Anlage 1
________
< zu § 1 Abs. 2
BESTIMMUNG DER BIOLOGISCHEN ABBAUBARKEIT NICHTIONISCHER
GRENZFLÄCHENAKTIVER SUBSTANZEN
Referenzmethode (Bestätigungstest)
KAPITEL 1
1.1. Begriffsbestimmung
Nichtionische grenzflächenaktive Substanzen (Tenside) im
Sinne dieser Richtlinie sind Verbindungen, die nach
Durchgang durch einen Kationen- und Anionenaustauscher nach
der in Kapitel 3 beschriebenen Analysenvorschrift als
bismutaktive Substanz (BiAS) bestimmt werden.
1.2. Erforderliche Ausrüstung
Die Messung erfolgt unter Verwendung einer
Belebtschlammanlage, die in Abbildung 1 schematisch und in
Abbildung 2 ausführlicher dargestellt ist.
Die Ausrüstung besteht aus einem Vorratsgefäß A für
synthetisches Abwasser, einer Dosierpumpe B, einem
Belüftungsgefäß C, einem Absetzgefäß D, einer
Druckluftpumpe (Mammutpumpe) E für den
Belebtschlammrücklauf und einem Sammelgefäß F für das
ablaufende behandelte Abwasser.
Die Gefäße A und F müssen aus Glas oder geeignetem
Kunststoff bestehen und mindestens 24 Liter fassen. Die
Pumpe B muß einen gleichmäßigen Zufluß des synthetischen
Abwassers zum Belüftungsgefäß gewährleisten; im normalen
Betrieb muß dieses Gefäß 3 Liter Abwasser fassen können. Im
Gefäß C ist in der Spitze des konisch geformten Gefäßbodens
eine Glasfilterfritte G zur Belüftung aufgehängt. Die durch
die Fritte eingeblasene Luft muß mit einem Mengenmeßgerät H
gemessen werden.
1.3. Synthetisches Abwasser
Zur Durchführung des Tests ist ein synthetisches Abwasser
zu verwenden. Hierzu werden pro Liter Trinkwasser gelöst:
160 mg Pepton,
110 mg Fleischextrakt,
30 mg Harnstoff CO(NH2)2,
7 mg Natriumchlorid NaCl,
4 mg Calciumchlorid CaCl2x2H2O,
2 mg Magnesiumsulfat MgSO4x7H2O,
28 mg Dikaliumhydrogenphosphat K2HPO4
und 10 +- 1 mg BiAS.
Die BiAS wird aus dem zu prüfenden Produkt mittels der in
Kapitel 2 angegebenen Methode extrahiert. Das synthetische
Abwasser wird täglich frisch hergestellt.
1.4. Herstellung der Proben
1.4.1. Reine grenzflächenaktive Substanzen können ohne
Vorbehandlung getestet werden. Zur Herstellung des
synthetischen Abwassers (1.3) muß der Gehalt an BiAS
bestimmt werden.
1.4.2. Bei konfektionierten Wasch- und Reinigungsmitteln wird der
Gehalt an BiAS, MBAS und Seife ermittelt. Es wird eine
alkoholische Extraktion und dann eine Abtrennung der BiAS
durchgeführt (siehe Kapitel 2). Der Gehalt des Extrakts an
BiAS muß zur Herstellung des synthetischen Abwassers
bekannt sein.
1.5. Betrieb der Prüfeinrichtung
Zu Beginn des Tests werden das Belüftungsgefäß C sowie das
Absetzgefäß D mit synthetischem Abwasser gefüllt. Das
Absetzgefäß D wird in der Höhe so fixiert, daß das
Belüftungsgefäß C 3 l aufnimmt. Die Impfung erfolgt mit
3 ml eines Kläranlagenablaufs guter Qualität, der frisch
dem Ablauf einer biologischen Kläranlage für vorwiegend
häusliches Abwasser entnommen wird. Die Ablaufprobe muß von
der Entnahme bis zur Verwendung aerob gehalten werden. Dann
sind die Luftzufuhr G, die Druckluftpumpe E und die
Dosierpumpe B einzuschalten. Der Zulauf des synthetischen
Abwassers in das Belüftungsgefäß C muß 1 Liter je Stunde
betragen, was einer durchschnittlichen Aufenthaltszeit von
3 Stunden entspricht.
Die Luftzufuhr ist so einzustellen, daß der Inhalt des
Belüftungsgefäßes C ständig in Suspension verbleibt und ein
Mindestgehalt an gelöstem Sauerstoff von 2 mg/l
aufrechterhalten wird. Schaumbildung ist durch geeignete
Mittel zu verhindern. Jedoch dürfen keine Entschäumer
verwendet werden, die eine hemmende Wirkung auf den
Belebtschlamm ausüben oder BiAS enthalten. Die Pumpe E muß
so eingestellt sein, daß stets ein gleichmäßiger Rücklauf
von Belebtschlamm aus dem Absetzgefäß D zum
Belüftungsgefäß C erfolgt. Der im oberen Teil des
Belüftungsgefäßes C, am Boden des Absetzgefäßes D oder in
der Rücklaufleitung sich ansammelnde Schlamm muß mindestens
einmal täglich durch Bürsten oder durch andere geeignete
Mittel in den Umlauf zurückgebracht werden. Wenn der
Schlamm sich nicht absetzt, kann sein Absetz- und
Eindickverhalten durch gegebenenfalls wiederholte Zugabe
von je 2 ml einer 5%igen Eisen(III)chloridlösung verbessert
werden.
Das aus dem Absetzgefäß D abfließende Wasser wird in dem
Sammelgefäß F während 24 Stunden aufgefangen; nach Ablauf
dieser Zeit wird nach gründlichem Durchmischen die Probe
entnommen. Anschließend ist das Sammelgefäß F sorgfältig zu
reinigen.
1.6. Überwachung der Meßanordnung
Der Gehalt des synthetischen Abwassers an BiAS (in mg/l)
wird unmittelbar vor dem Gebrauch bestimmt.
Der Gehalt an BiAS (in mg/l) des im Sammelgefäß F während
24 Stunden aufgefangenen Ablaufs wird analytisch nach
derselben Methode unmittelbar nach der Probenahme bestimmt;
ist dies nicht möglich, muß die Probe konserviert werden
(vorzugsweise durch Einfrieren). Die Konzentration ist auf
0,1 mg/l BiAS genau zu bestimmen.
Zur Überwachung des einwandfreien Betriebs der Meßanordnung
wird zweimal wöchentlich der chemische Sauerstoffbedarf
(CSB) oder der gelöste organische Kohlenstoff (DOC) des
glasfasergefilterten Abwassers im Sammelgefäß F und des
gefilterten synthetischen Abwassers im Vorratsgefäß A
gemessen.
Nach Erreichen eines pro Tag nahezu gleichbleibenden
biologischen Abbaus der BiAS, d. h. nach Ende der
Einarbeitungszeit gemäß Abbildung 3, sollte die
Verringerung des CSB oder DOC weitgehend stetig verlaufen.
Die Belebtschlammtrockensubstanz in g/l im Belüftungsgefäß
ist zweimal wöchentlich zu ermitteln. Ist sie größer als
2,5 g/l, so ist der Überschuß an Belebtschlamm zu
entfernen.
Der Abbaubarkeitstest ist bei annähernd gleichbleibender
Raumtemperatur im Bereich zwischen 292 K und 297 K (19 bis
24 Grad C) durchzuführen.
1.7. Berechnung der biologischen Abbaubarkeit
Der biologische Abbau der BiAS in Prozenten ist täglich aus
dem Gehalt an BiAS in mg/l des synthetischen Abwassers und
des im Sammelgefäß F gesammelten Ablaufs zu errechnen.
Die errechneten Abbauwerte werden entsprechend Abbildung 3
graphisch dargestellt.
Für die Errechnung der biologischen Abbauwerte der BiAS ist
das arithmetische Mittel aus den Abbauwerten in Prozenten
zu bilden, die nach dem Ende der Einarbeitungszeit an 21
aufeinanderfolgenden Tagen bei gleichbleibendem Abbau in
störungsfreiem Betrieb ermittelt wurden. In keinem Fall
soll die Einarbeitungszeit länger als 6 Wochen dauern.
Die täglichen biologischen Abbauwerte werden bis auf 0,1%
genau berechnet; das Endergebnis ist jedoch auf ganze
Zahlen auf- bzw. abzurunden.
In manchen Fällen kann die Häufigkeit der Bestimmungen
beschränkt werden, jedoch sind zur Ermittlung des
Mittelwerts die Ergebnisse von wenigstens
14 Tagesprobenahmen zugrunde zu legen, die auf den auf die
Einarbeitungszeit folgenden Zeitraum von 21 Tagen zu
verteilen sind.
KAPITEL 2
VORBEHANDLUNG DES ANALYSENMATERIALS
2.1. Vorbemerkungen
2.1.1. Behandlung der Proben
In bezug auf die Behandlung von nichtionischen
grenzflächenaktiven Stoffen und von Wasch- und
Reinigungsmitteln zur Bestimmung der biologischen
Abbaubarkeit durch den Bestätigungstest ist wie folgt zu
verfahren:
-----------------------------------------------------------
Produkte ! Behandlung
-----------------------------------------------------------
!
Nichtionische Tenside ! Keine
!
Wasch- und ! Alkoholische Extraktionen mit
Reinigungsmittel ! anschließender Isolierung der
! nichtionischen Tenside durch
! Ionenaustauscher
!
-----------------------------------------------------------
Zweck der Extraktion ist die Entfernung unlöslicher und
anorganischer Bestandteile des kommerziellen Produkts, die
den Test der biologischen Abbaubarkeit stören könnten.
2.1.2. Ionenaustauscherverfahren
Zur korrekten Durchführung des Tests der biologischen
Abbaubarkeit ist die Isolierung und Abtrennung der
nichtionischen Tenside von Seife, anionischen und
kationischen Tensiden erforderlich.
Dieses Ergebnis wird durch ein Ionenaustauscherverfahren
mittels eines makroporösen Austauscherharzes und geeigneter
Elutionsmittel für fraktionelle Elution erzielt. Auf diese
Weise werden Seife, anionische und nichtionische Tenside in
einem einzigen Arbeitsgang isoliert.
2.1.3. Analytische Kontrolle
Die Konzentration an anionischen und nichtionischen
Tensiden in dem Wasch- und Reinigungsmittel wird nach
Homogenisieren nach den MBAS- und BiAS-Analysenverfahren
bestimmt. Der Seifengehalt wird mittels einer geeigneten
Analysenmethode bestimmt.
Diese Analyse des Produkts ist zur Berechnung der Mengen
erforderlich, die zur Herstellung der Fraktionen für den
Test der biologischen Abbaubarkeit erforderlich sind.
Eine quantitative Extraktion ist nicht erforderlich; doch
sollten mindestens 80% der nichtionischen Tenside
extrahiert werden. In der Regel werden 90% und mehr
erhalten.
2.2. Prinzip
Aus der homogenen Probe (Pulver, Pasten und vorher
getrocknete Flüssigkeiten) wird ein Ethanolextrakt
gewonnen, der die Tenside, die Seife und andere
alkohollösliche Bestandteile der Wasch- und
Reinigungsmittel-Probe enthält.
Der Ethanolextrakt wird zur Trockne verdampft, in
Isopropanol-Wasser-Gemisch gelöst und diese Lösung durch
eine auf 323 K (50 Grad C) erhitzte Austauscherkombination
aus stark saurem Kationenaustauscher und makroporösem
Anionenaustauscher gegeben. Diese Temperatur ist
erforderlich, um die Fällung von Fettsäuren in sauren
Medien zu vermeiden.
Nach Eindampfen des Ablaufs erhält man die nichtionischen
Tenside. Kationische Tenside, die den Abbaubarkeitstest und
das Analysenverfahren stören könnten, werden durch den über
dem Anionenaustauscher eingesetzten Kationenaustauscher
eliminiert.
2.3. Chemikalien und Geräte
2.3.1. Entsalztes Wasser
2.3.2. Ethanol, 95 Vol.-% C2H5OH
(zulässig als Vergällungsmittel: Methylethylketon oder
Methanol)
2.3.3. Isopropanol-Wasser-Gemisch (50/50 v/v):
50 Volumenteile Isopropanol (CH3CHOH-CH3) auf
50 Volumenteile Wasser (2.3.1)
2.3.4. Ammoniumhydrogencarbonatlösung (60/40 v/v):
0,3 Mol NH4HCO3 in 1 000 ml Isopropanol-Wasser-Gemisch aus
60 Volumenteilen Isopropanol und 40 Volumenteilen Wasser
(2.3.1)
2.3.5. Kationenaustauscher (KAT), stark sauer, alkoholfest (50-100
mesh)
2.3.6. Anionenaustauscher (AAT), makroporös, Merck Lewatit MP 7080
(70-150 mesh) oder gleichwertig
2.3.7. Salzsäure 10 Gew.-% HCl
2.3.8. Rundkolben mit konischem Schliff und Rückflußkühler, Inhalt
2 000 ml
2.3.9. Nutsche (heizbar) für Papierfilter, Durchmesser 90 mm
2.3.10. Saugflasche, 2 000 ml
2.3.11. Austauschersäule mit Heizmantel und Hahn:
Durchmesser des Innenrohres 60 mm, Höhe 450 mm
(Abbildung 4)
2.3.12. Wasserbad
2.3.13. Vakuumtrockenschrank
2.3.14. Thermostat
2.3.15. Rotationsverdampfer
2.4. Herstellung des Extrakts und Abtrennung der nichtionischen
Tenside
2.4.1. Herstellung des Extrakts
Für den Abbaubarkeitstest sind etwa 25 g BiAS als
grenzflächenaktive Substanz erforderlich.
Bei der Herstellung der Extrakte für die Abbaubarkeitstests
soll die einzusetzende Produktmenge auf höchstens 2 000 g
beschränkt bleiben. Es kann daher nötig werden, die
Aufarbeitung zweimal oder öfter durchzuführen, um die für
den Abbaubarkeitstest genügende Menge zu erhalten.
Erfahrungsgemäß ist die chargenweise Gewinnung der Extrakte
arbeitstechnisch vorteilhafter als das Arbeiten in größerem
Maßstab.
2.4.2. Abtrennung der alkohollöslichen Bestandteile
Nach Eintragen von 250 g des zu untersuchenden Wasch- und
Reinigungsmittels in 1 250 ml Ethanol wird das Gemisch
1 Stunde unter Rühren und Rückfluß zum Sieden erhitzt. Die
heiße alkoholische Lösung wird über eine auf 323 K (50 Grad
C) aufgeheizte Nutsche mit einem grobporigen Filter gegeben
und rasch abgesaugt. Anschließend spült man Kolben und
Nutsche mit rund 200 ml heißem Ethanol nach. Filtrat und
Spülalkohol werden in einer leeren Saugflasche aufgefangen.
Bei pastösen und flüssigen Produkten wägt man soviel ein,
daß nicht mehr als 25 g anionisches Tensid und 35 g Seife
vorliegen. Diese Einwaage wird zur Trockne gebracht. Der
Rückstand wird in 500 ml Ethanol gelöst; dann wird wie
vorstehend beschrieben verfahren.
Hat ein pulverförmiges Wasch- und Reinigungsmittel eine
deutlich geringere Schüttwichte (<300 g/l), so empfiehlt es
sich, die Ethanolmenge bis zu einem Mischungsverhältnis von
20 : 1 zu erhöhen.
Das ethanolische Filtrat wird - vorzugsweise mittels eines
Rotationsverdampfers - zur Trockne eingedampft. Wird eine
größere Extraktmenge benötigt, so wird das Verfahren
wiederholt. Der Rückstand wird in 5 000 ml
Isopropanol-Wasser-Gemisch gelöst.
2.4.3. Vorbereitung der Ionenaustauschersäulen
Kationenaustauschersäule
600 ml KAT (2.3.5) werden in ein 3 000-ml-Becherglas
gegeben und darin mit 2 000 ml Salzsäure (2.3.7)
übergossen. Man läßt mindestens 2 Stunden unter
gelegentlichem Umrühren stehen, sodann dekantiert man die
Säure und spült den KAT mit entsalztem Wasser in die Säule
(2.3.11) ein, in die man zuvor einen Glaswollebausch
eingelegt hat. Die Säule wird mit entsalztem Wasser bei
einer Durchlaufgeschwindigkeit von 10 bis 30 ml/min bis zur
Chloridfreiheit gewaschen. Anschließend verdrängt man das
Wasser mit 2 000 ml Isopropanol-Wasser-Gemisch (2.3.3)
ebenfalls bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 10 bis
30 ml/min. Damit ist die KAT-Säule betriebsbereit.
Anionenaustauschersäule
600 ml AAT (2.3.6) werden in ein Becherglas gegeben und
darin mit 2 000 ml entsalztem Wasser vollständig
übergossen. Dann läßt man den Austauscher mindestens
2 Stunden lang quellen. Anschließend spült man den AAT mit
entsalztem Wasser in die Säule, in die zuvor ebenfalls ein
Glaswollebausch eingebracht wurde.
Die Säule wird mit 0,3 M Ammoniumhydrogencarbonatlösung
(2.3.4) bis zur Chloridfreiheit gewaschen; hierzu werden
etwa 5 000 ml Lösung benötigt. Anschließend wird mit
2 000 ml entsalztem Wasser nachgewaschen, sodann wird das
Wasser mit 2 000 ml Isopropanol-Wasser-Gemisch (2.3.3) mit
einer Durchflußgeschwindigkeit von 10 bis 30 ml/min
verdrängt. Die AAT-Säule befindet sich nun in der OH-Form
und ist betriebsbereit.
2.4.4. Verfahren des Ionenaustauschs
Man verbindet beide Austauschersäulen derart miteinander,
daß sich die KAT-Säule vor der AAT-Säule befindet. Unter
Verwendung eines Thermostaten werden die Austauschersäulen
auf 323 K (50 Grad C) aufgeheizt. Dann werden 5 000 ml der
nach 2.4.2 erhaltenen Lösung auf 333 K (60 Grad C) erwärmt
und die heiße Lösung mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von
20 ml/min durch die Säulenkombination gegeben. Anschließend
wäscht man mit 1 000 ml des heißen
Isopropanol-Wasser-Gemisches (2.3.3) die Säulen nach.
Zur Gewinnung der nichtionischen Tenside werden Durchlauf
und Waschalkohol vereint und - vorzugsweise im
Rotationsverdampfer - zur Trockne eingedampft. Der
Rückstand enthält die BiAS. Entsalztes Wasser zugeben, bis
ein bestimmtes Volumen erreicht ist, und den BiAS-Gehalt in
der Aliquote nach 3.3 bestimmen. Diese Lösung wird als
Stammlösung der nichtionischen grenzflächenaktiven
Substanzen für den Test der biologischen Abbaubarkeit
verwendet. Sie muß bei Temperaturen unter 278 K (5 Grad C)
aufbewahrt werden.
2.4.5. Regenerierung der verwendeten Austauscher
Der Kationenaustauscher wird nach Gebrauch verworfen.
Der Anionenaustauscher wird mittels Durchgabe von etwa
5 000 bis 6 000 ml Ammoniumhydrogencarbonatlösung (2.3.4)
durch die Säule bei einer Durchflußgeschwindigkeit von etwa
10 ml/min regeneriert, bis das Eluat von anionischen
Tensiden frei ist (Methylenblau-Test). Anschließend werden
noch 2 000 ml Isopropanol-Wasser-Gemisch (2.3.3) durch den
Anionenaustauscher gegeben. Danach ist der
Anionenaustauscher wieder einsatzbereit.
KAPITEL 3
BESTIMMUNG NICHTIONISCHER GRENZFLÄCHENAKTIVER SUBSTANZEN BEIM TEST
DER BIOLOGISCHEN ABBAUBARKEIT
3.1. Prinzip
Grenzflächenaktive Substanzen werden konzentriert und durch
Ausblasen abgetrennt. In der eingesetzten Probemenge sollte
der Gehalt an nichtionischen Tensiden im Bereich zwischen
250 bis 800 mikrog liegen.
Das abgetrennte Tensid wird in Ethylacetat gelöst.
Nach Phasentrennung und Eindampfen des Lösungsmittels
werden die nichtionischen Tenside in wäßriger Lösung mit
modifiziertem Dragendorffschen Reagens (KBil4 + BaCl2 +
Essigsäure) gefällt.
Der Niederschlag wird abfiltriert, mit Essigsäure gewaschen
und in Ammoniumtartratlösung gelöst. Das in Lösung
befindliche Bismut wird bei pH 4-5 mit
Pyrrolidindithiocarbamatlösung unter Verwendung einer
blanken Platinindikatorelektrode und einer Kalomel- oder
Silber/Silberchlorid-Referenzelektrode potentiometrisch
titriert.
Die Methode ist auf nichtionische Tenside mit 6-30
Alkylenoxidgruppen anwendbar.
Das Titrationsergebnis wird mit dem empirischen Eichfaktor
54 zur Umrechnung auf die Bezugssubstanz Nonylphenol mit
10 Molen Ethylenoxid (NP 10) multipliziert.
3.2. Chemikalien und Geräte
Alle wäßrigen Lösungen sind mit entsalztem Wasser
herzustellen.
3.2.1. Reines Ethylacetat, frisch destilliert
3.2.2. Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) p.a.
3.2.3. Verdünnte Salzsäure (HCl) (20 ml konzentrierte Salzsäure
p.a., mit Wasser auf 1 000 ml auffüllen)
3.2.4. Methanol p.a., frisch destilliert, in Glasflaschen
aufzubewahren
3.2.5. Bromkresolpurpur, 0,1 g in 100 ml Methanol
3.2.6. Fällungsreagenz: Das Fällungsreagenz ist eine Mischung von
2 Volumenteilen der Lösung A und 1 Volumenteil der
Lösung B. Die Mischung ist in einer braunen Flasche
aufzubewahren und bis zu einer Woche haltbar.
3.2.6.1. Lösung A
1,7 g Bismut(III)nitrat p.a. (BiO x NO3 x H2O) werden in
20 ml Essigsäure gelöst und mit Wasser auf 100 ml
aufgefüllt. Dann werden 65 g Kaliumiodid p.a. in 200 ml
Wasser gelöst. Diese beiden Lösungen werden in einem
1 000-ml-Meßkolben gemischt, 200 ml Essigsäure (3.2.7)
hinzugefügt und mit Wasser bis zur Marke aufgefüllt.
3.2.6.2. Lösung B
290 g Bariumchlorid (BaCl2 x 2H2O) p.a. werden in 1 000 ml
Wasser gelöst.
3.2.7. Essigsäure, 99-100%ig (Essigsäure geringerer Konzentration
ist ungeeignet)
3.2.8. Ammoniumtartratlösung: 12,4 g Weinsäure p.a. und 12,4 ml
Ammoniaklösung p.a. (d = 0,91 g/ml) werden gemischt und mit
Wasser auf 1 000 ml aufgefüllt (oder eine gleiche Menge von
Ammoniumtartrat p.a. verwenden).
3.2.9. Ammoniaklösung: 40 ml Ammoniaklösung p.a. (d = 0,91 g/ml)
werden mit 1 000 ml Wasser verdünnt.
3.2.10. Standardacetatpufferlösung: 40 g Natriumhydroxid p.a.
werden in ein Becherglas gegeben, mit etwa 500 ml Wasser
gelöst und abgekühlt. Dann werden 120 ml Essigsäure (3.2.7)
zugefügt. Nach gründlichem Mischen und Abkühlen wird die
Lösung in einen 1 000-ml-Meßkolben umgefüllt und mit Wasser
bis zur Marke aufgefüllt.
3.2.11. Pyrrolidindithiocarbamatlösung (nachstehend
„Carbatlösung'' genannt): Man löst 103 mg
Pyrrolidindithiocarbonsäure-Natriumsalz (C5H8NNaS2 x 2H2O)
in etwa 500 ml Wasser gibt 10 ml n-Amylalkohol p.a. und
0,5 g Natriumhydrogencarbonat p.a. (NaHCO3) hinzu und füllt
mit Wasser auf 1 000 ml auf.
3.2.12. Kupfersulfatlösung (für die Eichung der Lösung 3.2.11).
Stammlösung
1,249 g Kupfersulfat p.a. (CuSO4x5H2O) werden mit 50 ml 1 N
Schwefelsäure gemischt und zu 1 000 ml mit Wasser
aufgefüllt.
Eichlösung
50 ml der Stammlösung und 10 ml 1 N H2SO4 werden gemischt
und mit Wasser zu 1 000 ml aufgefüllt.
3.2.13. Natriumchlorid p.a.
3.2.14. Tensid-Ausblasegerät (siehe Abbildung 5)
Die Durchmesser von Glasfilterfritte und Zylinder müssen
gleich groß sein.
3.2.15. Trenntrichter, 250 ml
3.2.16. Magnetrührwerk mit Magnetstab 25-30 mm
3.2.17. Goochtiegel, Durchmesser des perforierten Bodens 25 mm, Typ
G 4
3.2.18. Rundfilter aus Glasfaserpapier, Durchmesser 27 mm,
Faserdurchmesser 0,5-1,5 mikrom.
3.2.19. Zwei Saugflaschen mit Vorstoß und Gummimanschette, Inhalt
je 250 und 500 ml.
3.2.20. Registrierendes Potentiometer mit einer blanken
Platinindikatorelektrode und einer Kalomel- oder
Silber/Silberchlorid-Referenzelektrode, Meßbereich 250 mV,
mit automatischer Bürette von 20-25 ml Inhalt oder
alternativ eine entsprechende manuelle Einrichtung.
3.3. Verfahren
3.3.1. Anreicherung und Isolierung der grenzflächenaktiven
Substanzen
Die wäßrige Probe wird durch ein grobporiges Filter
filtriert. Die ersten 100 ml des Filtrats werden verworfen.
In das zuvor mit Ethylacetat durchgespülte Ausblasegerät
wird eine abgemessene Probemenge gegeben, die zu 250 bis
800 mikrog nichtionische Tenside enthalten soll.
Zur Verbesserung des Trenneffekts werden 100 g
Natriumchlorid und 5 g Natriumhydrogencarbonat
hinzugegeben.
Ãœberschreitet das Probevolumen 500 ml, so werden diese
Salze in fester Form in das Ausblasegerät gegeben und unter
Durchleiten von Stickstoff oder Luft gelöst.
Kommt ein geringeres Probevolumen zur Anwendung, werden
diese Salze in etwa 400 ml Wasser gelöst und dann
zugegeben.
In jedem Fall wird mit Wasser bis zum oberen Ablaßhahn
aufgefüllt.
Über die wäßrige Phase werden vorsichtig 100 ml Ethylacetat
aufgegeben. Die Waschflasche in der Gasstromzuleitung
(Stickstoff oder Luft) wird zu etwa zwei Drittel mit
Ethylacetat gefüllt.
Man leitet einen Gasstrom von 30 bis 60 l je Stunde durch
die Apparatur; der Einbau eines Strömungsmessers ist zu
empfehlen. Der Gasdurchsatz wird anfangs schrittweise
erhöht. Die Gasmenge muß so bemessen sein, daß die Phasen
erkennbar getrennt bleiben und eine Vermischung der Phasen
und ein Inlösunggehen des Ethylacetats möglichst vermieden
wird. Nach fünf Minuten wird der Gasstrom abgestellt.
Ist das Volumen der organischen Phase durch Lösen in Wasser
um mehr als 20% vermindert worden, so ist der Arbeitsgang
unter Verringerung des Gasdurchsatzes zu wiederholen.
Die organische Phase wird in einen Scheidetrichter
abgelassen. Die im Scheidetrichter etwa abgesetzte wäßrige
Phase - es sollen nur wenige ml sein - wird in das
Ausblasegerät zurückgegeben. Die Ethylacetat-Phase wird
durch ein trockenes, grobporiges Filter in ein
250-ml-Becherglas filtriert.
Man gibt erneut 100 ml Ethylacetat in das Ausblasegerät und
leitet weitere fünf Minuten lang Stickstoff oder Luft
hindurch. Die organische Phase wird in den bereits bei der
ersten Abtrennung benutzten Scheidetrichter abgelassen. Die
wäßrige Phase wird verworfen und die organische Phase über
das gleiche Filter gegeben. Scheidetrichter und Filter
werden mit 20 ml Ethylacetat nachgespült. Der
Ethylacetat-Extrakt wird auf dem Wasserbad unter dem Abzug
zur Trockne eingedampft. Zur Beschleunigung der Verdunstung
wird auf die Oberfläche der Lösung ein leichter Luftstrom
gerichtet.
3.3.2. Fällen und Filtrieren
Der nach 3.3.1 erhaltene Trockenrückstand wird in 5 ml
Methanol gelöst, dann werden 40 ml Wasser und 0,5 ml
verdünnte Salzsäure (3.2.3) hinzugegeben und die Lösung mit
einem Magnetrührer durchgerührt.
In diese Lösung gibt man aus einem Meßzylinder 30 ml
Fällungsreagenz (3.2.6) hinzu. Der Niederschlag bildet sich
bei fortgesetztem Rühren. Nach 10 Minuten bricht man das
Rühren ab und läßt mindestens 5 Minuten stehen.
Danach filtriert man durch einen Gooch-Tiegel, dessen Boden
mit einem Glasfaser-Filterpapier belegt ist. Das Filter
wird zuvor mit etwa 2 ml Essigsäure angefeuchtet und
angesaugt. Becherglas, Magnetstab und Tiegel werden
gründlich mit Essigsäure nachgewaschen, wozu etwa 40 bis
50 ml notwendig sind. Es ist nicht erforderlich, den am
Becherglas fest anhaftenden Niederschlag quantitativ auf
das Filter zu bringen, da die Lösung des Niederschlags vor
der Filtration wieder in das Fällungs-Becherglas gegeben
und der verbleibende Niederschlag dann gelöst wird.
3.3.3. Lösen des Niederschlags
Der Niederschlag wird durch Zugabe von heißer
Ammoniumtartratlösung (353 K, etwa 80 Grad C) (3.2.8) in
drei Portionen von je 10 ml gelöst. Jede Portion wird
einige Minuten im Filter stehengelassen, bevor sie durch
das Filter in die Flasche abgesaugt wird.
Der Inhalt der Saugflasche wird in das Fällungs-Becherglas
gegeben. Dann läßt man weitere 20 ml Ammoniumtartratlösung
die Wandungen des Fällungsglases hinablaufen, um alle Reste
des Niederschlags zu lösen.
Filtertiegel, Vorstoß und Saugflasche werden gründlich mit
150 bis 200 ml Wasser gewaschen und dieses Wasser in das
Fällungs-Becherglas gegeben.
3.3.4. Titration
Man rührt die Lösung mit dem Magnetrührwerk (3.2.16), setzt
einige Tropfen Bromkresolpurpurlösung (3.2.5) zu und stellt
mit der verdünnten Ammoniaklösung (3.2.9) auf Farbumschlag
nach violett ein (die Lösung ist durch Essigsäurereste, die
vom Nachwaschen herrühren, schwach sauer).
Dann gibt man 10 ml Standardacetatpufferlösung (3.2.10)
hinzu, führt die Elektroden in die Lösung ein und titriert
mit eingetauchter Bürettenspitze potentiometrisch mit der
Carbatlösung (3.2.11). Die Titrationsgeschwindigkeit soll
2 ml/min nicht überschreiten.
Als Endpunkt gilt der Schnittpunkt der Tangenten, die man
an die beiden Äste der Potentialkurve legt. Eine
gelegentlich zu beobachtende Verflachung des
Potentialsprungs läßt sich durch Reinigen der
Platin-Elektrode (durch Schleifen mit
Schmirgelpapier) beheben.
3.3.5. Blindversuch
Parallel zu den eigentlichen Bestimmungen läuft ein
Blindversuch mit, bei dem 5 ml Methanol und 40 ml Wasser
eingesetzt und nach 3.3.2 weiterverarbeitet werden. Der
Verbrauch im Blindversuch sollte unter 1 ml Meßlösung
liegen, andernfalls bestehen Zweifel über die Reinheit der
Reagenzien (3.2.3 - 3.2.7 - 3.2.8 - 3.2.9 - 3.2.10),
insbesondere durch ihren Gehalt an Schwermetallen; in
diesem Fall sind die Reagenzien neu anzusetzen und die
Bestimmungen zu wiederholen. Das Ergebnis des Blindversuchs
ist bei der Berechnung zu berücksichtigen.
3.3.6. Kontrolle des Faktors der Carbatlösung
Der Faktor der Carbatlösung wird bei Verwendung täglich
bestimmt. Hierzu werden 10 ml der Kupfersulfat-Eichlösung
(3.2.12) mit Carbatlösung nach Zugabe von 100 ml Wasser und
10 ml Standardacetatpuffer (3.2.10) titriert. Beträgt die
verbrauchte Menge „a'' ml, so errechnet sich der Faktor
„f'' wie folgt:
f = 10/a;
mit diesem Faktor sind die Titrationsergebnisse zu
multiplizieren.
3.4. Berechnung der Ergebnisse
Jedes nichtionische Tensid hat einen von seiner
Zusammensetzung, insbesondere von der Länge seiner
Alkenoxidkette abhängigen Eichfaktor. Die Konzentrationen
an nichtionischen Tensiden werden im Verhältnis zu einer
Referenzsubstanz ausgedrückt: diese ist ein Nonylphenol mit
10 Ethylenoxid-Einheiten (NP 10). Der Umrechnungsfaktor
hierfür ist gleich 0,054.
Die Menge des in der Probe vorhandenen Tensids läßt sich
mit Hilfe dieses Faktors wie folgt berechnen:
(b-c) x f x 0,054 = mg nichtionische Tenside als NP 10;
hierbei ist: b = der Verbrauch an Carbatlösung der Probe in
ml,
c = der Verbrauch an Carbatlösung des
Blindversuchs in ml,
f = der Faktor der Carbatlösung.
3.5. Angabe der Ergebnisse
Die Ergebnisse sind in mg/l als NP 10 auf 0,1 genau
anzugeben.
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Abbildungen 1 bis 5 nicht darstellbar!
Es wird auf die gedruckte Form des BGBl. verwiesen.
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