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chemie artikel (Interpretation und charakterisierung)

Phosphatfreie enthärter


1. Atom
2. Erdöl



Alkylcarboxylat (Seife): Alkylcarboxylat bindet die Metallionen als unlösliche Fettsäuresalze und ist ein ungiftiger und vollständig abbaubarer Wasserenthärter. Jedoch erfordert der Abbau von Seife große Mengen an Sauerstoff.



Zeolith A (Sasil):

Zeolith A ist ein Natriumaluminiumsilicat, dessen Handelsname "Sasil" aus dem Englischen, von sodium aluminium silicate, abgeleitet ist. Zeolith A ist ein Kristall mit Hohlräumen in denen sich Natrium-Ionen befinden, welche beim Waschen durch die im Wasser befindlichen Mg2+- und Ca2+ Ionen ausgetauscht werden. Zeolith A ist daher ein Ionenaustauscher.


Abb. 15.1:


Wirkungsweise von Zeolith A (Ionenaustauscher)

Jedoch setzt die enthärtende Wirkung nur langsam ein und es muss dem Waschmittel daher noch ein schnell wirkender Enthärter (Coenthärter) hinzugefügt werden.

Zeolith A ist nach heutigem Stand der umweltverträglichste Enthärter, da es wasserunlöslich ist, aus dem Wasser gefiltert und zu Kieselsäure umgewandelt werden kann.. Außerdem hat Zeolith A, im Gegensatz zu phosphathältigen Enthärtern, keinen Düngereffekt und ist ungiftig.





Polycarboxylate:

Polycarboxylate sind eine Gruppe von wasserlöslichen Polymeren, bei denen, beim Vorgang der Wasserenthärter, jeweils 2 Ionen der Verbindung (z.B.Natriumionen) gegen 1 Magnesium- oder Calciumion ausgetauscht.


Abb. 15.2:




In der Waschmittelindustrie werden Polycarboxylate oft in Verbindung mit Zeolith A, auf Grund ihrer schnellen Wirkung bei der Wasserenthärtung, verwendet. Außerdem sind sie auch als Carrier tätig. Als Carrier nehmen die Polycarboxylate Mg2+- und Ca2+ -Ionen auf und geben diese an die Zeolithen weiter.





Citrate:

Bei einem Citrat handelt sich um ein Natriumsalz der Zitronensäure. Es fällt bei niedrigen Temperaturen Calciumionen als Calciumcitrat aus (auch Mg2+).


Abb. 16.1:


Bei höheren Temperaturen nimmt die Bindungsfähigkeit jedoch enorm ab.

Citrate sind vollkommen ungiftig und zu 100% biologisch abbaubar.



EDTA:

EDTA (Ethylendiamintetraacetat) ist ein schnell wirkender Enthärter der sehr stabile Verbindungen mit Calcium-, sowie anderen Metallionen, eingehen kann. Dies kann auch zur Folge haben, dass giftige Komplexe mit Schwermetallen gebildet werden, die dann ins Wasser gelangen und in Klär- und Aufbereitungsanlagen gar nicht oder nur schwer zurückgehalten werden können.

Abb. 17.1:





NTA:

NTA (Nitrilotriacetat) ist ein stickstoffhaltiger, schnell wirkender Enthärter, der wie EDTA starke Komplexe mit Metallionen, besonders mit Schwermetallen, bildet. NTA kann jedoch in Kläranlagen bis zu 95% abgebaut werden.
NTA fördert außerdem auch, wenn auch nur sehr schwach, die Eutrophierung von Gewässern.





Abb. 17.1:




Die zu verwende Enthärtermenge hängt davon ab, welcher Enthärter verwendet wird, da jeder andere Kapazitäten bei der Mg2+ und Ca2+ Aufnahme hat. Die untenstehende Tabelle soll die Möglichkeit zum Vergleich der verschiedenen Enthärter geben.

Tabelle 17.1:

Enthärter 20º 90º

Phosphonat 281 270
NTA 204 144

EDTA 156 110
Citrat 139 21

Zeolith - 81 (60º)
Polycarboxylat 200 170

Triphosphat 113 81
Alkylcarboxylat 65 -

Bindungskapazitäten von Enthärtern in mg Ca2+ -Ionen / 1g Enthärter




§ Alkalien:

Dem Waschmittel werden Alkalien hinzugefügt um einen hohen pH-Wert zu erhalten, der zur besseren Schmutzentfernung beiträgt, da dadurch die Schmutzpartikel und die Textilfasern stärker negativ aufgeladen werden und es somit zu einer stärkeren elektrostatischen Abstoßung kommt.
Handelsübliche Waschmittel erzielen durch den Zusatz von Soda (Na2CO3) einen pH-Wert von 10-11. Höhere pH-Werte wären nicht sinnvoll, da ansonsten Textilfasern und Enzyme zerstört werden würden. Außerdem stellt ein hoher pH-Wert auch eine Gefahr für den Anwender da.
Soda unterstützt darüber hinaus auch die wasserenthärtende Wirkung von Zeolithe und wurde vor allem in den 50er Jahren als primärer Wasserenthärter verwendet. Die entstehenden Erdalkalicarbonate lagern sich jedoch auf der Wäche ab. Daher wurde der Anteil an Soda in Waschmitteln reduziert.



§ Enzyme:

Bei bestimmten Molekülen ist der Einsatz von Tensiden unwirksam, deshalb enthalten Waschmittel Enzyme, die z.B. eiweiß- oder stärkehaltigen Schmutz zu kleineren und wasserlöslichen Bausteinen gespalten werden. Die häufigst verwendeten Enzyme sind Proteasen, Amylasen, Lipasen und Cellulasen.


Proteasen:

Proteasen sind die meist verwendeten Enzyme in Waschmitteln und werden zum Entfernen von eiweißhaltigen Verschmutzungen, wie z.B. Blut-Milch- oder Eigelbflecken, verwendet.

Eiweiße (Proteine) sind hochmolekulare Verbindungen, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Charakteristisches Merkmal der Eiweiße ist ihre Peptidbindung (-CO-NH-), die bei der Verknüpfung zweier Aminosäuren zustande kommt.

Proteasen bauen Eiweiße durch die Spaltung der Peptidbindung in wasserlösliche Bestandteile ab.

Abb 18.1:




Spaltung der Eiweiße in kleinere, wasserlösliche Teile

Das Enzym wird bei der Spaltung der Proteine nicht verbraucht, daher reichen schon kleine Mengen an Enzymen um große Mengen an Eiweißen zu spalten, jedoch dauert der Vorgang umso länger, je weniger Enzyme eingesetzt werden.

Die Wirkung von Enzymen ist aber auch von der Temperatur und vom pH-Wert der sie umgebenden Flüssigkeit abhängig. Proteasen sind zwischen 20ºC und 65ºC aktiv und entfalten ihre volle Wirkung bei 60ºC. Es gibt jedoch auch schon Enzyme die bis 95ºC aktiv sind.
Der pH-Wert sollte bei den meisten Enzymen zwischen 9 und 11 liegen. Nur wenige Enzyme sind in ihrer Wirkung kaum pH abhängig.



Amylasen:

Amylasen bauen kohlenhydrathaltige Verschmutzen (Gras-, Schokoladeflecken) zu löslichen Sacchariden ab.




Lipasen:

Lipasen sind in der Lage Fett zu spalten, weisen aber gegenüber Tensiden lediglich bei Zimmertemperatur Vorteile auf. Kombipräparate aus Lipasen und Tensiden erhöhen daher die Waschwirkung - die Lipasen lösen die Fettverschmutzung leicht an und erleichtern damit den Tensiden die Schmutzablösung.


Cellulasen:

Cellulasen können von Baumwoll- und Cellulosefasern abstehende Cellulosemikrofibrillenbündel (Baumwollfussel) entfernen. Dadurch wird einerseits der optische Eindruck der Oberfläche verändert (verhindern von Verblassung oder Farbtrübung des Gewebes), andererseits führt dies indirekt zu einer verbesserten Schmutzablösung, da beim Ablösen der Cellulosemikrofibrillenbündel der darauf haftende Schmutz mit entfernt wird.

 
 




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