Eine kleine Geschichte von der Entzauberung eines „Wundermittels“

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

Man erkennt, dass die Partikelgrößenverteilungen dieser beiden Zeolith-Gemische sehr ähnlich sind. Von der letztgenannten Probe ist bekannt, dass es sich um ein gemahlenes und gesiebtes (Fraktion kleiner als 80 µm) Material handelt. Man kann daher durchaus den Schluss ziehen, dass es sich bei Easy-Life ebenfalls um ein Material vergleichbarer Siebfraktion handelt. Außerdem ist auffällig, dass - erwartungsgemäß für gemahlene Mineralproben - kaum ein nanopartikulärer Anteil vorhanden ist. Die synthetische Mordenitprobe dagegen weist einen wesentlich höheren Nanopartikelanteil auf und ist auch insgesamt deutlich feinkörniger. Irreführenderweise wurde in dem Artikel von Ott (2004) über Easy- Life im Aquaristik-Fachmagazin im Detail über die Eigenschaften nanopartikulärer Partikelsuspensionen von Schichtsilikaten berichtet - offenbar eine gezielte Irreführung bezüglich der Inhaltsstoffe von Easy-Life. Die lasergranulometrischen Analysen sind leider für den interessierten Aquarianer nicht selber durchführbar. Es gibt allerdings eine einfache, optische Methode zum groben Vergleich der Partikelgrößen von Suspensionen. Hierzu verwendet man eine Suspension der gewünschten Partikelgrößenverteilung (z.B. Easy-Life) und das Material, das man selber untersuchen möchte und gibt gleiche Mengenanteile in ein geeignetes Dispergiermedium (i.d.R. Wasser), schüttelt kräftig und gießt die Suspension in ein hohes Gefäß (in Idealfall einen Standzylinder aus Glas, es reicht aber auch eine schlanke Vase o.ä.). Abbildung 4 zeigt eine Suspension von Easy-Life nach verschiedenen Zeiten. Je kleiner die Partikel, desto langsamer sinken sie nach unten. Durch den Vergleich von Referenz und eigener Probe kann leicht qualitativ festgestellt werden, ob das eigene Pulver gröber oder feiner als das kommerzielle Produkt ist. Im Normalfall wird man z.B. durch Zerreiben von grobem Zeolith in einem Mörser kein extrem feines Material erhalten können, aber es ist durchaus möglich, den Feinkornanteil auszusieben (z.B. durch ein Gaze-Netz oder großes Artemien-Sieb) und den Rest nochmals zu zerreiben. Spezische Oberfläche Wie bereits weiter oben ausgeführt, hängt die Reaktivität eines Pulvers stark von seiner spezifischen Oberfläche ab. Für den Feststoffanteil von Easy- Abbildung 4: Sedimentationsversuch mit Easy-Life. Von links nach rechts: Suspension (Dosierung 3 Milliliter Easy Life auf 10 Liter) direkt nach der Herstellung, nach 5 Minuten, nach 30 Minuten, nach 3 Stunden Life sowie für die beiden Vergleichsmaterialien – natürlichen Clinoptilolith und synthetischen Mordenit - wurde daher mit Hilfe der Gasadsorptions- Messmethode nach Brunnauer-Emmett und Teller (BET) die spezifische Oberfläche pro Gramm bestimmt. Hierzu wird eine bestimmte Menge der Keramik in ein Glasgefäß eingewogen, anschliessend evakuiert und auf die Siedetemperatur vom flüssigem Stickstoff abgekühlt. Danach wird in kleinen Portionen gasförmiger Stickstoff zudosiert und der Druck über der Probe gemessen. Aus den auf diese Weise gemessenen Adsorptionsisothermen kann über teilweise recht komplexe physikalische Berechnungen die spezifische Oberfläche bestimmt werden. Es zeigte sich, dass der Zeolith in Easy-Life mit 41,6 m 2 /g eine hohe Oberfläche für ein gemahlenes Material aufweist, das Clinoptilolith-Vergleichsmaterial kam auf den ebenfalls sehr guten Wert von 20,3 m 2 /g. Wie erwartet liegt die spezifische Oberfläche eines sehr feinen, synthetischen Zeoliths wie im Fall des hier untersuchten Mordenit der Fa. Süd-Chemie mit 396.6 m 2 /g um eine Zehnerpotenz höher als die der gemahlenen Substanzen. Die hohe Oberfläche geht jedoch leider einher mit einem drastisch höheren Preis verglichen mit den gemahlenen Naturprodukten, so dass sich eine Verwendung für aquaristische Zwecke leider verbietet. DCG-Informationen 36 (11): 252–261 257
Adsorption von organischen Molekülen Eine weitere Eigenschaft hochoberflächiger Materialien ist die Fähigkeit zur Adsorption organischer Moleküle. Dies ist vor allem dann für Aquarianer von Bedeutung, wenn es gilt, z.B. Medikamente oder sonstige organische Verunreinigungen (Malachitgrün, Methylenblau, Phenole etc.) aus dem Wasser zu entfernen. Diesbezügliche Experimente mit Easy-Life bzw. den Vergleichmaterialien wurden unter Verwendung von Methylenblau durchgeführt, da sich bei dieser Substanz an der Verfärbung des Silikates bzw. der Entfärbung der wässrigen Phase der Erfolg des Adsorptionsprozesses leicht optisch verfolgen lässt. Es wurde eine Methylenblau-Lösung verwendet, wie sie unter aquaristischen Bedingungen vorliegen kann (10 Milliliter 0,1 prozentige Lösung auf 10 Liter). Zu der Methylenblau-Lösung wurde Easy-Life in der vorgeschriebenen Dosierung bzw. die äquivalente Menge der Vergleichszeolithe gegeben. In der anfangs tiefblauen Lösung trat eine Trübung durch den suspendierten Zeolith auf. Nach der Sedimentation war die Lösung in allen Fällen farblos und klar durchsichtig. Der blaue Bodensatz (Zeolith mit adsorbiertem Methylenblau) wurde abfiltiert und getrocknet (siehe Abbildung 5). Abbildung 5: Clinoptilolith/Mordenit-Gemisch nach Adsorption von Methylenblau Offenbar reicht die spezifische Oberflächenaktivität aller drei Materialien aus, um nennenswerte Mengen organischer Stoffe zu binden. Dieses einfache, von jedem Aquarianer durchführbare Experiment kann dazu benutzt werden, die Aktivität von Zeolithen zumindest qualitativ zu beurteilen. NH 4 -Ionentausch Die Verwendbarkeit eines Zeolithes für aquaristische Zwecke wird zu einem wesentlich Teil durch seine Ionentauscherfähigkeiten bestimmt. Im Fall von Clinoptilolith und Mordenit ist dieses die Fähigkeit zum Austausch von zweiwertigen-Erdalkalimetall-Ionen (Mg 2+ und Ca 2+ ) sowie der einwertigen Alkalimetallionen (Na + und K + ), die in den natürlich vorkommenden Zeolithen in unterschiedlichen Mengenverhältnissen im Kristallgitter eingelagert sind, gegen Ammonium (NH 4 + )-Ionen. Durch diesen Prozess wird zwar einerseits die Gesamthärte des behandelten Wassers geringfügig erhöht, zum anderen wird jedoch Ammonium dem Gleichgewicht entzogen, so dass es nicht mehr bakteriell zu Nitrat bzw. Nitrit veratmet werden kann. Zur Quantifizierung der Ionentauscher-Eigenschaften der untersuchten Zeolithe wurde eine NH 4 Cl- Standard-Lösung mit einer Ammonium-Konzentration von 1,35 ppm hergestellt. Zu dieser Lösung wurde Easy-Life in der vorgeschriebenen Dosierung gegeben (bzw. in weiteren Experimenten eine äquivalente Menge an Vergleichszeolithen). Zur Homogenisierung wurde die stark verdünnte Suspension gerührt um zu verhindern, dass sich der Zeolith im Laufe der Zeit absetzt und auf diese Weise die Messung verfälscht wird. Nach bestimmten Zeitintervallen wurden Proben entnommen, der Feststoff durch Zentrifugieren entfernt und mit dem Ammonium-Test von Merck (auf der Basis der Bildung eines Indophenolfarbstoffes aus Thymol bei Gegenwart von Ammonium-Ionen) eine Indikation durch Farbreaktion durchgeführt. Die Bestimmung der Ammonium-Konzentration in der Lösung erfolgte photometrisch. Abbildung 6 zeigt den so erhaltenen Konzentrations-Zeit-Verlauf. Man erkennt, dass zu Beginn der Ionentausch- Reaktion große Mengen Ammonium in kurzer Zeit gebunden werden, während mit zunehmender Zeit die Reaktionsrate immer geringer wird. Es ist möglich die Messdaten mit einem mathematischen Modell zu fitten (Programm Origin 5.0, Funktion „exponential decay, second order“) - auf diese Weise kann die Grenzkonzentration an Ammonium ermittelt werden, die unter diesen experimentellen Bedingungen nicht unterschritten werden kann. Aus der Differenz zwischen Anfangskonzentration 258 DCG-Informationen 36 (11): 252–261
Seite 1 und 2: Eine kleine Geschichte von der Entz
Seite 3 und 4: Röntgenbeugungsmessungen und Struk
Seite 5: prozentualen Anteile der beiden Ver
Seite 9 und 10: Gewichtsprozent und dem Faktum, das

Eine kleine Geschichte von der Entzauberung eines „Wundermittels“

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?