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Polysulfon immobilisierte ionische Flüssigkeiten zur Extraktion der Schwermetalle Blei und Quecksilber

Bernhard Hajek

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Betreuer*in

Regina Krachler

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URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29515.77883.577860-3

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Im Zuge dieser Diplomarbeit sollte eine selektive Extraktions- und Trennmethode für die beiden Schwermetalle Quecksilber und Blei aus wässrigen Phasen, unter Verwendung von polymerimmobilisierten ionischen Flüssigkeiten (IF), untersucht werden. Als Polymer wurde Polysulfon ausgewählt. Zu Beginn wurden flüssig-flüssig Extraktionsversuche mit der ionischen Flüssigkeit Tricaprylylmethylammoniumthiosalicylat, abgekürzt mit [A336][TS], durchgeführt. Es wurden Beladungskurven, pH- und Zeitabhängigkeiten für die Extraktion von Blei untersucht. Für die Extraktion von Quecksilber wurden keine flüssig-flüssig Extraktionen durchgeführt, sondern potentiell interessante Flüssigkeiten auf Grund von Literaturrecherche für die Polymerimmobilisierung gewählt. Es handelte sich hierbei um die Flüssigkeiten Trihexyl(tetreadecyl)phosphoniumchlorid (Cyphos IL 101, Cytec) und Tricaprylylmethylammoniummethylthiobenzoat ([A336][MTBA]). Für die polymerimmobilisierten IF wurden zuerst Parameter wie Zutropfgeschwindigkeit und Zusammensetzung der Präzipitationslösung bestimmt. Anschließend wurde die pH-Abhängigkeit der Aufnahme von Blei bzw. Quecksilber untersucht. Auf Grund der guten Aufnahme von Quecksilber durch die polysulfonimmobilisierte IF [A336][MTBA] (abgekürzt mit PSF@MTBA) bei pH 5 und der hervorragenden Aufnahme von Blei durch die polysulfonimmobilisierte IF [A336][TS] (abgekürzt mit PSF@TS) wurden diese beiden Substanzen für weitere Untersuchungen ausgewählt. Zur Charakterisierung dieser wurden 1H-NMRs und sekundäre Elektronenmikroskopie (SEM) Bilder aufgenommen, sowie thermogravimetrische Untersuchungen (TGA) und Elementaranalyse durchgeführt. Für die beiden immobilisierten ionischen Flüssigkeiten wurden Beladungskurven und deren Beladungskapazitäten für Blei und Quecksilber bestimmt und des Weiteren wurde die Zeitabhängigkeit der Extraktionsvorgänge untersucht. Weiters wurden noch Möglichkeiten zur Rückextraktion von Blei aus PSF@TS gesucht. Es sollten dabei Extraktionsmittel gefunden werden, die eine effiziente Rückgewinnung und gleichzeitig ein Recycling der PSF@TS für erneute Extraktionen ermöglichen. Als ideales Mittel für die Rückextraktionen der Schwermetalle stellte sich 0,05 M Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA, 0,05 M) heraus. Abschließend wurde dann ein Schema zur selektiven Trennung von Quecksilber und Blei mit den beiden immobilisierten IF PSF@TS und PSF@MTBA entwickelt und erfolgreich angewendet

Abstract

(Englisch)

In this thesis, a selective extraction- and separation method of the heavy metals mercury and lead from an aqueous phase, by the use of immobilized ionic liquids, was investigated. The chosen polymer was polysulfone. At first, liquid-liquid extraction experiments were carried out by the use of tricaprylmethylammonium thiosalicylate, (referred to as [A336][TS]). Furthermore loading capacities as well as pH- and time dependence of the extraction process were determined. For mercury no liquid-liquid extraction experiments were carried out. Instead potential ionic liquids for the extraction of mercury were found in literature. The substance chosen were tricaprylylmethylammonium 2- (methylthio) benzoate (referred to as [A336][MTBA]) and trihexyl (tetradecyl) phosphonium chloride (Cyphos IL 101, Cytec). Concerning the polymer immobilized ionic liquids, parameters like dropping speed and composition of the precipitation solution were determined first of all. Then the pH-dependence as well as the uptake of lead and mercury were investigated. Due to the good uptake of mercury by the polysulfone immobilized ionic liquid [A336][MTBA] (referred to as PSF@MTBA) and the great uptake of lead by the polysulfone immobilized ionic liquid [A336][TS] (referred to as PSF@TS), both of this substances where used for further experiments. For the characterization of PSF@MTBA and PSF@TS 1H-NMR, scanning electron microscopy (SEM) , thermogravimetric analysis (TGA) and elementary analysis (EA) where carried out. For PSF@TS as well as PSF@MTBA loading capacities for lead and mercury, as well as the time dependence of the extraction process were determined. Furthermore back extraction experiments of lead from PSF@TS were carried out to find an adequate back extraction agent. It’s extraction properties should be a high recovery of lead without harming the PSF@TS. The most promising extraction agent found, was 0,5 M ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Finally a selective separation method for lead and mercury using PSF@TS and PSF@MTBA was developed and successfully tested.

Autor*innen

Bernhard Hajek

Haupttitel (Deutsch)

Polysulfon immobilisierte ionische Flüssigkeiten zur Extraktion der Schwermetalle Blei und Quecksilber

Publikationsjahr

2011

Umfangsangabe

92 S.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Regina Krachler

Klassifikation

35 Chemie > 35.40 Anorganische Chemie: Allgemeines

AC Nummer

AC08922500

Utheses ID

13586

Studienkennzahl

UA | 419 | | |

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