Adsorption optischer Aufheller aus Waschmitteln an Tonmineralen und tonorganischen Komplexen

Diplomarbeit aus dem Jahr 2003 im Fachbereich Umweltwissenschaften, Note: 1,5, Universität Trier (Abteilung Bodenkunde), Sprache: Deutsch, Abstract: DAS1 und DSBP sind die dominanten optischen Aufheller in Waschmitteln. Daher gelangen beträchtliche Anteile in die Kläranlage, wo eine starke Adsorption an den Klärschlamm erfolgt. Aufgrund der Verwendung von Klärschlamm als landwirtschaftlicher Dünger werden optische Aufheller in Böden eingetragen. Bisher existieren jedoch kaum Untersuchungen über das Adsorptionsverhalten der Aufheller an Bodenbestandteilen.
Um diese Wissenslücke zu schliessen, entstand meine Diplomarbeit mit dem Ziel, DAS1 und DSBP hinsichtlich ihrer Adsorption an Na-, Ca- und Fe-Montmorillonit, an Na- und Ca-Montmorillonit-Polysaccharidkomplexen (= Tonpolymerkomplexe, als Simulation der in natura mit mikrobiellen Polymeren belegten Tonmineralen) sowie an Na- und Ca-Montmorillonit-Huminsäurekomplexen (Simulation der Ton-Humuskomplexe) zu untersuchen.
Die Versuche ergaben eine starke Adsorption von DAS1 an Ca- und Fe-Montmorillonit und an Ca-Montmorillonit-Polysaccharidkomplexen. Geringer, aber immer noch deutlich, war die Adsorption von DAS1 an Na-Montmorillonit-Polysaccharidkomplexe sowie von DSBP an Fe-Montmorillonit. Keine Bindung konnte mit DSBP an Na- und Ca-Montmorillonit, an alle Na- und Ca-Montmorillonit-Polysaccharidkomplexe sowie an Na- und Ca-Montmorillonit-Huminsäurekomplexe erzielt werden. Ebenso konnte keine Adsorption von DAS1 an Na-Montmorillonit und an Tonhuminsäurekomplexe nachgewiesen werden.
Die z.T. fehlgeschlagene Sorption ist auf den abstoßenden Effekt der negativ geladenen Tonminerale zurückzuführen. Durch die Ausbildung von Kationbrücken konnte diese Barriere jedoch überwunden werden.
Die Ergebnisse verdeutlichen diesen Zusammenhang: Die Adsorption nahm bei Montmorillonit mit steigender Ladung der austauschbaren Kationen in der Reihenfolge Na+ < Ca2+ < Fe3+ zu. Als Adsorptionsmechanismus ist daher eine Ionenbindung der Sulfonatanionen der Aufheller an austauschbare Kationen anzunehmen.
Einen adsorptionssteigernden Einfluss hatte die Belegung der Tonminerale mit dem Polysaccharid Gum Xanthan. Deswegen besitzen auch die geringen Polysaccharidgehalte in Böden eine Bedeutung. Die fehlende Sorption der hydrophilen Aufheller an Ton-Huminsäurekomplexe ist auf den hydrophoben Charakter der sorbierten Huminsäure zurückzuführen.
Insgesamt besitzen Tonminerale einen bedeutenden Einfluss bei der Adsorption der Aufheller, während die Huminstoffe scheinbar keine Rolle spielen.