Hilfsmittel zur Unterstützung der Filtration

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1 V07 Hilfsmittel zur Unterstützung der Filtration Thema: Schülerseiten 1) Einleitung: Grund- und Quellwasser, welches die Grundlage unseres Trinkwassers bildet und somit viele von uns täglich trinken entsteht durch einen langwierigen Prozess. Wenn es regnet sickert das Regenwasser zunächst in den Boden. Der Boden, in dem es versickert ist aber nicht einfach nur Erde, wie man auf der obersten Schicht meist sieht. Darunter liegen, je nach Region, viele verschiedene Schichten. Schichten wie Erde, Sand, Lehm oder Gestein wirken für das versickerte Regenwasser als natürlicher Filter. Sie sind unterschiedlich durchlässig für das Wasser. Durch bestimmte Schichten sickert das Wasser schneller, durch andere wiederum überhaupt nicht. Kann es nicht weiter nach unten sickern, weil es auf eine wasserundurchlässige Schicht gestoßen ist, so sammelt sich sog. Grundwasser. Dieses ist aufgrund des Durchströmens verschiedener Schichten bereits mehrfach gefiltert [3]. Derartige Filterwirkungen macht man sich auch als Tiefenfilter oder Filterhilfsmittel industriell zunutze 2.1) Grundlagen Filterhilfsmittel: Wie der Name schon sagt sollen Filterhilfsmittel die Filtration unterstützen. Dabei sind drei grundlegende Aufgabengebiete zu unterscheiden: Abbildung 1: Wasserquelle [1]. Ist die Konzentration der Feststoffe in der Suspension gering, so helfen Filterhilfsmittel bei der Ausbildung eines Filterkuchens und verhindern dadurch den Durchtritt von Feststoffen. Filterhilfsmittel werden auch dazu verwendet, auf dem Filtermitteln eine feinporige Filterschicht auszubilden und dadurch das Verstopfungsrisiko für das Filtermitteln zu minimieren. Auch zur Lockerung dickflüssiger Filterkuchen kommen Filterhilfsmittel zur Anwendung. Abbildung 2: Grober Aufbau der Bodenschichten [2]. Begriffserklärungen: Suspension: fein verteilte Festkörper in einer Flüssigkeit, die in der Schwebe gehalten werden Filterkuchen: Deckschicht auf dem Filtermittel, welche durch Feststoffpartikel in der zu filtrierenden Suspension gebildet wird. Positiver Effekt: besitzt eine zusätzliche Filterwirkung und verhilft so zu einer höheren Klärungswirkung. Negativer Effekt: erhöht den Strömungswiderstand und verringert somit die Filtrationsgeschwindigkeit[4] oder erhöht den Energieeintrag (höherer Druck nötig). Abbildung 3: Beispiel Filterkuchen [5] V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 1

2 In den letzten Jahrzehnten haben sich Anschwemmfiltersysteme mit Filterhilfsmitteln sehr bewährt. Man spricht von Anschwemmfiltration, wenn auf einen groben Filterträger, beispielsweise ein Band oder ein Gitter, zunächst Filterhilfsmittel angespült werden und einen Kuchen bilden. Dies geschieht, indem das Filterhilfsmittel suspendiert in einer Trägerflüssigkeit, zum Beispiel Wasser, angeschwemmt wird. Diese Filterhilfsmittel bilden dann einen Filterkuchen, der wesentlich feinere Poren besitzt. Teilweise werden die Filterhilfsmittel der zu filtrierenden Suspension aber auch direkt beigemischt. Anschwemmfiltersysteme kommen immer dann zum Einsatz, wenn extrem blank filtrierte Flüssigkeiten gewonnen werden sollen. Zur Unterstützung der Anschwemmfiltration werden Über- und Unterdrucksysteme eingesetzt. Die Filtermittel an sich sind chemisch inert. Ihre Wirkung ist also rein physikalischer Natur. Typische Filterhilfsmittel sind Cellulose, Kieselgel, Kieselgur oder Perlit. [6, 7, 8] 2.2) Grundlagen Sorption/Sorptionsmittel: Kein Filterhilfsmittel im oben genannten Sinne, aber auch ein Hilfsmittel zur Filtration ist Aktivkohle (oder A-Kohle). Die Aktivkohle ist ein feinkörniges Sorptionsmittel und besitzt durch ihre offenporige Struktur eine große innere Oberfläche. Dadurch ist sie in der Lage Moleküle an ihrer inneren Oberfläche (ca. 100m²/g) durch van der Waals-Kräfte zu binden (vgl. Abb. 4). Das Adsorbens Aktivkohle besteht bspw. aus porösem Kohlenstoff und mikroskopisch betrachtet lässt sie sich, mit einem Schwamm vergleichen (s. Abb. 5). Aktivkohlefilter ist also ein falscher Begriff, denn es handelt sich vielmehr um ein sog. Thermisches Trennverfahren, bei denen molekulare Wechselwirkungen dominieren. Ad- Abbildung 4: Van-der-Waals-Wechselwirkung durch Dipole. Abbildung 5: Mikroskopisches Schema von Aktivkohle [11]. Begriffserklärungen: Schülerseiten Überdrucksystem: Ein Überdruck kann zum Beispiel durch eine Förderpumpe entstehen, die die zu filtrierende Suspension auf den Filter pumpt. Unterdrucksystem: Ein Unterdruck wird zum Beispiel durch eine Wasserstrahlpumpe realisiert (siehe Abb. 7). Im größeren Maßstab gibt es so genannte Vakuumpumpen, die aus einem Behälter die Luft heraus pumpen und somit einen Unterdruck erzeugen, da die Luft in den Behälter zurück strömen möchte. Inert: Ggt. von reaktionsfreudig. Inerte Stoffe sind träge oder untätig und nehmen in der Regel nicht an Abläufen in ihrer Umgebung teil (Bsp. Edelgase) [9]. Sorption: Überbegriff für Adsorption und Absorption. Beschreibt die Bindung an der Oberfläche oder innerhalb einer anderen Phase, z.b. von flüssig/fest oder gasförmig/fest. Sorbtiv: der Stoff, der sorbiert werden soll Sorbens/Sorbent/Sorptionsmittel: der sorbierende Stoff Desorption bzw. Desorbat - Abgabe bzw. abgegebener Stoff: Die Begriffe finden sowohl bei der Abgabe von absorbierten, als auch adsorbierten Stoffen Verwendung. [10] V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 2

3 sorption wird eingesetzt zur Reinigung von Flüssigkeiten als auch von Gasen. Dabei werden üblicherweise Filter für den Partikelrückhalt vorgeschaltet und die Adsorption für die selektive Bindung von gelösten Inhaltstoffen (z.b. Organika in Abluft oder Wasserdampf zur Trocknung von Luft, usw.) eingesetzt. Als Sonderfall der Adsorption, besteht neben den physikalischen Wechselwirkungen (Physisorption) die so genannte Chemisorption. Dabei entstehen chemische Bindungen zwischen Adsorptiv und Adsorbens. Bei ausschließlich physikalischen Wechselwirkungen Aktivkohlefilter können Adsorbentien zur Wieder- oder Weiterverwendung regeneriert werden.. 3) Aufgabenstellung: 1. Recherchiere ergänzend den Begriff Flockungsmittel und erkläre ihn in Deinen eigenen Worten. Grenze ihn zu Filterhilfsmitteln ab und nenne Einsatzgebiete. 2. Finde weitere Anwendungsbeispiele für Aktivkohle und Anschwemmfiltersysteme mittels Filterhilfsmittel. 3. Teste anhand der folgenden Versuchsaufbauten die Hilfsmittel Seesand(oder. Vogelsand), Kieselgur und Aktivkohle auf ihre Effektivität hin. Verwende dabei die angegebenen Mengenangaben. Trage die Ergebnisse der erzeugten Volumina in eine Tabelle in dein Heft ein. Übertrage die Tabellenwerte in Grafiken. Werte anhand der Fotos die Trübung der Ergebnisse aus. Nimm Stellung zu den jeweiligen Ergebnissen in Bezug auf die Hilfsmittel, sowie auf die Filtrationsvarianten. Begriffserklärungen: Schülerseiten Van-der-Waals- Wechselwirkungen: Elektronen sind ständig in Bewegung. Dadurch verteilen sie sich Die Ladungen eines Moleküls zeitweise ungleichmäßig, d.h. eine Seite ist positiv geladen, die andere negativ. So ein Gebilde nennt sich Dipol. So ein Dipol kann bei anderen Molekülen ebenfalls eine Umverteilung der Ladungen bewirken. Man spricht dann von einem induzierten Dipol. Die positiven Ladungen des einen Moleküls und die negativen Ladungen des anderen Moleküls ziehen sich an. Das Prinzip gleicht dem von zwei Magneten.[12] V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 3

4 4) Material: Variante - Faltenfilter Tabelle 1: Material für Versuchsvariante - Faltenfilter V-C-009 Material Anzahl Rundtrichter mit Faltenfilter (a) 5 x Naturtrüber, gekaufter Apfelsaft Mind. 5 x 50 ml Magnetrührer 5 x Magnetrührfisch + Rührfischangel 5 x (Rührfischangel teilen) Becherglas 100 ml 5 x Kieselgur Abhängig von Gruppen- Aktivkohle Größe und Anzahl der Seesand/ Vogelsand Versuchsansätze (min. 10 g) Messzylinder, 50 ml 5 x (a) verwendete Porengröße 8-12 µm Variante Büchnertrichter Tabelle 2: Material für Versuchsvariante - Büchnertrichter Material Anzahl Büchnertrichter mit Saugflasche und 5 x Verschlauchung, sowie Rundfilterpapier (a) Dichtungsreduzierer für Saugflasche 5 x Spritzflasche mit Wasser (z.b. destilliert) Naturtrüber, gekaufter Apfelsaft Mind. 5 x 50 ml Magnetrührer 5 x Magnetrührfisch + Rührfischangel 5 x (Rührfischangel teilen) Becherglas 100 ml 5 x Kieselgur Abhängig von Gruppen- Aktivkohle Größe und Anzahl der Seesand/ Vogelsand Versuchsansätze (min. 10 g) Messzylinder, 50 ml 5 x (a) verwendete Porengröße 8-12 µm Schülerseiten Warnhinweis: Den Anweisungen des Lehrers ist unbedingt Folge zu leisten! Kieselgur und Aktivkohle sind aufgrund ihrer sehr geringen Partikelgröße sehr gefährlich für die Lunge! Staubbildung ist zu vermeiden und darf erst recht nicht eingeatmet werden! Am besten arbeitet man schon beim Abwiegen unter einem Abzug. [13, 14] V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 4

5 5) Versuchsaufbau: V-C-009 Schülerseiten Abbildung 4: Prinzip der Filterhilfsmittel im Faltenfilter [5]. Abbildung 5: Versuchsaufbau - Variante Faltenfilter [5] Abbildung 6: Versuchsaufbau - Variante Büchnertrichter [15] 6) Durchführung: Setze Ansätze von 50 ml naturtrübem Apfelsaft jeweils eine definierte Menge an Kieselgur (0,1 g; 0,5 g; 1 g; 3 g; 5 g), Aktivkohle (0,1 g; 0,5 g; 1 g; 3 g; 5 g) und Seesand (0,5 g; 1 g; 3 g; 5 g) in einem 100 ml Becherglas zu. Rühre mittels Magnetrührer bei mäßiger Geschwindigkeit ca. 3 min; entspricht leichte Kegelbildung auf der Oberfläche der Flüssigkeit (Nur bei Büchnertrichter) Feuchte mit wenigen kleinen Spritzern aus der Spritzflasche das Rundfilterpapier im Büchnertrichter an, damit es fest aufliegt und keine Flüssigkeit, die filtriert werden soll unter dem Rundfil V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 5

6 V-C-009 terpapier durchlaufen kann (ggf. mit den Fingern nachhelfen und festdrücken) Entnimm den Magnetrührfisch mittels Rührfischangel Gieße die Suspension samt Filtrationshilfsmittel auf den Faltenfilter oder auf das im Büchnertrichter befindliche feuchte Rundfilterpapier (Nur bei Büchnertrichter) Drehe den Unterdruck, z.b. Wasserstrahlvakuum, auf (Nur bei Büchnertrichter) Drehe den Unterdruck nach dem Ende der Filtration wieder zu und gieße das Filtrat in den 50 ml Messzylinder Beobachte die Ergebnisse und halte diese schriftlich (und bildlich) fest. Schülerseiten V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 6

7 Literatur: V-C-009 Schülerseiten [1] JPG&filetimestamp= , Originalbild von User Florian K (Wikipedia); Verwendete Lizenz: GNU-Lizenz für freie Dokumentation, Version 1.2 (letzer Zugriff: ) [2] Bildmaterial Technikinitiative für das Schulfach NwT [3] wie_entsteht_grundwasser/index.htm, (letzter Zugriff: ) [4] (letzter Zugriff: ) [5] Landesbildungs-Server Baden-Württemberg, (letzter Zugriff: ) [6] (letzter Zugriff: ) [7] (letzter Zugriff: ) [8] (letzter Zugriff: ) [9] (letzter Zugriff: ) [10] (letzer Zugriff: ) [11] Bildmaterial Technikinitiative für das Schulfach NwT [12] (letzter Zugriff: ) [13] Sicherheitsdatenblatt Aktivkohle, (letzter Zugriff: [14]Sicherheitsdatenblatt Kieselgur, (letzter Zugriff: ) [15] (letzer Zugriff: ) V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 7

8 Sicherheitshinweis: Sicherheitsdatenblatt in den Literaturangaben beachten! Aktivkohle und vor allem Kieselgur ist aufgrund der sehr geringen Molekülgröße Lungengängig, d.h. beim Einatmen gelangt es bis in die Lungenbläschen und kann somit Krebserregend sein. Daher ist äußerste Vorsicht geboten und es gilt die Schüler auf verantwortungsvolle Handhabung hinzuweisen! Kurzbeschreibung: In dem Versuch werden Seesand, Kieselgur und Aktivkohle auf ihre Tauglichkeit als Hilfsmittel zur Filtration getestet. Es werden unterschiedliche Einsatzmengen, sowie als Filtrationsvariante zum einen durch einen Faltenfilter im Trichter, zum anderen mittels Büchnertrichter filtriert. Lernziel: Handhabung Büchnertrichter, Einstieg Filterhilfsmittel, Sorptionsmittel, Flockungsmittel Versuchsdauer: Variante Büchnertrichter: 1 Schulstunde Variante Faltenfilter: 1 Doppelstunde (Filtrationsgeschwindigkeit relativ gering) Aufgabenstellung: 1. Recherchiere ergänzend den Begriff Flockungsmittel und erkläre ihn in Deinen eigenen Worten. Grenze ihn zu Filterhilfsmitteln ab und nenne Einsatzgebiete. Flockungsmittel dienen dazu feine Feststoffpartikel in Suspensionen zu größeren, leichter filtrierbaren Partikeln zusammen zu lagern. Man spricht hier auch von der Koagulation. Abgrenzend zu den Filterhilfsmitteln spielen bei Flockungsmitteln sehr häufig auch chemische Komplexbildungen eine Rolle. Häufige Anwendungen sind beispielsweise in der Abwasserbehandlung von Kläranlagen. 2. Finde weitere Anwendungsbeispiele für Aktivkohlefilter und Anschwemmfiltersysteme mittels Filterhilfsmittel. Weitere Beispiele für den Einsatz von Anschwemmfilter können sein: Jedwegliche Filtrationssysteme, die z.b. auf Kerzenfiltern, Plattenfiltern oder Vakuumfiltern basieren. Dazu gehören saftproduzierende Betriebe, Weinbaubetriebe, Brauereibetriebe, aber auch die verarbeitende Industrie, z.b. zur Filtration von Ölen. Weitere Beispiele für den Einsatz von Aktivkohlefilter können sein: Atemschutzmasken, Trinkwasseraufbereitung, Rückhaltung von Pestiziden, Dunstabzugshauben, PC-Festplatten, Zigarettenfilter, Aquariumfilter, uvm V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 8

9 erzeugtes Volumen / ml V-C Teste anhand der folgenden Versuchsaufbauten die Hilfsmittel Seesand(oder. Vogelsand), Kieselgur und Aktivkohle auf ihre Effektivität hin. Verwende dabei die angegebenen Mengenangaben. Trage die Ergebnisse der erzeugten Volumina in eine Tabelle in dein Heft ein. Übertrage die Tabellenwerte in Grafiken. Werte anhand der Fotos die Trübung der Ergebnisse aus. Nimm Stellung zu den jeweiligen Ergebnissen in Bezug auf die Hilfsmittel, sowie auf die Filtrationsvarianten. Beobachtungen: Im Folgenden sind die Vorversuche mit unterschiedlichen Hilfsmitteln dokumentiert. Tabelle 3: Dokumentation der Füllstände der Messzylinder in Abhängigkeit der Zeit in Minuten. Filtriert mit Faltenfilter. Zeit / V (Kein Hilfsmittel) / ml V (50 g Seesand) / ml V (10 g Aktivkohle) / ml V (ca. 12 g Kieselgur) / ml min 5, Sowohl aus Tabelle 3 als auch als Abbildung 7 ist zu entnehmen, dass der Füllstand ohne Filterhilfsmittel, sowie bei dem Filterhilfsmittel Seesand nur langsam steigt, und ab ca. 66 min konstant bleibt. Der Füllstand bei Aktivkohle steigt zu Beginn sehr rasch an, bleibt allerdings auch sehr früh konstant bei 53 ml. Beim Filterhilfsmittel Kieselgur steigt der Füllstand kontinuierlich gleichmäßig bis zu einem Maximalvolumen von 50 ml. Einsatzmenge an Apfelsaft waren bei allen 4 Teilversuchen jeweils 100 ml ohne Filterhilfsmittel Seesand Aktivkohle Kieselgur Zeit / min Abbildung 7: Graphische Auswertung der Füllstände der Messzylinder in Abhängigkeit der Zeit in Minuten. Filtriert mit Faltenfilter Die folgenden Abbildung 8 und Abbildung 9 zeigen die Trübungs- sowie Färbungsgrade nach den Zeiten 18 min (Abbildung 8) und 66 min (Abbildung 9). Die Färbungsgrade ohne Filterhilfsmittel bzw. mit Seesand als Filterhilfsmittel unterscheiden sich jeweils so gut wie gar nicht. Durch das Filterhilfsmittel Aktivkohle wurde dem Apfelsaft sehr viel Farbe entzogen. Das Filtrat erscheint hier allerdings immer noch milchig V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 9

10 trüb. Bei der Kieselgur wurde ein sehr klares Filtrat, welches nach wie vor eine typische Apfelsaftfärbung behielt, erhalten. Kein Filterhilfsmittel Seesand Aktivkohle Kieselgur Abbildung 8: Bilddokumentation zum Färbungs- und Trübungsvergleich nach 18 min. Filtriert mit Faltenfilter Kein Filterhilfsmittel Seesand Aktivkohle Kieselgur Abbildung 9: Bilddokumentation zum Färbungs- und Trübungsvergleich nach 66 min. Filtriert mit Faltenfilter Abbildung 10 dient als Beweis für das Verblocken der Filter bei den ersten beiden Teilversuchen. Sowohl ohne Filterhilfsmittel, als auch beim Einsatz von Seesand als Filterhilfsmittel steht gegen Ende des Versuchs noch sehr viel Saft im Filter, welcher nicht abfließt. Die Bilder der Aktivkohle sowie der Kieselgur zeigen jeweils einen Apfelsafthaltigen Restschlamm V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 10

11 Kein Filterhilfsmittel Seesand Aktivkohle Kieselgur Abbildung 10: Bilddokumentation zur Veranschaulichung des Verblockens der Filter. Da Seesand kaum einen erkennbaren Unterschied im Bezug auf die Trübung zu besitzen scheint, wurden weitere Vergleichswerte mit Aktivkohle und Kieselgur durchgeführt, um die optimalen Einsatzmengen zu bestimmen. Aktivkohle Tabelle 4: Dokumentation (Aktivkohle) der Füllstände der Messzylinder in Abhängigkeit der Zeit in Minuten. Filtriert mit Faltenfilter Zeit / min V (1 g Aktivkohle) / ml V (2 g Aktivkohle) / ml V (3 g Aktivkohle) / ml V (5 g Aktivkohle) / ml V (10 g Aktivkohle) / ml , ,5 29, , ,5 31,5 32, , , , , , , , ,5 33, , , ,5 34, , , V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 11

12 erzgtes Volumen / ml V-C g 2 g 3 g 5 g 10 g Zeit / min Abbildung 11: Graphische Auswertung der Füllstände der Messzylinder über der Zeit in Minuten in Abhängigkeit der verwendeten Massen an Aktivkohle. Filtriert mit Faltenfilter. Laut Abbildung 11 ist bei den Einsatzmengen von 1 g, 2 g und 3 g Aktivkohle ist eine durchgehende Steigung zwischen 5 min und 25 min zu erkennen. Die Kurve der Einsatzmenge von 5 g steigt von 5 min bis ca. 15 min an, geht danach in eine Sättigung über und stagniert fast ab 19 min. Bei der Einsatzmenge von 10 g Aktivkohle ist eine Steigung von 5 min bis 12 min zu erkennen. Im Anschluss bleibt sie bis ca. 17 min auf einem Niveau, steigt ab 18 min minimal an und bleibt dort bis zum Ende. Bei steigendem Einsatz des Filterhilfsmittels Aktivkohle ist die Filtration zwar schneller beendet, liefert aber schlechtere Ergebnisse V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 12

13 1 g A-Kohle 2 g A-Kohle 3 g A-Kohle 5 g A-Kohle 10 g A-kohle Abbildung 12: Bilddokumentation des Filtrationsversuchs mit Aktivkohle. Filtriert mit Faltenfilter V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 13

14 Kieselgur Tabelle 5: Dokumentation (Kieselgur) der Füllstände der Messzylinder in Abhängigkeiten der Zeit in Minuten. Filtriert mit Faltenfilter. Start bei 0 min 1 min 2 min 3 min 4 min Zeit / min V (1 g) / ml V (2 g) / ml V (3 g) / ml V (5 g) / ml V (10 g) / ml 11 - (a) - (a) - (a) 4, (a) 4,5 - (a) (a) 4, (a) 4, (a) 4, , (a) 4,5 4 6, (a) 5 4,5 6, (a) 5 4,5 7 8, (a) 5 4,5 7 8,5 22 3, , ,5 9,5 24 3, ,5 9, , , , , , , , ,5 31 4,5 6 5,5 9 11,5 32 4,5 6,5 5,5 9, ,5 6,5 5,5 9, ,5 6, ,5 35 4,5 6, ,5 36 4, ,5 7 6,5 10, ,5 10, , , , ,5 7 11, ,5 7 11, ,5 7 11, , , ,5 12, , , ,5 17,5 (a) Probenvolumen noch zu gering, um es abzulesen V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 14

15 erzeugtes Volumen / ml V-C V (1 g) / ml V (2 g) / ml V (3 g) / ml V (5 g) / ml V (10 g) / ml Zeit / min Abbildung 13: Graphische Auswertung der Füllstände der Messzylinder über der Zeit in Minuten in Abhängigkeit der verwendeten Massen an Kieselgur. Filtriert mit Faltenfilter. 1 g Kieselgur 2 g Kieselgur 3 g Kieselgur 5 g Kieselgur 10 g Kieselgur Abbildung 14: Bilddokumentation des Filtrationsversuchs mit Kieselgur. Filtriert mit Faltenfilter. Aus Tabelle 5 sowie den Abbildung 13 und Abbildung 14 lässt sich schließen, dass sich bei der Filtervariante mit dem Faltenfilter die gewählte Menge an Kieselgur in der Färbung kaum bemerkbar macht. Lediglich die Ausbeute variiert V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 15

16 3 g A-Kohle 1 g A-Kohle 0,5 g A-Kohle 0,1 g A-Kohle Abbildung 15: Filtrationsvolumen und Trübungsvergleich nach Filtration am Büchnertrichter. Einsatzmenge jeweils 50 ml naturtrüber, gekaufter Apfelsaft. Abbildung 15 zeigt den Vergleich der Ausbeute sowie der Trübungsgrade bei der Filtrationsvariante am Büchnertrichter. Die Dauer bis zum Ende der Filtration beträgt hierbei durchschnittlich 30 s bei allen Varianten und ist hierbei somit kein Vergleichskriterium. Die Trübungsgrade variieren vor allem bei 0,5 g Aktivkohle aufwärts kaum. 0,1 g Aktivkohle kommt der Färbung eines käuflichen Apfelsaftes am nächsten, während die höher konzentrierten Einsatzmengen an Aktivkohle zwar noch teils trübe, aber kaum farblich vergleichbare Varianten produzieren V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 16

17 5 g Kieselgur 1 g Kieselgur Abbildung 16: Filtrationsvolumen und Trübungsvergleich nach Filtration am Büchnertrichter. Einsatzmenge jeweils 50 ml naturtrüber, gekaufter Apfelsaft. Bei Betrachtung von Abbildung 16 stechen auch wieder die hohen produzierten Volumina bei kurzen Filtrationszeiten von ca. 30 s heraus. Weiterhin ist zu erkennen, dass bei 5 g Kieselgur eine höhere Trübung sowie ein Bodensatz vorhanden ist V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 17

18 Anmerkungen für projektorientiertes /forschendes Arbeiten: Die Einsatzmengen an Kieselgur bzw. Aktivkohle können von den Schülern freier ausprobiert werden, anstatt sie fest vorzugeben. Alternativ können auch weitere Einsatzmengen ausprobiert werden. FAQ / Tips & Tricks: Das Abwiegen sowie Abfüllen von Aktivkohle sowie Kieselgur sollte zur Sicherheit unter einem Abzug getätigt werden, sodass evtl. entstehender Staub direkt abgesaugt wird. Mit der Variante Faltenfilter beginnen und während die Filtration läuft, den Versuchsaufbau zum Büchnertrichter beginnen. Bezugsquellen: Faltenfilter/Rundfilterpapier: Verkauft von VWR, Carl Roth; Kosten ca. 5,50 (Rundfilter) bzw. 12 (Faltenfilter) Naturtrüber Apfelsaft: hier verwendet von Jacoby Aktivkohle: Verkauft von z.b. VWR oder Carl Roth; Kosten ca. 50 / Kg Kieselgur: Verkauft von z.b. VWR oder Carl Roth; Kosten ca. 40 / Kg V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 18

19 Versuchslegende: Herausgeber: Technikinitiative NwT Hochschule Furtwangen Furtwangen University Jakob-Kienzle-Str Villingen-Schwenningen Autor: B.Sc. David Ankele Erstellt: September 2012 In Zusammenarbeit mit: Prof. Dr. Manfred Raff V07-Hilfsmittel Filtration_toTest Seite 19