Experimente:
Versuch: Herstellen einer Emulsion und Emulsionsspaltung

Emulsionen
Eine Emulsion besteht aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten wie Öl und Wasser, die durch einen stark polaren Hilfsstoff (grenzflächenaktiver Lösevermittler, Emulgator genannt) zu feinen Tröpfchen zerteilt und so gemischt werden. Sie sehen deshalb im Allgemeinen trübe oder milchig aus.

Wirkung von Emulgatoren auf eine Ölschicht (Quelle: Cornelsen)

Liegen Öltropfen in Wasser vor, spricht man von einer Öl-in-Wasser-Emulsion (O/W-Emulsion). Beispiele sind Milch sowie Emulsionen wie in diesem Versuch. Abwässer aus den Wagenwaschanlagen sind ebenfalls O/W-Emulsionen von Öl, Schmutz und Wasser.
Liegen Wassertröpfchen in Öl vor, spricht man umgekehrt von einer Wasser-in-Öl-Emulsion (W/O-Emulsion). Beispiele sind Butter und Margarine oder viele Feuchtigkeitscremes.

Emulgatoren sind z. B. Seifen oder Tenside der Geschirrspülmittel. In der Biochemie sind vor allem die Gallensäuren zu nennen. In Cola-Getränken oder der Bratwurst spielen Phosphate diese Rolle. Technische Emulgatoren sind häufig problematisch, da sie biologisch nicht abbaubar sind und in den Flüssen großen Schaden anrichten.

Emulsionsspaltung
Wenn man Emulsionen ungereinigt in die Kläranlagen oder Flüsse entlässt, wird das Wasser stark belastet. Vor allem ist die Sauerstoffbilanz katastrophal. Deshalb versucht man, die Emulsionen aufzuspalten. Dann bildet sich die Ölschicht zurück, die auf dem Wasser schwimmt und abgeschöpft werden kann. So arbeiten im Prinzip die Ölabscheider in Tankstellen. Zuvor müssen jedoch die Emulgatoren inaktiviert werden. Es gibt vor allem folgende Verfahren zur Emulsionsspaltung (-> Versuch), die natürlich nicht alle in der Tankstelle Anwendung finden:

Erhitzen
Beim Kochen von Milch wird deren Emulgator, das Milcheiweiß, ausgefällt und dadurch inaktiviert.

Ansäuern
Man kann das Eiweiß auch durch Ansäuern ausfällen. Das geschieht mit bakterieller Hilfe, wobei Milchsäure entsteht.

Zentrifugieren
Hiermit werden die Bestandteile der Milch aufgetrennt. Das künstlich angelegte Schwerefeld drückt die Fetttröpfchen unter Verdrängung des Emulgators zusammen. lässt man Milch lange stehen, geschieht das gleiche unter Einwirkung des Schwerefelds der Erde.

Zusatz von Metall-Ionen
Wenn man z. B. Seifen, also die Natrium- oder Kaliumsalze von langkettigen Fettsäuren mit Calcium-Ionen behandelt, verliert die Seife ihre Grenzflächenaktivität, da sie ausflockt. Grund ist die Entstehung von unlöslichen und daher als Emulgatoren unwirksamen Kalkseifen. Bestehende Emulsionen zerfallen dabei.

Elektrisches Wechselfeld
Ein elektrisches Wechselfeld bewirkt durch Veränderung der Oberflächenspannung die Zusammenballung der Wassertröpfchen im Öl. (Dieses Verfahren wird auch bei der Trennung der Latex-Emulsionen von Gummibäumen bei der Kautschuk-Gewinnung angewendet.)

Luft durchperlen lassen
Die Oberfläche von kleinen Luftblasen hat ein besonders hohes energetisches Potential. Sie wirken selbst grenzflächenaktiv und verdrängen den stabilisierenden Emulgator. Man kann die Luft durch feine Düsen einblasen. Die Gase können aber auch durch Elektrolyse des an der Emulsion beteiligten Wassers erzeugt werden. Dieses Verfahren ist bei den Tankstellen besonders verbreitet.

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