Ionenaustauscher selbst hergestellt

Experimente:
Versuch: Darstellung von Polyresorcin
Versuch: Kupplung diazotierter 4-Sulfanilsäure auf Polyresorcin (KAT)
Versuch: Darstellung eines Polyphenolsulfonsäureharzes (KAT)
Versuch: Polykondensation von 4-Phenolsulfonsäure mit Formaldehyd (KAT)
Versuch: Polykondensation von Resorcin mit Formaldehyd in Gegenwart von Ethyldiammoniumdichlorid (AAT)
Versuch: Demonstration der pH-Wert-Änderung während des Ionenaustausches mit selbst hergestellten Ionenaustauschern
Versuch: Kapazitätsbestimmung von Kationenaustauschern
Versuch: Kapazitätsbestimmung von Anionenaustauschern


Zur Darstellung von Ionenaustauschern mit einer makromolekularen Matrix gibt es im Allgemeinen zwei Verfahren.

1. Darstellung von Ionenaustauschern durch nachträgliche Einführung der Ankergruppen in eine polymere Matrix
Die in Versuch hergestellte Matrix Polyresorcin ist, bedingt durch die phenolischen Hydroxid-Gruppen, ein schwach saurer Kationenaustauscher. Durch Kupplung von diazotierter 4-Sulfanilsäure auf dieses Polykondensat kann der schwach saure Ionenaustauscher in einen stark sauren umgewandelt werden (-> Versuch).


Azzokupplungsprodukt


2. Darstellung von Ionenaustauschern aus Monomeren, die bereits Ankergruppen enthalten
Durch Polykondensation von Resorcin mit Formaldehyd in Anwesenheit von Natriumhydrogensulfat entsteht ein hochvernetztes Makromolekül, das bereits Sulfonsäure-Gruppen trägt. Die Anzahl der Sulfonsäure-Gruppen kann man durch nachträgliche Sulfonierung mit konzentrierter Schwefelsäure noch weiter erhöhen. Dadurch erhält man einen stark sauren Kationenaustauscher (-> Versuch).


Polykondensation


Bei der Polykondensation von 4-Phenolsulfonsäure mit Formaldehyd trägt die 4-Phenolsulfonsäure bereits die Ionen austauschende funktionelle Gruppe. Um einen stark sauren Kationenaustauscher zu erhalten, kann man aber auch in diesem Fall die Anzahl der Sulfonsäure-Gruppen durch nachträgliche Sulfonierung erhöhen (-> Versuch).


Sulfonierung


Durch Polykondensation von Resorcin mit Formaldehyd in Gegenwart von Ethylendiammoniumdichlorid entsteht ein schwach basischer Anionenaustauscher (-> Versuch). Das Vorhandensein von Ethylendiammoniumdichlorid im Reaktionsgemisch bewirkt zum einen, dass die Polykondensation nicht ausschließlich zwischen Resorcin und Formaldehyd vonstatten geht, und trägt zum anderen auch zur weiteren Vernetzung des Polykondensates bei.


Edukte

Reaktionspfeil

Polykondensat


Die Wirkungsweise der hergestellten Ionenaustauscher kann man durch die qualitative Demonstration des Ionenaustauschvorgangs überprüfen (-> Versuch). Außerdem kann man die Kapazität der einzelnen Austauscher ermitteln (-> Versuch, -> Versuch).


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Letzte Überarbeitung: 30. November 2000, Dagmar Wiechoczek