Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

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mgritsch
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Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von mgritsch »

Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Der vorliegende Artikel basiert auf der Arbeit "Inexpensive Alizarin Red S-based optical device for the simultaneous detection of Fe(III) and Al(III)" von R. Biesuz et al[1].

So genannte "Farbfänger" sind seit vielen Jahren in den Supermärkten und Drogeriemärkten in den Regalen zu finden. Es handelt sich dabei um kleine Vlies-Tüchlein, die man in die Waschmaschine mit der Wäsche gibt und die Farbstoffe, die sich aus der Wäsche lösen, binden sollen und somit ein Verfärben der Wäschestücke verhindern. Diese Sequestrierung wird dadurch erreicht, dass die Vliesstoffe mit einer kationischen Beschichtung (Organopolysiloxan/Polyammonium-Blockcopolymer) versehen sind, die auch bei geringen Farbstoff-Konzentrationen (und ggfs. gleichzeitig hoher konkurrierender Salzfracht durch Waschmittel) noch ein gutes und selektives Bindungsvermögen hat. Hinzu dürfte natürlich auch eine gewisse Physisorption ähnlich wie bei Aktivkohle kommen.

Im Folgenden wird die Adsorptionsfähigkeit von zwei kommerziellen Produkten anhand der Modellsubstanz Alizarin S ermittelt und verglichen. Alizarin S ist ein verbreiteter Indikator und eine dreibasige Säure, es liegt je nach pH-Wert als ein- zwei- oder dreiwertiges Anion vor. Alizarin S bildet mit manchen Metallen intensiv gefärbte Komplexe. Das an die Faser gebundene Alizarin S kann in weiterer Folge auch als metallochromer Indikator genutzt werden. Für kationische Farbstoffe haben die Vliese hingegen praktisch gar keine Adsorptionsfähigkeit.

Geräte:
Messkolben, Pipetten, Reagenzgläser, Analysenwaage, Photometer, Küvetten


Chemikalien:
Alizarin S (Na-Salz)
Natriumacetat Trihydrat
EssigsäureWarnhinweis: fWarnhinweis: c
Aluminiumkaliumsulfat
MethylenblauWarnhinweis: attn


Durchführung:
Zuerst wurden folgende Stammlösungen bzw. Verdünnungen daraus hergestellt:
Acetat-Puffer pH 4,3 (0,2 mol/l) - 452 mg Natriumacetat Trihydrat + 1 g Essigsäure ad 100 ml
Acetat-Puffer pH 4,3 (0,01 mol/l) - 12,5 ml der 0,2 M Stammlösung ad 250 ml
Alizarin S 10 mM in Acetat-Puffer pH 4,3 (0,01 mol/l) 342,3 mg Alizarin S (Na-Salz) ad 100 ml
Alizarin S 1 mM in Acetat-Puffer pH 4,3 (0,01 mol/l) 85,6 mg Alizarin S (Na-Salz) ad 250 ml
Aluminiumkaliumsulfat 10 mM in dest. Wasser
Eine genaue Gehaltsbestimmung der Lösungen erfolgte nicht, es wurde von einem nominellen Gehalt aller eingesetzten Stoffe von 100% ausgegangen.

Nun wurde zur Kalibrierung des Photometers eine Verdünnungsreihe mit insgesamt 7 Punkten im Bereich von 3 μM bis 200 µM hergestellt. Dazu wurde jeweils in einem auf der Analysenwaage tarierten Reagenzglas die ungefähre Menge der Lösung von Alizarin S 1 mM einpipettiert und gewogen, dann mit Acetat-Puffer pH 4,3 (0,01 mol/l) auf ca 10 ml aufgefüllt und erneut gewogen. Die genauen Wiegungen wurden erfasst und daraus die exakte Verdünnung errechnet. Am Photometer wurde das Spektrum aufgenommen und das Absorptionsmaximum ermittelt (421 nm), aus der Verdünnungsreihe und Regressionsgerade wurde der molare Extinktionskoeffizient mit 3,865.103 l·mol-1·cm-1 ermittelt.

Ebenso wurden zur Charakterisierung der beiden Farbfänger-Produkte jeweils 6 Tüchlein verwogen und millimetergenau vermessen. Beide hatten eine ähnliche Fläche (Produkt A: 241 cm²; Produkt B: 236 cm² pro Stück) und ähnliches Gewicht (Produkt A: 1,41 g pro Stück; Produkt B: 1,31 g pro Stück). Für die Versuche wurden daraus mit dem Cuttermesser Stückchen von 2 x 3 cm Größe zurechtgeschnitten.

Zur Ermittlung der Adsorptionseigenschaften wurden nun Verdünnungsreihen mit insgesamt 10 Punkten im Bereich von 0,15 mM bis 10 mM hergestellt. Dazu wurde jeweils in einem auf der Analysenwaage tarierten Reagenzglas die ungefähre Menge der Lösung von Alizarin S 10 mM einpipettiert und gewogen, dann mit Acetat-Puffer pH 4,3 (0,01 mol/l) auf ca 10 ml aufgefüllt und erneut gewogen. Die genauen Wiegungen wurden erfasst und daraus die exakte Konzentration und Volumen errechnet. Nun wurde in jedes der 10 Reagenzgläser ein 2 x 3 cm Stück Farbfänger gegeben, das ebenfalls vorher genau gewogen wurde um Schwankungen bei Flächengewicht oder Größe zu erfassen. Ein Stück wog dabei ca. 30 - 35 mg. Die Reagenzgläser wurden mit einem Stopfen verschlossen und insgesamt 6 Stunden stehen gelassen sodass sich ein Adsorptions-Gleichgewicht einstellen kann. Während der 6 Stunden wurde immer wieder ein wenig geschüttelt um eine gute Durchmischung und Durchspülung der Farbfänger sicherzustellen.

Nach Ablauf der 6 Stunden wurden die Farbfänger-Stückchen entnommen und auf einem Stück Küchenpapier zum Abtropfen und Trocknen abgelegt. Die überstehende Lösung wurde im Photometer vermessen und der Restgehalt an Alizarin S gegen Acetat-Puffer pH 4,3 (0,01 mol/l) als Blank bestimmt. Lösungen mit einem Ausgangsgehalt von bis zu 1 mM / Restgehalt von bis zu 0,2 mM konnten dabei direkt photometriert werden, bei den höheren Konzentrationen musste vorher verdünnt werden um eine Absorption < 1 zu erhalten - auch das wurde wieder durch Einwiegen, Auffüllen und erneutes Einwiegen gemacht wodurch eine exakte Rückrechnung auf den Gehalt möglich war.

Durch Subtraktion der Konzentration an Alizarin S in der Lösung nach und vor der Adsorption und Multiplikation mit dem Volumen der eingesetzten Lösung konnte so die adsorbierte Menge Alizarin S ermittelt werden. Ausgewertet wurde dann die adsorbierte Menge Alizarin S pro Gramm Farbfänger. Für die Charakterisierung des Adsorptionsverhaltens wurden die Werte gegen die Gleichgewichtskonzentration in der Lösung aufgeplottet.

Für eine genauere Untersuchung des Adsorptionsverhaltens im Bereich kleiner Konzentrationen wurde für Produkt A auch noch der Versuch mit einer Verdünnungsreihe im Bereich 3 μM bis 1 mM nach dem gleichen System wiederholt. Tatsächlich zeigen die Produkte auch im Bereich sehr geringer Konzentrationen immer noch ein erstaunlich gutes Adsorptionsvermögen wie man schon an der Farbe gut erkennen kann (Konzentrationsangaben beziehen sich auf die eingesetzte Lösung vor Adsorption):
02 Farbfänger niedrige Konzentration.png


Anhand der mit Farbstoff beladenen Farbfänger aus den Versuchen zum Adsorptionsverhalten wurde nun die optimale Farbstoffmenge ermittelt um kontrastreiche Indikator-Patches zu erhalten. Dazu wurden die Stückchen halbiert, auf einer glatten Fläche aufgelegt und eine Hälfte mit ein paar Tropfen der 10 mM Aluminiumkaliumsulfat-Lösung benetzt; die Vergleichs-Hälfte wurde nur mit dest. Wasser benetzt. Nach wenigen Sekunden war ein klarer Farbumschlag von lila nach hellrot zu erkennen. Besonders kontrastreiche Ergebnisse erhielt man bei einer Beladung im Bereich von etwa 10 - 50 µmol Alizarin S pro Gramm Farbfänger:
08 Dosis Sensor.png

Nun wurden zur Testung der Eigenschaften gezielt Indikator-Patches mit ca. 25-30 µmol Alizarin S pro Gramm Farbfänger hergestellt indem je 10 Stück der 2x3 cm Patches in 100 ml einer 0,1 mM bzw. für das zweite, etwas schwächer adsorbierende Produkt 0,15 mM Alizarin S in Acetat-Puffer pH 4,3 (0,01 mol/l) eingelegt wurden. Der Ansatz wurde etwa 1 Stunde unter langsamen Rühren (vermeiden von übermäßiger Zerfaserung!) stehen gelassen und die Patches entnommen und auf einem Stück Küchenpapier zum Abtropfen und Trocknen abgelegt.

Mit den getrockneten Patches wurde nun die Empfindlichkeit als Indikator getestet. Dazu wurde eine Verdünnungsreihe aus der Aluminiumkaliumsulfat-Lösung im Bereich 0,1 mM bis 10 mM hergestellt und ein Patch in jeweils 10 ml Lösung gelegt. Nach ca. 10-15 Minuten Einwirkdauer wurden die Patches entnommen und abgetrocknet. Produkt B zeigte dabei noch eine eindeutig erkennbare Verfärbung bis zu 1 mM Aluminiumgehalt in der Lösung an, Produkt A bis hinunter zu 0,1 mM (entspricht ca 3 ppm Al in der Lösung!). Möglicherweise wäre durch längere Verweildauer in der Probe noch eine größere Empfindlichkeit erzielbar.
09 Empfindlichkeit.png

Desorptionstest: getrocknete vorbereitete Patches wurden in je 10 ml dest. Wasser und 10 ml gesättigte NaCl-Lösung gegeben und dort mehrere Stunden belassen. Im dest. Wasser war keine Veränderung erkennbar. In der gesättigten NaCl-Lösung verfärbte sich der Patch rotbraun (Farbe des zweifach negativen Anions) und auch die Lösung nahm minimal Farbe an, im Photometer zeigte sich bei der gesättigten NaCl-Lösung eine Absorption von nur 0,054. Trotz sehr hoher Salzkonzentration in der Lösung kommt es zu keiner wesentlichen "Regenerierung" und Desorption wie bei einem Ionentauscher!
desorption.jpg

Auffällig war jedoch bei den Tests mit Al dass es zu einer merklichen Verfärbung der Al-Lösung kommt. Durch die viel stärkere Komplexbildung zwischen Alizarin S und Aluminium kann der Farbstoff wieder von der Faser gelöst werden. Die rot gefärbten Patches wiederum können durch Fluoride die mit Al noch stärkere Komplexe bilden wieder zurück nach Violett gefärbt werden. Leider sind viele der Farbübergänge jedoch stark pH-abhängig sodass eine zuverlässige Anzeige nur bei kontrollierten pH-Bedingungen möglich ist. Es kommt ebenfalls zu Querempfindlichkeiten mit anderen Kationen - Zirkon bildet auch einen roten Farblack wie Aluminium, ebenso führen Ca, Mg und vor allem Fe zu Färbungen:
12 Querempfindlichkeit.png
Test mit Methylenblau: für einen qualitativen Test wurde eine geringe Menge des kationischen Farbstoffs Methylenblau in dest. Wasser aufgelöst sodass eine mittelstark gefärbte Lösung erhalten wurde. Es wurden Patches von Produkt A und B eingelegt und mehrere Stunden in der Lösung belassen. Eine merkliche Entfärbung der Lösung so wie beim Alizarin S war nicht zu beobachten. Nach Entnahme wurden die Patches entnommen und abgetrocknet, nach kurzem Spülen mit dest. Wasser waren die Patches wieder rein weiß - es wurde überhaupt keine Farbe aufgenommen.


Entsorgung:
die verdünnten Lösungen können über den Abfluss entsorgt werden. Feststoffe kommen zum Hausmüll.


Erklärung und Auswertung:
Alizarin S ist eine dreibasige Säure. Für die erste Dissoziationsstufe konnte ich in der Literatur keine Angaben finden, Sulfonsäuren sind jedoch idR sehr starke Säuren mit pKa < 1. Der pKa der zweiten Stufe (phenolische OH-Gruppe) ist ca 5,7 und der der dritten Stufe (zweite phenolische OH-Gruppe) ca. 10,8. Als Hägg-Diagramm stellen sich die Stufen wie folgt dar:
01 Hägg-Diagramm Alizarin S.png
Bei pH 4,3 liegt somit überwiegend das einfach negativ geladene, gelbe Anion AH2- vor.


Das Adsorptionsverhalten von Stoffen beruht auf dem reversiblen Gleichgewicht zwischen Hinreaktion (Adsorption) und Rückreaktion (Desorption). Trägt man die im Gleichgewicht stehende spezifische an der Oberfläche adsorbierte Menge gegen die Konzentration in der Lösung auf, so erhält man eine Adsorptionsisotherme (Isotherme da für eine bestimmte Temperatur gültig.) Zur mathematischen Modellierung und Beschreibung sind vor allem folgende vier Modelle verbreitet, die unterschiedliche Charakteristiken widerspiegeln:

a) die Henry-Isotherme: sie gilt vor allem für sehr geringe Konzentrationen c und die Beladung q des Adsorbens ist direkt linear proportional der Gleichgewichtskonzentration.
02 Henry-Isotherme.png
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b) die Freundlich-Isotherme: sie beschreibt rein empirisch das Verhalten nach einem Potenzgesetz und kennt keine Sättigungsbeladung. Anwendbar ist sie daher meist nur im Bereich geringer Konzentrationen wo eine Sättigung noch nicht auftritt. Der Exponent ist typisch kleiner 1, für den Grenzfall dass der Exponent 1 ist, ergibt die Freundlich-Isotherme die Henry-Isotherme. Trägt man den Verlauf doppelt logarithmisch auf, ergibt sich eine Gerade:
03 Freundlich Isotherme.png
03 Freundlich Isotherme.png (4.5 KiB) 577 mal betrachtet


c) die Langmuir-Isotherme: sie geht von einer maximal monomolekularen Belegung der Oberfläche aus (Sättigungsbeladung) und beschreibt das Verhalten auf Grundlage statistischer Thermodynamik. In der linearisierten Form trägt man c/q gegen c auf, dann ergibt sich eine Gerade aus deren Steigung (1/q) man zB die maximale Beladung q ermitteln kann:
04 Langmuir Isotherme.png
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d) die Brunauer-Emmett-Teller (BET) Isotherme: sie erweitert die Langmuir-Isotherme und berücksichtigt auch den Aufbau von Multi-Layers bis hin zu kondensierenden Schichten und die Tatsache dass die Adsorptionswärme weiterer Layers von der des ersten Monolayers abweichend ist. Die Annahmen sind ursprünglich auf die Verhältnisse in der Gasphase hin ausgerichtet (Sättigungsdampfdruck, Kondensationswärme) und nicht ohne weiteres auf die flüssige Phase übertragbar[2]. Für den Fall dass die Konzentration sehr viel kleiner als die Sättigungskonzentration ist (x << 1) geht die BET-Isotherme in die Langmuir-Isotherme über.
05 BET Isotherme.png
05 BET Isotherme.png (7.73 KiB) 577 mal betrachtet


Welche der Isothermen zutrifft, kann idR nur experimentell geprüft werden und erlaubt Rückschlüsse über den Mechanismus bzw die Kinetik der Adsorption. Trägt man die in den Versuchen erhaltenen Werte auf und wertet sie in der jeweiligen linearisierten Form aus, so ergibt sich folgendes Bild:
06 Isothermen-Übersicht.png
Keine der Isothermen kann den gesamten Verlauf abbilden. Offensichtlich gibt es zwei Bereiche mit unterschiedlichem Verhalten - einmal bei niedriger Konzentration bis ca. 0,25 mmol/l und einmal bei hohen Konzentrationen ab ca 0,5 mmol/l. Das deckt sich auch mit der Beobachtung, dass bei niedrigen Konzentrationen die Patches violett erscheinen, bei höheren aber eher braun. Betrachtet man die beiden Konzentrationsbereiche getrennt, dann dürfte im Bereich niedriger Konzentrationen am ehesten eine Henry-Isotherme zutreffen:
07 Isothemen-Niedrig.png

Im Bereich hoher Konzentrationen hingegen passt die Langmuir-Isotherme perfekt:
07 Isothemen-Hoch.png

Sehr wahrscheinlich kommt es zu einer Chemisorption mit starker ionischer Bindung des Farbstoffs an die Faser. Dabei bindet jedes Molekül der mehrbasigen Säure zunächst mit 3 kationischen Gruppen an der Oberfläche sodass der Farbstoff vollständig dissoziiert und eine Farbverschiebung eintritt ähnlich wie bei hohen pH-Werten. Das adsorbierte Alizarin S erscheint trotz einem Puffer pH 4,3 wo es gelb sein sollte, violett wie sonst bei pH-Werten von >11. Wenn schon viele Stellen an der Faser besetzt sind wo Chemisorption stattfinden kann, dann ändert sich die "Stöchiometrie" und es kommt nur noch zu einer Bindung mit 1 oder 2 Stellen - die Farbe weiterer adsorbierter Moleküle ändert sich in Richtung rot bzw. gelb, in Summe ergibt sich daraus eine braune Mischfarbe. Möglicherweise kommt es auch zu einer gewissen Verdrängung von bereits dreifach gebundenen Farbstoff-Molekülen sodass sie nur noch 2-fach oder einfach gebunden sind. Das dürfte auch beim Desorptionstest mit einer gesättigten NaCl-Lösung erfolgen - In der gesättigten NaCl-Lösung verfärbte sich der Patch rotbraun (Farbe des zweifach negativen Anions), für eine komplette Verdrängung durch Chlorid ist die Bindung aber zu stark.
Physisorption (nur auf van-der-Waals Kräften basierend) dürfte nicht in wesentlichem Umfang auftreten.
13 Modell.png

Die beiden Produkte unterscheiden sich in beiden Konzentrationsbereichen merklich in ihren Materialkonstanten. Im niedrigen Konzentrationsbereich ist die Henry-Konstante von Produkt B um >60% größer als die von Produkt A. Im Bereich hoher Konzentrationen ist die Sättigungsbeladung von Produkt B mit 0,671 mmol/g ziemlich genau doppelt so hoch wie von Produkt A (0,336 mmol/g). Produkt B dürfte also einen größeren Anteil oder Dichte an kationischen Zentren an der Oberfläche haben die eine starke Bindung mit dem Farbstoff eingehen. In Bezug auf die Effektivität als "Farbfänger" in der Wäsche ist Produkt B somit ganz eindeutig zu bevorzugen.

Etwas anders gelagert ist die Situation jedoch wenn es darum geht einen "Indikator-Patch" für Aluminium-Ionen herzustellen. Durch die sehr starke Bindung des Alizarin S mit der Faser entsteht eine Konkurrenzreaktion zur Komplexbildung mit Aluminium-Ionen. Patches aus Produkt B waren daher um ca einen Faktor 10 weniger empfindlich auf Aluminium.


Bilder:
00 Spektrum.JPG
Spektrum von Alizarin S bei pH 4,3


11 Produkt A.png
Konzentrations- und Zeitreihe von Produkt A


10 Produkt B.png
Konzentrations- und Zeitreihe von Produkt B


Patches.jpg
Herstellung von "Patches" für Tests



Literatur:
[1] Microchemical Journal (2019), 149, 104036 https://doi.org/10.1016/j.microc.2019.104036
[2] Adsorption (2009), 15, 65–73 https://doi.org/10.1007/s10450-009-9151-3

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mgritsch
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von mgritsch »

So, noch mehr bunte Chemie, mal ein bisschen dem Haushalt mit einfachen Mitteln genauer auf die Finger geschaut und dabei ein paar Grundlagen der Physikalischen Chemie wieder aufgefrischt :)

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eule
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von eule »

Hmm, cool, bislang hielt ich diese Dinger immer für rausgeschmissenes Geld. Nun sehe ich, sie sind tatsächlich zu etwas sinnvollem zu gebrauchen :D

Schöner Versuch und anschaulich gezeigt.
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von EDTA »

Gefällt mir gut :thumbsup: :D

So ein Photometer hat schon was...

Glaskocher
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von Glaskocher »

Das ist ein echt interessantes Experiment. Damit kann man sich ein "Alizarin-Testpapier für Aluminium" machen, wenn man bestimmte Farbsättigungen einhält.

Ich vermute mal, daß diese Vliese eine der Woll- oder Seidenfaser ähnliche Oberflächenchemie haben. Vermutlich wurden die Faseroberflächen bewußt mit entsprechenden funktionalen Gruppen beladen, um sie "gieriger" zu machen. Die Bindung vom Farbstoff wird eher einer Färbung entsprechen, als nur der Adsorption an einen Anionentauscher. Es könnte auch interessant sein, zunächst ein Vlies stark zu färben und es dann später in frischer Pufferlösung mit einem frischen Abschnitt zusammen stehen zu lassen. Wenn es nur eine Adsorption ist, dann müßte sich die Färbung mit der Zeit auf beide verteilen. Bei einer festeren Bindung müßte über lange Zeit ein Unterschied in der Farbigkeit erhalten bleiben.

Mit der Farbreihe müßte man doch eine halbquantitative Bestimmung von Aluminium in Lösungen machen können...? In der Färberei mit Pflanzenfarbstoffen wird gerne mit Alaun gebeizt. Dabei nimmt die Faser das Aluminium an und die Farbstoffe (z.B. Alizarin aus Krappwurzel) ziehen dann unter Bildung eines Farblackes auf. Dabei verliert die Beize natürlich durch Verbrauch und Verdünnung an Konzentration. Interessant wäre jetzt, ob man mit einfachen Mitteln erkennen kann, ob die Beize inzwischen zu weit abgereichert, oder noch weiter nutzbar ist.

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mgritsch
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von mgritsch »

eule hat geschrieben:
Dienstag 24. August 2021, 17:59
Hmm, cool, bislang hielt ich diese Dinger immer für rausgeschmissenes Geld. Nun sehe ich, sie sind tatsächlich zu etwas sinnvollem zu gebrauchen :D
bin jetzt nicht ganz sicher auf was ich das "zu gebrauchen" bezieht - den ursprünglichen Zweck oder die chemische Anwendung?
Beim Zweck in der Wäsche habe ich noch so gewisse Zweifel über den netto-Nutzen.
a) die Konzentrationen an Farbe die man in der Waschmaschine erreicht sind wohl schon ziemlich niedrig
b) die Dauer bis das Ding seine Wirkung entfaltet war erstaunlich langsam. Tut das im Kurzprogramm überhaupt?
c) die Konkurrenz durch andere Anionen (Detergenzien!) ist in der Waschmaschine hoch
d) die Wirkung gegen kationische Farben ist 0; bei neutralen vermute ich auch bestenfalls wenig
e) wenn kiloweise Wäsche da ist ist es einfach eine Frage der Verteilung wie viel 1,4 gramm dagegen ausrichten
f) wie man sieht sind die Produkte sehr unterschiedlich in der Performance (btw, A = Aldi-Produkt; B = Beckmann...)

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mgritsch
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von mgritsch »

Glaskocher hat geschrieben:
Dienstag 24. August 2021, 22:17
Es könnte auch interessant sein, zunächst ein Vlies stark zu färben und es dann später in frischer Pufferlösung mit einem frischen Abschnitt zusammen stehen zu lassen. Wenn es nur eine Adsorption ist, dann müßte sich die Färbung mit der Zeit auf beide verteilen. Bei einer festeren Bindung müßte über lange Zeit ein Unterschied in der Farbigkeit erhalten bleiben.
bei den hohen Sättigungen denke ich das wird sich sicher verteilen, zumindest der "Überschuss" über die Chemisorption hinaus. Im Bereich der Chemisorption konnte Wasser/Puffer nichts ausrichten. Wenn dann müsste man vermutlich sehr lange warten (Wochen?) aber irgendwann ist alles ein Gleichgewicht...
Mit der Farbreihe müßte man doch eine halbquantitative Bestimmung von Aluminium in Lösungen machen können...?
Das hat der Originalartikel von Biesuz genau gemacht. Auf eine leider nicht genau definierte multivariate photometrische Auswertung hin konnten sie Al und Fe dann über die Farbveränderung gleichzeitig ziemlich gut quantifizieren.
Aber ehrlich gesagt fand ich das ein bisschen zu komplex und zu viel mit der Kirche ums Kreuz - wozu das Zeug vorher am Patch binden? Dann kann ich gleich die Alizarin-Lösung direkt mit Probe im Photometer auswerten...
Die Unterschiede der Produkte haben mich da mehr interessiert und auch die unterschiedliche Charakteristik zwischen niedrig und hoch war bei Biesuz kein Thema, die schoren alles über den Langmuir-Kamm

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mgritsch
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von mgritsch »

p.s.:
Glaskocher hat geschrieben:
Dienstag 24. August 2021, 22:17
Damit kann man sich ein "Alizarin-Testpapier für Aluminium" machen
dazu lustiges Detail am Rande - ich dachte mir ich mache damit coole "Teststreifen" indem ich Patches auf Tintenstrahldrucker-Fotopapier aufklebe. Das ist wenigstens schön wasserfest. Aufgeklebt habe ich mittels Pritt-Roller, also ansich Lösemittelfrei.
Lustiges Ergebnis: alleine wenn man den aufgeklebten Patch mit dest. Wasser befeuchtet wird er GELB! so richtig schön gelb, wie sonst mit starken Säuren. :idea2: Keine Ahnung woran das liegt, sauer ist das Papier nicht, es war auch nicht erkennbar dass die Farbe von der Klebestelle ausgeht... scheint flächig mit dem Fotopapier zusammenzuhängen. Sehr sehr kurios. :idea2:

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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von eule »

vllt eine Spur weit hergeholt, aber Alizarin wird lt. Wikipedia auch in Farbstoffsolarzellen eingesetzt. Kann es sein, daß ein fotochemischer Prozeß für die Gelbfärbung verantwortlich ist? Keine Ahnung, was da in dem Klebestift drin ist, aber das Papier ist bestimmt mit TiO2 ausgestattet. wenn da irgendwas dem Alizarin so Elektronen klaut, weil da Licht drauf fällt dürfte sich was verfärben können. OK, vllt. ist das auch wieder bloß "wildes Phantasieren" oder so.
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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von mgritsch »

denkbar ist bei Rätseln mal alles, wahrscheinlich ist es wohl weniger - bei üblicher Zimmerbeleuchtung (nicht in der prallen Sonne oder unter UV) würde mich so eine starke Verfärbung sehr wundern. Vor allem bleibt das TiO2 ja im Papier und wird an der fraglichen Stelle geradezu durch den Patch "beschattet", kann also so gar nicht wirksam werden. Bei Gelegenheit versuche ich das mal systematisch zu prüfen von was das abhängt... Kleber oder Papier.. pH abhängig?

So sieht das aus:
Fotopapier.jpg
links ein Streifchen mit 2 trockenen Patches aufgeklebt
dann ein Streifchen mit 2 Patches - der untere mit Al-Lösung betropft, der obere mit dest Wasser --> wird gelb!
daneben Patches die in der Lösung schwimmen bzw einfach auf der Unterlage liegen und betropft wurden. Mit Wasser bleibt alles brav lila.

Generell sehe ich noch einiges an Potenzial darin diverse Indikator-Farbstoffe (vor allem metallochrome...) mit so Patches zu nutzen. Mal die Sammlung durchgehen :)

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Re: Adsorptionsfähigkeit von "Farbfängern" und Nutzung als Aluminium-Indikator

Beitrag von mgritsch »

Ergänzung:
Hier gibt es ein Patent in dem beschrieben ist was da so drin ist - im Wesentlichen eine Viskose- Cellulose- oder Baumwollfaser die "kationisiert" wurde (mit 0,1-5% faserreaktivem Organopolysiloxan/Polyammonium-Blockcopolymer beschichtet).

https://patentimages.storage.googleapis ... 6077U1.pdf

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