile der übrigen Komponenten berechnet. Pro Reihe wurden acht Proben mit Tensidkonzentrationen zwischen 0,1 \% und 3,5 \% angestzt. Zu beachten war hier außerdem, dass sowohl Tenside als auch das Salz nicht direkt zugegeben werden konnten, sondern vorher Stammlösungen hergestellt werden mussten. Die Konzentration dieser Stammlösungen sind in der Berechnung der Massenanteile zu berücksichtigen. 
    151 Das berechnete Volumen der Tensidlösung, der Salzlösung und destilliertes Wasser wurden in die Vials gegeben, die einzelnen Zugaben gewogen und nach verschließen der Vials der angefärbte Schwefelkohlenstoff über die Mininert-Ventile zugegeben. 
     298Die Auswahl der ersten zwei untersuchten Tenside erfolgte hauptsächlich anhand des  
     299Oberflächenspannungsverhältnisses der Proben mit 2\% Tenside im Ansatz, aber auch die  
     300Phasentrennung und das Aussehen der leichten Phase wurde berücksichtigt. Eine Auswhl nach der  
     301gelösten Konzentration war durch eine verzögerte Analyse der Proben seitens des Labors zunächst  
     302nicht möglich. So wurden zunächst die Tenside Brij 98 und Brij S20 ausgewählt und nachträglich,  
     303nach erhalt der Messwerte aus dem Labor, zusätzlich Brij 97. 
     304Zunächst wurden die gewünschten Konzentrationen an Tensid im Ansatz festgelegt und abhängig davon,  
     305sowie vom Gesamtvolumen der Vials, wurden die Massenanteile der übrigen Komponenten berechnet. Pro  
     306Reihe wurden acht Proben mit Tensidkonzentrationen zwischen 0,1 \% und 3,5 \% angestzt. Zu beachten  
     307war hier außerdem, dass sowohl Tenside als auch das Salz nicht direkt zugegeben werden konnten,  
     308sondern vorher Stammlösungen hergestellt werden mussten. Die Konzentration dieser Stammlösungen  
     309sind in der Berechnung der Massenanteile zu berücksichtigen. 
     310Das berechnete Volumen der Tensidlösung, der Salzlösung und destilliertes Wasser wurden in die  
     311Vials gegeben, die einzelnen Zugaben gewogen und nach verschließen der Vials der angefärbte  
     312Schwefelkohlenstoff über die Mininert-Ventile zugegeben. 
    152313 
    153314\subsubsection{Herstellen der Stammlösungen} 
    154315 
    155 Die Tenside sollten als zehnprozentige Lösungen hergestellt werden. Hierzu wurden zunächst die Tenside und dann die benötigte Menge an Wasser in 100 ml-Glasflaschen eingewogen. Da alle hier getesteten Tenside unverdünnt vorlagen wurden je fünf Gramm Tensid auf 50 g Wasser angesetzt. Die Flaschen wurden mit einem Rührfisch versehen und die Tenside durch rühren unter leichter Erwärmung in Lösung gebracht.  
    156 Ebenso wurde eine Salzlösung mit 20 \% Calciumchlorid hergestellt. Hier war wie beim ersten Screening (Versuch 1) zu beachten, dass das Salz in hydratisierter Form vorlag und der dort berechnente Korrekturfaktor von 1,33 einzurechnen war.  
     316Die Tenside sollten als zehnprozentige Lösungen hergestellt werden. Hierzu wurden zunächst die  
     317Tenside und dann die benötigte Menge an Wasser in 100 ml-Glasflaschen eingewogen. Da alle hier  
     318getesteten Tenside unverdünnt vorlagen wurden je fünf Gramm Tensid auf 50 g Wasser angesetzt. Die  
     319Flaschen wurden mit einem Rührfisch versehen und die Tenside durch rühren unter leichter Erwärmung  
     320in Lösung gebracht.  
     321Ebenso wurde eine Salzlösung mit 20 \% Calciumchlorid hergestellt. Hier war wie beim ersten  
     322Screening (Versuch 1) zu beachten, dass das Salz in hydratisierter Form vorlag und der dort  
     323berechnente Korrekturfaktor von 1,33 einzurechnen war.  
    157324Durch rühren wurden die Tenside beziehungsweise das Salz vollständig gelöst. 
    158325 
    159326\subsubsection{Batchansätze} 
    160327 
    161 Für diesen Versuch wurden 20 ml-Vials verwendet. Diese hatten ein besseres Verhältnis von Länge zu Grundfläche, so dass die einzelnen Phasen höher waren. Dadurch wird der Fehler den man bei der Bestimmung des Volumens mach kleiner. Zudem wurde der Durchmesser der Vials nicht abgeschätzt, sondern die Vials kalibriert. Hierzu wurden drei Vials zunächst bis zum über die Rundung des Bodens hinaus mit Wasser gefüllt, die Höhe gemessen, ein definiertes Volumen Wasser zugegeben und wieder die höhe gemessen. Durch umstellen der Volumenformel für Zylinder lässt sich so der Durchmesser errechnen. Der Mittelwert der durch diesen Versuch gefundenen Durchmesser wurde später für die Bestimmung der Volumen der leichten Phase der Proben verwendet. 
    162 In die Vials wurde zuerst das jeweils berechnete Volumen der Tensidlösung, dann das der Salzlösung und das durch Differenzbildung aus Gesamtvolumen und den übrigen Komponeten ermittelte Volumen an destilliertem Wasser gegeben. Zuletzt wurde der Schwefelkohlenstoff durch die Mininert-Ventile zugegeben. Die Vials wurden nach jeder Zugabe gewogen. 
     328Für diesen Versuch wurden 20 ml-Vials verwendet. Diese hatten ein besseres Verhältnis von Länge zu  
     329Grundfläche, so dass die einzelnen Phasen höher waren. Dadurch wird der Fehler den man bei der  
     330Bestimmung des Volumens mach kleiner. Zudem wurde der Durchmesser der Vials nicht abgeschätzt,  
     331sondern die Vials kalibriert. Hierzu wurden drei Vials zunächst bis zum über die Rundung des Bodens  
     332hinaus mit Wasser gefüllt, die Höhe gemessen, ein definiertes Volumen Wasser zugegeben und wieder  
     333die höhe gemessen. Durch umstellen der Volumenformel für Zylinder lässt sich so der Durchmesser  
     334errechnen. Der Mittelwert der durch diesen Versuch gefundenen Durchmesser wurde später für die  
     335Bestimmung der Volumen der leichten Phase der Proben verwendet. 
     336In die Vials wurde zuerst das jeweils berechnete Volumen der Tensidlösung, dann das der Salzlösung  
     337und das durch Differenzbildung aus Gesamtvolumen und den übrigen Komponeten ermittelte Volumen an  
     338destilliertem Wasser gegeben. Zuletzt wurde der Schwefelkohlenstoff durch die Mininert-Ventile  
     339zugegeben. Die Vials wurden nach jeder Zugabe gewogen. 
    163340Die Proben wurden durch schütteln gut vermischt und in das auf 20°C temperierte Wasserbad gestellt. 
    164341 
    165342\subsection{Probename} 
    166343 
    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.  
    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.  
     344Brij 98 hatte sich auch nach über einer Woche im Wasserbad kaum abgesetzt, so dass die leichte  
     345Phase wolkig-trüb war. Beim Versuch eine Probe zu entnehmen wurde die trüben Schlieren bereits  
     346durch das Einstechen der Kanüle stark aufgewirbelt. Daher und aufgrund der eher geringen  
     347Konzentration, die beim Screening beim Ansatz mit 2\% Tensid gemessen worden war, wurde auf die  
     348Beprobung verzichtet. Bei Brij S20 hatten sich die Phasen gut getrennt und die leichte Phase war  
     349klar geworden. Dagegen war die leichte Phase von Brij 97, wie auch in den vorangegangenen  
     350Versuchen, milchig-weiß, bei den Proben mit höher Tensidkonzentration schwach rosa.Hier wurde nun  
     351versucht, die Trennung durch Zentrifugieren zu verbessern. Dafür wurden zunächst die zwei Vials mit  
     352Wasser gefüllt um gefahrlos zu testen, ob die Vials die Belastungen aushalten. Nachdem hier keine  
     353Probleme auftraten wurden die Proben mit Brij 97 in die Zentrifuge gestellt. Dies funktioneirte  
     354leider nicht so problemlos, da die Mininert-Ventile länger als die zuvor verwendeten einfachen  
     355Schraubkappenl waren und daher die Gondeln der Zentrifuge nicht abkippen konnen. Durch die  
     356auftretenden Scherkräfte wurden zwei der Mininert-Ventile verbogen und die Proben zerstört.  
     357Untersucht wurden Volumen der leichten Phase, Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff in der  
     358leichten Phase, Dichte und Konzentration. Die Untersuchung und Beprobung erfolgte analog zum  
     359vorigen Versuch.  
    169360 
    170361Zu einem späteren Zeitpunkt wurde zudem die Messung der Viskosität für Brij 97 durchgeführt.  
    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. 
    172  
    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. 
    174  
    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: $Ns/m^2$). 
    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. 
     362Der Aufbau des verwendeten Ubbelohde-Viskosimeters ist in Abbildung 4.3 dargestellt. Die Probe wird  
     363über Rohr C eingefüllt und sammelt sich an desen unterem Ende in einem Voratsgefäß. Dieses ist über  
     364ein U-Rohr mit dem Niveaugefäß (D) verbunden, an das  zum einen die Kapillare(I) und zum anderen  
     365ein Belüftungsrohr (A) angeschlossen sind. Oberhalb der Kapillare befindet sich das Messgefäß (E).  
     366Oberhalb und unterhalb de Messgefäßes befindet sich eine Markierung. Die Probe wird in der Regel  
     367durch anlegen eines Unterdruckes an Rohr B in das Messgefäß gesaugt. Dann wird das Belüftungsrohr  
     368geöffnet, sodass der Flüssigkeitsfilm unterhalb der Kapillare abreißt, es entsteht das sogenannte  
     369hängende Niveau. Die Probe wird durch die Kapillare ablaufen gelassen und die Zeit gestoppt, die  
     370die obere Grenzfläche benötigt um den Weg zwischen oberer und unterer Markierung des Messgefäßes  
     371zurückzulegen. 
     372 
     373Aufgrund der hohen Flüchtigkeit des Schwefelkohlenstoffs, wurde die Flüssigkeit nicht wie normal  
     374üblich durch Anlegen eines Unterdruckes an Rohr B nach oben gesaugt, sondern durch Erzeugen eines  
     375Überdrucks an Rohr C in das Messgefäß gedrückt. 
     376 
     377\noindent Zunächst wurde die Kapillarkonstante bestimmt. Hierzu wurden zunächst mehrere Messungen  
     378mit bidestilliertem Wasser durchgeführt. Die dynamische Viskosität von Wasser beträgt 1 Pa*s  
     379(Pascalsekunde, ebenfalls gebräuchlich: $Ns/m^2$). 
     380Für die Messung wurden rund drei Milliliter Probe benötigt. Die Messung wurde jeweils dreimal  
     381wiederholt und der Mittelwert zur Berrechnung der Viskosität verwendet. Die dynamische Viskosität  
     382berechnet sich aus Kapillarkonstante mal Zeit. 
    177383 
    178384%Bild Ubbelohde aus Viskosität Uni-Siegen 
    …… 
    186392\subsection{Ergebnisse} 
    187393 
    188 Die Bestimmung des Volumens ist bei diesem zweiten Versuch genauer als beim vorangegangenen Versuch, da das Volumen der Vials kalibriert wurde und  das Verhältnis von Höhe zu Duchmesser größer ist. Somit wirkt sich der Messfehler durch die Höhenmessung geringer aus.  
     394Die Bestimmung des Volumens ist bei diesem zweiten Versuch genauer als beim vorangegangenen  
     395Versuch, da das Volumen der Vials kalibriert wurde und  das Verhältnis von Höhe zu Duchmesser  
     396größer ist. Somit wirkt sich der Messfehler durch die Höhenmessung geringer aus.  
    189397 
    190398\subsubsection{Auswertung der Reihe mit Brij S20} 
    191399 
    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.  
    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.  
    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  
     400Für Brij S20 wurden Konzentrationen an gelöstem $CS_2$ von 7,38 g/L bis 72,72 g/L gemessen. Die  
     401höchste Konzentration wurde bei der Probe mit knapp 3 \% Tensid im Ansatz gefunden.  
     402Die Dichte lagen zwischen 1,05 g/L und 1,11 g/L. Mit steigender Tensidkonzentration im Ansatz nahm  
     403die Dichte der leichten Phase ab.  
     404Hier wurden nun nicht die Oberflächenspannungen von Probe und Stammlösung verglichen wie in Versuch  
     4051, sondern die Oberflächenspannung wurde mit der Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff in  
     406der leichten Phase verglichen. Dies ist nachfolgend in Diagramm  
    195407% \Ref{Fig:XX} 
    196408XXXXXX dargestellt.  
    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. 
     409Die Oberflächenspannung nimmt ab, während die Konzentration steigt und umgekehrt. Die Messwerte  
     410dieses Versuchs sind in Abbildung 4.4 tabellarisch aufgeführt. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind  
     411in Tabelle \ref{tab:V2_BrijS20} zusammengefasst. 
    198412 
    199413%Tabelle mit den Messergebnissen von Brij S20 
    …… 
    210424\subsubsection {Auswertung der Reihe mit Brij97} 
    211425 
    212 Für Brij 97 wurden deutlich höhere Konzentrationen als für Brij S20 gefunden. Diese lagen zwischen 110,98 g/L und 893,12 g/L. Auch hier wurde die höchste Konzentration in der Probe mit rund 3 \% Tensid im Ansatz gefunden.  
    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. 
    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. 
     426Für Brij 97 wurden deutlich höhere Konzentrationen als für Brij S20 gefunden. Diese lagen zwischen  
     427110,98 g/L und 893,12 g/L. Auch hier wurde die höchste Konzentration in der Probe mit rund 3 \%  
     428Tensid im Ansatz gefunden.  
     429Die Dichte der leichten Phase lagen zwischen 1,05 g/L und 1,09 g/L also im gleichen Bereich wie die  
     430Dichte von Brij S20. Hier war allerdings der Effekt zu beobachten, dass die Dichte mit steigender  
     431Tensidkonzentration zunahm. 
     432Beim Vergleich von Oberflächenspannung und Gelöst-Konzentration war der Effekt der steigenden  
     433Konzentration bei abnehmender Oberflächenspannung deutlicher und eindeutiger ausgeprägt als bei  
     434Brij S20. Die Messwerte sind tabellarisch in Tabelle \ref{tab:V2_Brij97} verzeichnet. 
    215435 
    216436%Tabelle mit den Messergebnissen mit Brij 97 
    …… 
    228448\subsection{Bewertung der Ergebnisse} 
    229449 
    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\%).  
    231  
    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. 
    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. 
     450Der Verlust der zwei Proben von Brij 97 stellte kein größeres Problem dar, da es sich hier um die  
     451Probe 1 mit 0,1 \% Tensid und Probe 6 mit 2,5\% Tensid handelt, also zum einen nicht um benachbarte  
     452Proben und zum anderen sind diese Konzentrationen vergleichbar mit denen aus dem ersten Screening  
     453(0,2\% und 2\%).  
     454 
     455Im Vergleich zum ersten Screening wurde hier die extrem gute Solubilisierung des  
     456Schwefelkohlenstoffs durch Brij 97 nochmals deutlicher. Durch die steigende Tensidkonzentration,  
     457steigt auch die Anzahl der Mizellen und somit die Solubilisierungskapazität. Bei weiter steigender  
     458Tensidkonzentration löst sich das Tensid auch verstärkt in der schweren Phase und bildet inverse  
     459Mizellen und schließlich bildet sich Mittelphase. Die gemessenen Höchstkonzentration lag bei Brij  
     46097 zehnfach über der höchsten Konzentration, die für Brij S20 gefunden wurde. 
     461Trägt man die gemessene Konzentration von gelöstem Schwefelkohlenstoff gegen die  
     462Tensidkonzentration auf, wie in Grafik 4.6 und 4.7 dargestellt, lässt sich gut erkennen, dass die  
     463maximale Solubilisierung bei der Probe mit knapp 3\% Tensid im Ansatz vorliegt. Danach fällt die  
     464Kurve wieder. Mehr Tensid hat hier keine zusätzliche lösungsvermittelnde Wirkung. Zu beachten ist,  
     465dass die gefundenen Werte nicht dem kritischen Punkt und damit der maximal Möglichen Konzentration  
     466gleichgesetzt werden können, denn die Proben wurden aus dem Zweiphasengebiet entnommen. Die  
     467dargestellte Kurve liegt daher unterhalb der Binodalkurve. Der kritische Punkt dürfte in der Nähe  
     468der ermittelten Konzentration liegen, lässt sich aber durch diesen Versuch nicht exakt finden.  
     469Hierzu müsste eine exakte Mischungkurve durch schrittweises zutitrieren der einzelnen Komponenten  
     470aufgenommen werden und die Konoden durch chemische Analyse aller Komponenten in beiden Phasen  
     471bestimmt werden. 
    234472 
    235473 
    …… 
    355593\section {Versuchsreihe 3: Salinitätsscan} 
    356594 
    357 Dieser Versuch sollte den Einfluss der Ionenstärke auf die Wirkung des Tensides beschreiben. Der Versuch war so angelegt wie Versuch 2, wobei jedoch die Konzentration des Tensides auf 3 \% gehalten und stattdessen die Konzentration an Calciumchlorid variiert wurde. 
     595Dieser Versuch sollte den Einfluss der Ionenstärke auf die Wirkung des Tensides beschreiben. Der  
     596Versuch war so angelegt wie Versuch 2, wobei jedoch die Konzentration des Tensides auf 3 \%  
     597gehalten und stattdessen die Konzentration an Calciumchlorid variiert wurde. 
    358598 
    359599\subsection{Versuchsdurchführung} 
    360600 
    361 Dieser Versuch wurde ausschließlich mit Brij 97 durchgeführt, Brij S20 schied aufgrund der schlechten Ergebnisse in den letzten Versuchen aus.  
     601Dieser Versuch wurde ausschließlich mit Brij 97 durchgeführt, Brij S20 schied aufgrund der  
     602schlechten Ergebnisse in den letzten Versuchen aus.  
    362603Es wurden kleinere Vials verwendet als im Versuch 2, die wiederum zuvor kallibriert wurden. 
    363 Zunächst wurde die Konzentration des Salzes in den einzelnen Proben festgelegt. Es wurden acht Proben mit einer Salzkonzentration von 0,1 \% bis 3,5 \% angesetzt. Die Konzentration des Tensides sollte fix bei 3 \% liegen und der Anteil an Schwefelkohlenstoff sollte wieder 50 \% betragen. So musste nur noch der Verdünnungsfaktor der Salz- und sowie der Tensidstammlösung berücksichtigt werden und dann durch Differenzbildung von Gesamtvolumen und den übrigen Komponenten der Anteil an zuzugebendem Reinstwasser ermittelt werden. 
     604Zunächst wurde die Konzentration des Salzes in den einzelnen Proben festgelegt. Es wurden acht  
     605Proben mit einer Salzkonzentration von 0,1 \% bis 3,5 \% angesetzt. Die Konzentration des Tensides  
     606sollte fix bei 3 \% liegen und der Anteil an Schwefelkohlenstoff sollte wieder 50 \% betragen. So  
     607musste nur noch der Verdünnungsfaktor der Salz- und sowie der Tensidstammlösung berücksichtigt  
     608werden und dann durch Differenzbildung von Gesamtvolumen und den übrigen Komponenten der Anteil an  
     609zuzugebendem Reinstwasser ermittelt werden. 
    364610Die Beprobung und Messung erfolgte analog zu den vorhergehenden Versuchen. 
    365611 
    …… 
    367613\subsubsection{Herstellen der Stammlösungen} 
    368614 
    369 Es wurde wieder eine Tensidlösung von Brij 97 mit 10 \% Tensidgehalt hergestellt. Calciumchloridlösung musste keine neu angesetzt werden, da noch eine ausreichende Menge aus Versuch 2 vorhanden war.  
     615Es wurde wieder eine Tensidlösung von Brij 97 mit 10 \% Tensidgehalt hergestellt.  
     616Calciumchloridlösung musste keine neu angesetzt werden, da noch eine ausreichende Menge aus Versuch  
     6172 vorhanden war.  
    370618 
    371619\subsubsection{Batchansätze} 
    372620 
    373 In die acht Vials wurde zuerst die Tensidlösung, dann die Salzlösung und das Wasser zugegeben, die Vials dicht verschlossen und über die belüfteten Mininert-Ventile der angefärbte Schwefelkohlenstoff zugegeben. Die Vials wurden nach jeder Zugabe gewogen. Anschließend wurden die Proben durch schütteln vermischt und in das \mbox{20 °C} warme Wasserbad gestellt. 
     621In die acht Vials wurde zuerst die Tensidlösung, dann die Salzlösung und das Wasser zugegeben, die  
     622Vials dicht verschlossen und über die belüfteten Mininert-Ventile der angefärbte  
     623Schwefelkohlenstoff zugegeben. Die Vials wurden nach jeder Zugabe gewogen. Anschließend wurden die  
     624Proben durch schütteln vermischt und in das \mbox{20 °C} warme Wasserbad gestellt. 
    374625 
    375626\subsection{Probenahme} 
    376627 
    377 Die Proben waren wiederum milchig weiß bis schwach rosa. Gemessen wurde wieder die Phasenhöhe zur Bestimmung des Volumens, die Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff in der leichten Phase, die Dichte und die Oberflächenspannung mit den gleichen Methoden wie in den Versuchen zuvor. 
     628Die Proben waren wiederum milchig weiß bis schwach rosa. Gemessen wurde wieder die Phasenhöhe zur  
     629Bestimmung des Volumens, die Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff in der leichten Phase,  
     630die Dichte und die Oberflächenspannung mit den gleichen Methoden wie in den Versuchen zuvor. 
    378631 
    379632\subsection{Ergebnisse} 
    380633 
    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. 
    382 Die Dichte lagen zwischen 1,09 g/L und 1,16 g/L, der Trend war leicht ansteigend mit der Konzentration. 
    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 
     634Die gemessenen $CS_2$ Konzentrationen lagen zwischen 561,56 g/L und 745,78 g/L, wobei die  
     635Konzentration mit steigendem Salzgehalt zunächst anstieg, die Maximalkonzentration bei 1,2 \%  
     636Calciumchlorid im Ansatz (Probe 4) erreichte und danach wieder abfiel. 
     637Die Dichte lagen zwischen 1,09 g/L und 1,16 g/L, der Trend war leicht ansteigend mit der  
     638Konzentration. 
     639Die Oberflächenspannungen wurden wieder mit der Konzentration an gelöstem Schwefelkohlenstoff  
     640verglichen. Zwar ergaben die Messwerte von Oberflächenspannung und Konzentration keinen so  
     641eindeutigen Zusammenhang wie beim Versuch zur Einstellung der optimalen Tensidkonzentration bei  
     642festem Salzgehalt.  Die Werte im Vergleich waren aber doch stimmig, also bei niedriger  
     643Oberflächenspannung wurde eine hohe Schwefelkohlenstoffkonzentration gemessen, bei hoher  
     644Oberflächenspannung eine niedrige. Die Messwerte sind in Tabelle 
    384645% \ref{tab:V3_Tabelle}  
    385646aufgeführt. 
    …… 
    398659\subsection{Bewertung der Ergebnisse} 
    399660 
    400 Insgesamt wurde die solubilisierende Wirkung des Tensides durch das Salz etwas abgeschwächt. Die gemessenen Konzentrationen waren zwar noch immer hoch, jedoch wurden die Höchstwerte aus dem Versuch zur Einstellung der optimalen Tensidkonzentration nicht erreicht. Dieses Verhalten war so erwartet wordenund deckt sich mit Literaturangaben \cite{Kitahara}.  
    401 Die Ungleichmäßigkeiten in der Messung sollten durch einen Wiederholungsversuch überprüft und gegebenfalls korrigiert werden. 
    402  
    403  
    404 Ein weiterer Effekt wurde duch diesen Versuch allerdings noch nicht berücksichtigt. So ist es möglich, dass zweiwertige Kationen neben der Beeinflussung des Tensids auch einen direkten Einfluss auf den Lösungsvorgang des Tensids haben und selbst als Komplexbildner arbeiten. Dieser Effekt sollte durch einen weiteren Versuch ausgeschlossen werden, bei dem ein Salz mit einwertigen Kationen zum Einsatz kommt. 
     661Insgesamt wurde die solubilisierende Wirkung des Tensides durch das Salz etwas abgeschwächt. Die  
     662gemessenen Konzentrationen waren zwar noch immer hoch, jedoch wurden die Höchstwerte aus dem  
     663Versuch zur Einstellung der optimalen Tensidkonzentration nicht erreicht. Dieses Verhalten war so  
     664erwartet wordenund deckt sich mit Literaturangaben \cite{Kitahara}.  
     665Die Ungleichmäßigkeiten in der Messung sollten durch einen Wiederholungsversuch überprüft und  
     666gegebenfalls korrigiert werden. 
     667 
     668 
     669Ein weiterer Effekt wurde duch diesen Versuch allerdings noch nicht berücksichtigt. So ist es  
     670möglich, dass zweiwertige Kationen neben der Beeinflussung des Tensids auch einen direkten Einfluss  
     671auf den Lösungsvorgang des Tensids haben und selbst als Komplexbildner arbeiten. Dieser Effekt  
     672sollte durch einen weiteren Versuch ausgeschlossen werden, bei dem ein Salz mit einwertigen  
     673Kationen zum Einsatz kommt. 
    405674 
    406675%Grafiken