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Extraktionseigenschaften und Toxizität der ionischen Flüssigkeit Di-[trioctyl-(8-phenyloctyl)-phosphonium] pamoat in natürlicher Matrix
Felix Löffler
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Franz Jirsa
DOI
10.25365/thesis.81841
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-20168.76960.544446-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Auch wenn der Peak der industriellen Umweltverschmutzung bereits in den 1970er Jahren überschritten wurde, stellt sie weiterhin eine große Gefahr für Flora und Fauna dar. Einen wesentlichen Beitrag daran haben Schwermetalle, welche vor allem durch Bergbau und Aufbereitungsprozesse in Gewässer und Umwelt gelangen, wo sie insbesondere Wasserorganismen belasten. Verdeutlicht wird das anhaltende Risiko auf Oberflächengewässer durch Umweltkatastrophen wie in Baia Mare (2000) oder Ungarn (2010). Als nachhaltige Alternative zu konventionellen Verfahren der Wasseraufbereitung rücken Ionische Flüssigkeiten zunehmend in Fokus. Im Zuge dieser Arbeit wurden die Extraktionseigenschaften der neuartigen IL [TOPP]2[PAM] gegenüber der Schwermetalle Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Hg und Pb in umweltrelevanten Konzentrationen untersucht. Als Extraktionsmedium wurde eine naturnahe, einem typischen mitteleuropäischen Oberflächengewässer entsprechende, Matrix verwendet. Zuerst wurde die Stabilität der einzelnen Metalle in der Matrix untersucht. Anschließend wurden mit Hilfe von Extraktionsversuchen bei unterschiedlichen Temperaturen und Extraktionszeiten Daten über die Extraktionseffizienz erhoben. Begonnen wurde dabei bei 20 °C. Um weitere Erkenntnisse über die Temperaturabhängigkeit der Extraktionseffizienz zu erlangen, wurden einige Metalle zudem bei 50 °C und 8 °C extrahiert. Anhand der Versuche zeigte sich, dass die Metalle Chrom, Quecksilber und Silber mit einer Extraktionseffizienz von ≥89 % innerhalb von 24h besonders gut zu extrahieren waren. Um das Extraktionsverhalten genauer erforschen zu können, wurden die Metalle in zeitaufgelösten Versuchen extrahiert. Da ILs eine Gefahr für die Umwelt darstellen können, wurde zudem das Leaching, also jener Anteil der IL, welcher bei den Extraktionsversuchen in Lösung geht, untersucht. Es zeigte sich, dass die neuartige IL nur zu einem sehr geringen Anteil in Lösung geht. Um zu veranschaulichen, wie toxisch sich die gelöste Menge an IL auf Wasserorganismen auswirkt, wurde eine ökotoxikologische Versuchsreihe anhand des Organismus N. davidi durchgeführt. Für diesen Organismus konnte ein LC50 von 18,0 mg/L bestimmt werden. Die IL [TOPP]2[PAM] gilt demnach in Bezug auf die Art N. davidi als ein Umwelttoxin der Kategorie Akut 3. Aufgrund der für IL´s geringen Toxizität und des geringen Leachings bietet die IL [TOPP]2[PAM] somit vielversprechende Möglichkeiten zur Aufbereitung von Oberflächengewässern.
Abstract
(Englisch)
Even though the peak of industrial pollution was already exceeded in the 1970s, it continues to pose a major threat to flora and fauna. A significant contribution to this comes from heavy metals, which enter water bodies and the environment primarily through mining and processing activities, where they particularly burden aquatic organisms. The ongoing risk to surface waters is repeatedly highlighted by environmental disasters such as those in Baia Mare (2000) or Hungary (2010). Ionic liquids are increasingly coming into focus as a sustainable alternative to conventional water treatment methods. Therefore the aim of this study was to investigate the extraction behavior of the novel ionic liquid [TOPP]2[PAM] toward the heavy metals Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Ag, Cd, Hg and Pb under environmentally relevant conditions. A matrix, representative of a typical European surface water was used as the extraction medium. At first, the stability of the individual metal-ions in the matrix was examined. Subsequently, data on the extraction efficacy were collected through extraction experiments at different temperatures and after different extraction times. As starting point for the experiments, 20 °C and 24h were used. To gain further insights into the temperature dependence of the extraction efficacy, some metals were additionally extracted at 50 °C and 8 °C. The experiments showed that the metals chromium, mercury and silver could be extracted with an extraction efficacy of ≥89 % within 24h. To investigate the extraction behavior in greater detail, the metals were extracted in time resolved experiments. As ILs themselves could pose a risk to the environment, the leaching was investigated. The experiments revealed that only a very small proportion of the ionic liquid dissolves. To illustrate toxic effects of the IL on aquatic organisms, a series of ecotoxicological experiments was conducted using the organism N. davidi. As result, a LC50-value of 18.0 mg/L was determined for this organism. The IL [TOPP]2[PAM] is therefore classified as an “Acute Category 3” environmental toxin regarding the species N. davidi. Due to the low toxicity and the low amount of IL-leaching, [TOPP]2[PAM] offers promising possibilities for the treatment of surface waters.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Ionische Flüssigkeiten TOPP2PAM IL Extraktion von Schwermetallen Ionische Flüssigkeiten Extraktion Extraktion aus natürlicher Matrix
Schlagwörter
(Englisch)
Ionic Liquid Extraction of heavy metals Ionic Liquid extraction
Autor*innen
Felix Löffler
Haupttitel (Deutsch)
Extraktionseigenschaften und Toxizität der ionischen Flüssigkeit Di-[trioctyl-(8-phenyloctyl)-phosphonium] pamoat in natürlicher Matrix
Paralleltitel (Englisch)
Extraction Properties and Toxicity of the Ionic Liquid Di-[trioctyl(8-phenyloctyl)phosphonium] Pamoate in a Natural Matrix
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
IV, 67 Seiten : Illustrationen
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Franz Jirsa
Klassifikation
35 Chemie > 35.39 Analytische Chemie. Sonstiges
AC Nummer
AC18007530
Utheses ID
82099
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |