Eine kleine Geschichte von der Entzauberung eines „Wundermittels“

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 ein-
fache, 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
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