Verordnung über die Abbaubarkeit anionischer und nichtionischer grenzflächenaktiver Stoffe in Wasch- und Reinigungsmitteln (Tensidverordnung - TensV)

Auf Grund des § 3 Abs. 2 des Waschmittelgesetzes vom 20. August 1975 (BGBl. I S. 2255) wird nach Anhörung der beteiligten Kreise im Einvernehmen mit den Bundesministern für Wirtschaft und für Jugend, Familie und Gesundheit mit Zustimmung des Bundesrates verordnet:

Anionische und nichtionische grenzflächenaktive Stoffe in Wasch- und Reinigungsmitteln müssen durchschnittlich zu mindestens 90 vom Hundert auf biologischem Wege abbaubar sein. Diese Anforderung gilt als eingehalten, wenn eine einmalige Prüfung unter Anwendung des nach § 2 vorgeschriebenen Meßverfahrens mindestens den Wert 80 vom Hundert ergibt.

Die Abbaubarkeit im Sinne dieser Verordnung ist nach den in der Anlage vorgeschriebenen Meßverfahren zu bestimmen.

Diese Verordnung gilt nach § 14 des Dritten Überleitungsgesetzes vom 4. Januar 1952 (BGBl. I S. 1) in Verbindung mit § 13 des Waschmittelgesetzes auch im Land Berlin.

Grundsätzliches

Als anionische Tenside im Sinne dieser Rechtsverordnung gelten Verbindungen, die nach der unter Nummer 4.2 beschriebenen Analysenvorschrift als methylenblauaktive Substanz (MBAS) bestimmt werden.

Als nichtionische Tenside im Sinne dieser Rechtsverordnung gelten Verbindungen, die nach Durchgang durch einen Kationen- und Anionenaustauscher nach der unter Nummer 4.3 beschriebenen Analysenvorschrift als wismutaktive Substanz (BiAS) bestimmt werden.

Eine Trennung in anionische und nichtionische Tenside aus Wasch- und Reinigungsmitteln ist notwendig, um gegenseitige Störungen bei der biologischen Abbauprüfung zu vermeiden.

Zur Bestimmung der Abbaubarkeit sind zwei biologische Meßverfahren anwendbar:

1.

Auswahltest (OECD-Screening-Test)

2.

Bestätigungstest (OECD-Confirmatory-Test)

Tenside, die im Auswahltest eine Abbaurate von 80% erreichen, gelten als abbaubar. Liegt die Abbaurate unter 80% oder ist das Testergebnis nicht eindeutig, so ist der Bestätigungstest durchzuführen.

1 Auswahltest

1.1

Anwendungsbereich, Prinzip, Störungen

Der Auswahltest ist auf anionische synthetische Tenside und nichtionische synthetische Tenside anwendbar. 5 mg MBAS/1 bzw. BiAS/1 oder eine ebensoviel MBAS bzw. BiAS enthaltende Menge des zu untersuchenden und nach Nummer 3 vorbehandelten Wasch- und Reinigungsmittels werden in einem mineralischen Nährmedium mit aeroben, polyvalenten Mikroorganismen beimpft und bei einer Temperatur von 298 ± 1 (K) (25 ± 1 °C) bebrütet. Der Versuchsablauf wird mittels eines biologisch "harten" und eines biologisch "weichen" Standard-Tensids kontrolliert.

Der Test kann gestört werden z.B. durch Metallionen, organische Lösungsmittel und Bakterizide.

1.2

Chemikalien und Geräte

1.2.1

Entsalztes Wasser:

Als Lösungsmittel ist entsalztes Wasser zu verwenden, das keine den Abbau störenden Konzentrationen von Metallionen, z.B. Kupfer, enthält. Geeignet ist Wasser, das durch Ionenaustausch oder Destillation entsalzt wurde.

1.2.2

Mineralische Nährlösung:

Je 1 ml der nachstehenden Lösungen Nummer 1.2.2.1, 1.2.2.2, 1.2.2.3 und 1.2.2.4 wird unmittelbar vor Gebrauch zu 1.000 ml entsalztem Wasser gegeben:

1.2.2.1 8,5 g Kaliumdihydrogenphosphat KH₂ PO₄ p.a.

21,75 g Dikaliumhydrogenphosphat K₂ HPO₄ p.a.

33,4 g Dinatriumhydrogenphosphat Na₂ HPO₄ x 2H₂ O p.a.

und

1,7 g Ammoniumchlorid NH₄Cl p.a., gelöst in 1.000 ml entsalztem Wasser.

Der pH-Wert der Lösung soll 7,2 betragen.

1.2.2.2

Magnesiumsulfat-Lösung:

22,5 g MgSO₄ x 7H₂O p.a., gelöst in 1.000 ml entsalztem Wasser

1.2.2.3

Calciumchlorid-Lösung:

27,5 g CaCl₂ x 2H₂O p.a., gelöst in 1.000 ml entsalztem Wasser

1.2.2.4

Eisen (III)-Chlorid-Lösung:

0,25 g FeCl₃ x 6H₂O p.a., gelöst in 1.000 ml entsalztem Wasser

1.2.3

Abbaustandard:

Bei der Abbauprüfung anionischer und nichtionischer Tenside sind Abbaustandards zur Kontrolle des biologischen Systems anzuwenden.

Als Abbaustandard W (weich) für biologisch leicht abbaubare anionische Tenside dient technisches lineares Alkylbenzolsulfonat (OECD-Standard: Marlon A). Dieses weist unter den Bedingungen des Auswahltestes eine Abbaurate um 92% auf.

Als Abbaustandard H (hart) für biologisch schwer abbaubare anionische Tenside dient Tetrapropylenbenzolsulfonat (Alkylbenzolsulfonat mit verzweigter Alkylkette), das unter den Bedingungen des Auswahltestes eine Abbaurate bis zu 35% aufweist.

1.2.4

Konservierungslösung:

Lösung von 10 g Quecksilber (II)-chlorid HgCl₂ in 1.000 ml entsalztem Wasser zur Konservierung von Proben.

1.2.5

Schüttelmaschine für Erlenmeyerkolben mit 2 l Inhalt, gegebenenfalls mit Temperaturregulierung:

Bei Verwendung eines Schüttelgerätes ohne Thermostat ist die Prüfung in einem thermostatisierten Raum bei 298 ± 1 (K) (25 ± 1 °C) durchzuführen.

1.2.6

Erlenmeyerkolben mit engem Hals, Inhalt 2 l:

Die Gefäße sind vor der Verwendung sorgfältig mit Alkohol zu reinigen, auszuspülen und zu trocknen, um Reste von Verunreinigungen (Tenside) aus früheren Versuchen zu entfernen. Neue Gefäße können Fehlresultate ergeben. Deshalb ist eine Reinigung auch vor der ersten Verwendung erforderlich.

1.3

Vorbereitung der Proben

Vor Ansatz der Testlösung sind die Gehalte an MBAS, BiAS und Seife der Probe nach Nummer 4 und 5 zu bestimmen. Der analytische Befund entscheidet über die weitere Behandlung der Probe.

Anionische bzw. nichtionische Tenside (Waschrohstoffe) werden für sich allein ohne Vorbehandlung geprüft.

Wasch- und Reinigungsmittel werden nach Nummer 3 vorbehandelt.

1.4

Beimpfung

1.4.1

Zur Beimpfung der anorganischen Nährlösung mit aeroben polyvalenten Mikroorganismen ist der Ablauf einer biologischen Kläranlage für vorwiegend häusliches Abwasser als Impfsuspension einzusetzen.

Ist der Ablauf einer geeigneten biologischen Kläranlage nicht verfügbar, so kann auch eine Impfsuspension aus Erde benutzt werden. Bei Verwendung von Impfsuspension aus Erde gilt folgende Vorschrift: 100 g Gartenerde (fruchtbar, nicht steril) werden in 1.000 ml chlorfreiem Trinkwasser suspendiert (Böden mit viel Lehm oder Sand oder stark humushaltige Böden sind ungeeignet). Nach dem Einrühren der Bodenprobe läßt man 30 Minuten lang absetzen. Das überstehende Wasser wird durch ein grobporiges Papierfilter filtriert. Man verwirft die ersten 200 ml, der Rest des Filtrats wird sofort und bis zur Verwendung belüftet. In jedem Fall muß die Impfsuspension am gleichen Tag verwendet werden. Die Eignung wird ebenfalls in Parallelversuchen mit dem "weichen" und "harten" Standard kontrolliert.

Die anzuwendende Menge ist von der biologischen Aktivität der Impfsuspension abhängig.

Diese ist vor Durchführung der Tests experimentell am Abbaustandard W und H zu ermitteln. Im allgemeinen sind Mengen unter 0,5 ml Impfsuspension auf 1.000 ml Nährlösung ausreichend.

Der Abbaustandard W muß innerhalb von 14 Tagen (t_A) einen Abbau um 92% erreichen; der Abbaustandard H darf in der Zeit t_A + t_X, das sind maximal 19 Tage, nur um 35% oder niedriger abgebaut werden.

1.4.2

Impfsuspension aus Kläranlagen-Ablauf

Verwendet wird der Ablauf einer biologischen Kläranlage für vorwiegend häusliches Abwasser. Die Ablaufprobe muß von der Entnahme bis zur Verwendung aerob gehalten werden. Das Abwasser wird durch ein grobporiges Papierfilter filtriert; die ersten 200 ml werden verworfen. Das Filtrat der Impfsuspension wird bis zur Verwendung belüftet. Die Impfsuspension muß am gleichen Tag verwendet werden.

1.5

Durchführung der Abbauprüfung

1.5.1

Anionische Tenside

Das anionische Tensid bzw. die nach Nummer 3 vorbereitete Probe des Wasch- und Reinigungsmittels und die Abbaustandards W bzw. H werden gleichzeitig und jeweils in Doppelansätzen geprüft. Für den Doppelansatz werden etwa 2 l Kulturlösung benötigt.

Die Kulturlösung wird wie folgt hergestellt:

Zu 2 l mineralische Nährlösung nach Nummer 1.2.2 werden 10 ml der etwa 1 mg MBAS/ml enthaltenden Lösung der zu untersuchenden Probe oder der Lösung des Abbaustandards W bzw. H und die entsprechende Menge Impfsuspension nach Nummer 1.4.2 gegeben, die empirisch ermittelt wurde.

Die Kulturlösung muß bei der Probeentnahme schaumfrei sein. In einer Doppelbestimmung wird der MBAS-Gehalt nach Nummer 4.2 auf 0,1 mg/l genau festgestellt. Der Mittelwert ist die in die Auswertung einzusetzende Anfangskonzentration C_O, die zwischen 4,5 und 5,5 mg MBAS/l liegen muß.

Für die Abbauprüfung werden je 900 ml der Kulturlösung in zwei Erlenmeyerkolben nach Nummer 1.2.6 gefüllt. Die Gefäße werden mit einem Wattestopfen lose verschlossen und bei 298 ± 1 (K) (25 ± 1 °C) im Schüttelapparat nach Nummer 1.2.5 bebrütet. Die Temperatur muß während der Prüfzeit eingehalten werden. Die Gefäße sind gegen Lichteinwirkung abzuschirmen. Die Luft in der Umgebung der Gefäße darf keine hemmend wirkenden Verunreinigungen wie z.B. Lösungsmitteldämpfe enthalten.

Im Verlauf der Abbauprüfung wird der MBAS-Gehalt am 5., 8. und dann jeden 2. Tag nach Nummer 4.2 bestimmt. Für die jeweiligen Einzelbestimmungen dürfen nur die unbedingt erforderlichen Mengen der Kulturlösung entnommen werden; zu Versuchsbeginn etwa 10 bis 20 ml, gegen Versuchsende bis etwa 100 ml. Verdunstungsverluste der Kulturlösung sind unter Berücksichtigung der entnommenen Probemengen zumindest bei der Probenahme für die letzte Bestimmung mit entsalztem Wasser auszugleichen. Vor der Entnahme ist vorhandener Schaum zu zerstören und die Kulturlösung gut zu durchmischen. Dabei ist an den Kolbenwandungen angetrocknetes Material mit zu erfassen. Müssen die entnommenen Meßproben länger als 3 Stunden bis zur Analyse aufbewahrt werden, sind sie mit 5 ml der Konservierungslösung nach Nummer 1.2.4 je l Meßprobe oder durch Einfrieren zu konservieren. Die Abbauprüfung ist beendet, wenn die Differenz der Abnahmen der MBAS-Gehalte bei 2 Messungen im Abstand von 4 Tagen geringer als 0,15 mg/l oder wenn die Prüfzeit von 19 Tagen erreicht ist.

1.5.2

Nichtionische Tenside

Das nichtionische Tensid oder die nach Nummer 3 vorbereitete Probe des zu untersuchenden Wasch- oder Reinigungsmittels und die Abbaustandards W bzw. H werden gleichzeitig und jeweils in Doppelansätzen geprüft. Für den Ansatz des nichtionischen Tensids benötigt man 5 l Kulturlösung.

Die Kulturlösung wird wie folgt hergestellt:

Zu 5 l Nährlösung werden 25 ml der etwa 1 mg BiAS/ml enthaltenden Lösung der zu untersuchenden Probe oder der Lösung des Abbaustandards W bzw. H und die entsprechende Menge Impfsuspension nach Nummer 1.4.2 gegeben, die empirisch ermittelt wurde. Die Kulturlösung muß bei Probenahme schaumfrei sein. Der BiAS-Gehalt wird nach Nummer 4.3 in einer Doppelbestimmung auf 0,1 mg/l genau festgestellt. Der Mittelwert ist die in die Auswertung einzusetzende Anfangskonzentration C_o, die zwischen 4,5 und 5,5 mg BiAS/l liegen muß.

Für die Abbauprüfung werden je 1.200 ml der Kulturlösung in 4 Erlenmeyerkolben nach Nummer 1.2.6 gefüllt. Die Gefäße werden mit einem Wattestopfen lose verschlossen und bei 298 ± 1 (K) (25 ± 1 °C) im Schüttelapparat nach Nummer 1.2.5 bebrütet. Die Temperatur muß während der Prüfzeit eingehalten werden. Die Gefäße sind gegen Lichteinwirkung abzuschirmen. Die Luft in der Umgebung darf keine hemmend wirkenden Verunreinigungen wie z.B. Lösungsmitteldämpfe enthalten.

Die Bestimmung der nichtionischen Tenside hat nach 14 und 19 Tagen zu erfolgen. Es empfiehlt sich, auch nach 5 Tagen Tensidbestimmungen zur Ermittlung des Verlaufs der Abbaukurve durchzuführen. Nach 14 Tagen werden aus je 2 Kolben je 200 ml Kulturlösung entnommen und zu einer Analysenprobe vereinigt. Nach 19 Tagen werden in gleicher Weise je 500 ml aus je 2 Kolben entnommen und vereinigt. Verdunstungsverluste sind mit entsalztem Wasser auszugleichen. Vor der Entnahme der Probe ist vorhandener Schaum zu zerstören und die Kulturlösung zu durchmischen. Dabei ist an der Kolbenwandung angetrocknetes Material mit zu erfassen. Müssen die entnommenen Meßproben länger als 3 Stunden bis zur Analyse aufbewahrt werden, so sind sie mit 5 ml der Konservierungslösung nach Nummer 1.2.4 je l Meßprobe oder durch Einfrieren zu konservieren. Die Untersuchung der Standardsubstanzen erfolgt nach Nummer 1.5.1.

1.6

Auswertung

Aus den Tensidgehalten der Kulturlösungen zu den verschiedenen Entnahmezeiten wird in Beziehung zur Ausgangskonzentration C_o der jeweilige Abbau in Prozenten nach folgender Formel berechnet:

A_t = ( C_o - C_t) / C_o x 100

Es sind:

A_t = Abbau zur Zeit t in Prozenten

C_o = mittlere Ausgangskonzentration der Kulturlösung in mg Tensid/l

C_t = Konzentration der Kulturlösung in mg Tensid/l zum Zeitpunkt t

Die Abbauraten der Einzelbestimmungen werden auf 0,1% genau berechnet. Angegeben wird das auf ganze Prozentzahlen gerundete Mittel der Abbauraten der Einzelbestimmungen. Auf 0,5% endende Resultate werden abgerundet.

Die zeichnerische Ermittlung der Abbaurate für anionische und nichtionische Tenside erfolgt nach dem Diagramm in Abbildung 1.

Für anionische Tenside werden die Werte gegen die Zeit gemäß Abbildung 1 aufgetragen. Bei biologisch abbaubarer MBAS zeigt die Kurve einen deutlich ausgeprägten Knickpunkt. Das Plateau nach dem Knickpunkt ist erreicht, wenn zwei Meßwerte über eine Periode von 4 Tagen eine Differenz von weniger als 0,15 mg MBAS/l zeigen. Der erste dieser Meßwerte (C_t) wird als Beginn des Plateaus angenommenen und der Bewertung in Prozenten der Abbaurate (A_t) zugrunde gelegt.

Erreichen Produkte in der Zeit t_A + t_X (max. 19 Tage, siehe Abb. 1) kein Plateau, dann wird die jeweilige Konzentration zu diesem Zeitpunkt der Bewertung zugrunde gelegt, z.B. bei Abbaustandard H.

Bei nichtionischen Tensiden ist C_t der am 19. Tag bestimmte Wert.

Die Resultate der Abbauprüfung sind gültig, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

In der gleichzeitig durchgeführten Vergleichsmessung muß der Abbaustandard W innerhalb 14 Tagen (t_A) eine Abbaurate um 92% erreicht haben (im allgemeinen sind Zeiten von 7 bis 10 Tagen zu beobachten); der Abbaustandard H darf nach 19 Tagen höchstens um 35% abgebaut sein.

Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, ist die Prüfung mit einer variierten Impfmenge nach Nummer 1.4.1 zu wiederholen.

Tenside, die innerhalb der gegebenen Versuchszeit t_A + t_X eine Abbaurate von 80% nicht erreichen oder deren Abbauraten in den Einzelansätzen bei Wiederholung des Tests nicht übereinstimmen oder deren Abbaukurven nicht dem allgemeinen Verlauf, z.B. der Abbaustandards entsprechen, sind im Bestätigungstest zu prüfen.

2 Bestätigungstest

2.1

Anwendungsbereich, Prinzip, Störungen

Der Bestätigungstest ist auf anionische und nichtionische synthetische Tenside (MBAS und BiAS) anwendbar.

In einer Belebungsanlage (Labormaßstab) wird ein synthetisches Abwasser, das etwa 20 mg MBAS/l oder etwa 10 mg BiAS/l enthält oder eine ebensoviel MBAS bzw. BiAS enthaltende Menge des zu untersuchenden und nach Nummer 3 vorbehandelten Wasch- oder Reinigungsmittels, in kontinuierlichem Durchfluß 3 Stunden lang belüftet. Aus der Differenz der MBAS bzw. BiAS-Gehalte zwischen Zu- und Ablauf der Anlage wird die Abbaurate in Prozenten errechnet.

Der Test kann gestört werden z.B. durch Metallionen, organische Lösungsmittel und Bakterizide.

Abbildung 1

Ermittlung der biologischen Abbaurate (BGBl. I 1977 S. 249)

2.2

Chemikalien und Geräte

2.2.1

Prüfeinrichtung:

Für den Bestätigungstest ist die in Abbildung 2 dargestellte Belebungsanlage in den Maßen und Ausführungen nach Abbildung 3 zu verwenden.

Die Anordnung besteht aus dem Vorratsgefäß A für das synthetische Abwasser, der Dosierungseinrichtung B, dem Belebungsgefäß C, dem Absetzgefäß D, der Mammutpumpe E (für die Rückförderung des abgesetzten belebten Schlammes) und dem Sammelgefäß F für den Ablauf.

Das Vorratsgefäß A und das Sammelgefäß F müssen aus Glas oder Kunststoff bestehen. Der Inhalt soll mindestens 24 l betragen. Die Dosiereinrichtung B muß einen regelmäßigen Zufluß des synthetischen Abwassers zum Belebungsgefäß C gewährleisten. Die Füllmenge des Belebungsgefäßes C beträgt 3 l. Zur Belüftung wird an der Spitze des konischen Teils des Belebungsgefäßes eine Fritte G gehängt. Zur Kontrolle der eingeblasenen Luftmenge ist ein geeignetes Meßgerät anzuschließen.

Abbildung 2 (BGBl. I 1977 S. 250)

Abbildung 3 (BGBl. I 1977 S. 251)

2.2.2

Synthetisches Abwasser:

Für den Bestätigungstest wird ein synthetisches Abwasser verwendet, von dem je Tag 24 l benötigt werden.

Zur Bereitung des synthetischen Abwassers werden in 1.000 ml Trinkwasser gelöst:

160 mg Pepton aus Casein
110 mg Fleischextrakt
30 mg Harnstoff CO(NH₂)₂
7 mg Natriumchlorid NaCl
4 mg Calciumchlorid CaCl₂ x 2H₂O
2 mg Magnesiumsulfat MgSO₄ x 7H₂O und etwa
20 mg Methylenblauaktive Substanz (MBAS) oder etwa
10 mg Wismutaktive Substanz (BiAS)

Das synthetische Abwasser ist täglich frisch zu bereiten.

2.2.3

Eisen (III)-Chlorid-Lösung, 5% FeCl₃.

2.3

Vorbereitung der Proben

Anionische und nichtionische Tenside (Waschrohstoffe) können ohne Vorbehandlung geprüft werden.

Wasch- und Reinigungsmittel werden auf den MBAS- und/oder den BiAS- sowie den Seifengehalt analysiert. Die Vorbehandlung nach Nummer 3 ist auf jeden Fall erforderlich.

2.4

Betrieb der Prüfeinrichtung

Zu Beginn des Testes werden das Belebungsgefäß C sowie das Absetzgefäß D mit synthetischem Abwasser nach Nummer 2.2.2 gefüllt und das Absetzgefäß D in der Höhe so fixiert, daß das Belebungsgefäß C 31 aufnimmt. Dann werden die Luftzufuhr, die Mammutpumpe E und die Dosierungseinrichtung B eingeschaltet. Der Zulauf des synthetischen Abwassers in das Belebungsgefäß C muß 1 l je Stunde betragen, um eine Belüftungszeit von 3 Stunden zu gewährleisten. Nach Füllen der Gefäße C und D wird mit 3 ml Impfsuspension durch Zugabe in das Belebungsgefäß C angeimpft, um einheitliche Ausgangsbedingungen zu erhalten.

Als Impfsuspension ist Kläranlagenablauf nach Nummer 1.4.2 der Vorschrift des Auswahltestes anzuwenden.

Die Luftzufuhr ist so einzustellen, daß im Belebungsgefäß C ein Absetzen des belebten Schlammes verhindert und ein Mindestgehalt an gelöstem Sauerstoff von 2 mg/l, ermittelt nach Nummer 6, ständig aufrecht erhalten wird.

Auftretender stabiler Schaum ist durch geeignete Maßnahmen zu bekämpfen. Bei Anwendung von Entschäumern dürfen diese keine nachteilige Wirkung auf den belebten Schlamm ausüben und keine MBAS bzw. BiAS enthalten.

Die Mammutpumpe E muß so eingestellt werden, daß ein gleichmäßiger Rücklauf von belebtem Schlamm aus dem Absetzgefäß D zum Belebungsgefäß C erfolgt. Angesammelter Schlamm ist mindestens einmal pro Tag auf geeignete Weise vom Rand des Belebungsgefäßes, des Absetzbeckens und aus den Leitungen in das Kreislaufsystem zurückzuführen. Wenn der Schlamm sich nicht absetzt, kann sein Volumengewicht durch gegebenenfalls wiederholte Zugabe von je 2 ml einer 5% Eisen (III)-Chlorid-Lösung nach Nummer 2.2.3 erhöht werden.

Das aus dem Absetzgefäß D abfließende Wasser wird in dem Sammelgefäß F über 24 Stunden aufgefangen. Nach Ablauf dieser Zeit wird die Probe nach intensiver Durchmischung entnommen. Das Sammelgefäß F ist gründlich zu reinigen.

2.5

Überwachung der Prüfeinrichtung

Der MBAS- bzw. BiAS-Gehalt des synthetischen Abwassers (mg/l) wird nach Nummer 4.2 bzw. 4.3 unmittelbar vor dem Gebrauch und der des Ablaufes aus dem Sammelgefäß F unmittelbar nach der Probenahme bestimmt. Ist die Bestimmung innerhalb von 3 Stunden nicht möglich, müssen die Proben durch Zugabe von Konservierungslösung nach Nummer 1.2.4 entsprechend 50 mg HgCl₂ je l Probe oder durch Einfrieren konserviert werden.

Zur Kontrolle des störungsfreien biologischen Abbaues im Testverlauf ist in gleichmäßigen Zeitabständen, mindestens zweimal wöchentlich, die Oxidierbarkeit nach Nummer 7 im Filtrat des Zu- und Ablaufes zu bestimmen und deren Abnahme in Prozenten zu berechnen. Das Ende der Einarbeitungszeit ist an einem weitgehend stetigen Verlauf der Abnahme der Oxidierbarkeit und des MBAS- bzw. des BiAS-Abbaus zu erkennen.

Der organische Anteil der Trockensubstanz des belebten Schlammes (Glühverlust) im Belebungsgefäß C soll 2 bis 2,5 g/l betragen. Er ist zweimal wöchentlich nach Nummer 8 zu bestimmen. Beträgt der Glühverlust mehr als 2,5 g/l, so ist, um eine Änderung der Schlammbelastung zu vermeiden, der Überschußschlamm portionsweise, aber jeweils nicht mehr als ein Drittel der Gesamtschlammenge aus dem System zu entfernen.

Der Bestätigungstest muß bei annähernd gleichbleibender Raumtemperatur im Bereich zwischen 291 (K) und 298 (K) (18-25 °C) durchgeführt werden.

2.6

Auswertung

Aus den Werten der täglich durchgeführten Bestimmungen der MBAS- bzw. BiAS-Gehalte im Zulauf und in einem Zeitraum von 24 Stunden gesammelten Ablauf im Sammelgefäß F wird der tägliche Abbauwert in Prozenten der MBAS bzw. BiAS berechnet und gemäß Abbildung 4 graphisch dargestellt. Für die Bewertung der biologischen Abbaurate der MBAS bzw. der BiAS ist das arithmetische Mittel aus den Abbauwerten in Prozenten zu bilden, die nach dem Ende der Einarbeitungszeit an 21 aufeinanderfolgenden Tagen mit etwa gleichbleibendem Abbau bei störungsfreiem Betrieb ermittelt wurden. In keinem Fall soll die Einarbeitungszeit länger als 6 Wochen dauern. In eindeutigen Fällen kann die Häufigkeit dieser Bestimmungen auf jeden 2. oder 3. Tag beschränkt werden. Zur Berechnung der Abbaurate müssen aber innerhalb der 21 Tage dauernden Bewertungszeit mindestens 14 Bestimmungen durchgeführt worden sein.

2.7

Angabe der Ergebnisse

Die Abbauwerte an den einzelnen Tagen werden auf 0,1% berechnet. Die mittlere Abbaurate während der Bewertungszeit wird in ganzzahligen Prozenten des Abbaus angegeben.

Die Bewertung der biologischen Abbaurate bezieht sich nur auf die MBAS oder auf die BiAS.

3 Präparative Gewinnung der synthetischen Tenside für die Prüfung der biologischen Abbaubarkeit nach Nummer 1 bzw. Nummer 2

3.1

Vorbemerkungen

Anionische und nichtionische Tenside (Waschrohstoffe) werden bei den Abbauprüfungen ohne Vorbehandlung eingesetzt.

In Wasch- oder Reinigungsmitteln bestimmt man nach Homogenisierung zunächst den Gehalt an anionischen und nichtionischen Tensiden nach Nummer 4.1 und Nummer 4.2. Die Bestimmung des Seifengehaltes erfolgt nach der unter Nummer 5 angegebenen Analysenmethode. Die Bestimmung der Gehalte ist für die Berechnung der Ausbeute der präparativen Aufarbeitung erforderlich.

Eine quantitative Extraktion ist nicht erforderlich, jedoch sind wenigstens 80% der betreffenden Tenside zu extrahieren; im allgemeinen werden 90% und mehr erreicht.

Störende kationische Tenside werden durch den vorgeschalteten Kationenaustauscher entfernt.

Die für die biologische Abbauprüfung benötigten Tensidmengen sind etwa:

1	MBAS	BiAS
Auswahltest	1 g	1 g
Bestätigungstest	50 g	25 g

Abbildung 4

Berechnung der biologischen Abbaurate (BGBl. I 1977 S. 254)

3.2

Chemikalien und Geräte

3.2.1

Entsalztes Wasser

3.2.2

Äthanol, 95 Vol.% C₂H₅OH

(zulässig als Vergällungsmittel: Methyläthylketon)

3.2.3

Lösung von Kohlendioxid in Äthanol (etwa 0,1% CO₂):

Zur Herstellung leitet man mittels eines mit Fritte versehenen Einleitungsrohres 10 Minuten Kohlendioxid (CO₂) durch das Äthanol nach Nummer 3.2.2. Die Lösung ist stets frisch zu bereiten.

3.2.4

Isopropanol-Wassergemisch (50/50):

50 Volumteile Isopropanol ( CH₃CHOHxCH₃) auf 50 Volumteile Wasser nach Nummer 3.2.1

3.2.5

Ammoniumhydrogencarbonat-Lösung (20/80):

1 Mol NH₄HCO₃ in 1.000 ml Isopropanol-Wassergemisch aus 20 Volumteilen Isopropanol und 80 Volumteilen Wasser nach Nummer 3.2.1

3.2.6

Ammoniumhydrogencarbonat-Lösung (60/40):

0,3 Mol NH₄ HCO₃ in 1.000 ml Isopropanol-Wassergemisch aus 60 Volumteilen Isopropanol und 40 Volumteilen Wasser nach Nummer 3.2.1

3.2.7

Kationenaustauscher (KAT), stark sauer, alkoholfest (50-100 mesh)

3.2.8

Anionenaustauscher (AAT) makroporös Merck Lewatit MP 7080 (70-150 mesh)

3.2.9

Salzsäure 10% HCl

3.2.10

Rundkolben mit Schliff und Rückflußkühler, Inhalt 1.000 ml

3.2.11

Nutsche (heizbar) für Papierfilter, Durchmesser 90 mm

3.2.12

Saugflasche, 2 l

3.2.13

Austauschersäule mit Heizmantel und Hahn:

Durchmesser des Innenrohres 30 mm, Höhe 200 mm (Abb. 5)

3.2.14

Wasserbad

3.2.15

Vakuumtrockenschrank

3.2.16

Thermostat

3.2.17

Austauschersäule wie nach Nummer 3.2.13 mit Heizmantel und Hahn, in veränderten Maßen (analog Abb. 5): Durchmesser des Innenrohres 60 mm, Höhe 450 mm.

3.3

Gewinnung der Tenside für den Auswahltest

3.3.1

Prinzip

Aus der homogenen Probe wird ein Äthanolextrakt gewonnen, der die Tenside, die Seife und andere alkohollösliche Bestandteile der Wasch- oder Reinigungsmittel-Probe enthält.

Der Extrakt wird im Isopropanol-Wasser-Gemisch gelöst und diese Lösung durch eine auf 323 (K) (50 °C) geheizte Austauscherkombination aus stark saurem Kationenaustauscher und schwach basischem makroporösen Anionenaustauscher gegeben.

Nach Abdampfen des Durchlaufs erhält man die nichtionischen Tenside.

Durch fraktionierte Elution trennt man die aus der Seife stammenden Fettsäuren und die nichttensidischen Anionen ab und gewinnt dann mit einer wäßrig-isopropanolischen Lösung von Ammoniumhydrogencarbonat die anionischen Tenside als Ammoniumsalze. Sie werden als solche dem Abbautest unterworfen.

3.3.2

Vorbereitung der Extraktion

Um die Kapazität der Ionenaustauscher nicht zu überschreiten, ist die Einwaage so zu bemessen, daß in der zur Extraktion angewendeten Probe nicht mehr als 5 g anionische synthetische Tenside und 3 g Seife vorliegen. Sollte die dabei isolierte Menge an nichtionischen Tensiden für den Abbautest nicht ausreichen, so ist die Aufarbeitung ein zweites Mal durchzuführen.

Flüssige Produkte sind zur Trockne einzudampfen.

Abbildung 5

Beheizte Austauschersäule (BGBl. I 1977 S. 256)

3.3.3

Gewinnung der alkohollöslichen Bestandteile

Zur trockenen Einwaage gibt man 500 ml Äthanol nach Nummer 3.2.2 und kocht eine Stunde am Rückfluß. Zur Vermeidung des Stoßens empfiehlt es sich, einen Rührer einzusetzen. Die noch heiße alkoholische Lösung wird durch eine auf 323 (K) (50 °C) aufgeheizte Nutsche nach Nummer 3.2.11 mit einem grobporigen Filter gegeben. Anschließend spült man Kolben und Nutsche mit etwa 100 ml heißem Äthanol nach. Filtrat und Waschalkohol werden vereinigt. Die Lösung wird auf dem siedenden Wasserbad zur Trockne eingedampft.

3.3.4

Vorbereitung der Ionenaustauscher

Kationenaustauscher

60 ml KAT nach Nummer 3.2.7 werden in ein Becherglas gegeben und mit 200 ml Salzsäure nach Nummer 3.2.9 übergossen. Man läßt unter gelegentlichem Umrühren mindestens 2 Stunden stehen. Man dekantiert die Säure und spült den KAT mit entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 in die Säule, in die man zuvor einen Glaswollebausch als Stützschicht eingeführt hat. Die Säule wird bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 5 bis 10 ml/min mit entsalztem Wasser chloridfrei gewaschen. Das Wasser verdrängt man mit 200 ml Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4, wonach die KAT-Säule betriebsbereit ist.

Anionenaustauscher

Man übergießt im Becherglas 60 ml AAT nach Nummer 3.2.8 mit 200 ml entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 und läßt den Austauscher mindestens 2 Stunden quellen. Man spült den AAT mit entsalztem Wasser in die Säule. Auch hier dient ein Glaswollebausch als Stützschicht für den Austauscher. Die Säule wird mit 1 N Ammoniumhydrogencarbonatlösung nach Nummer 3.2.5 chloridfrei gewaschen. Dazu werden etwa 1.000 ml Lösung benötigt. Anschließend wird mit 200 ml entsalztem Wasser nachgewaschen. Schließlich verdrängt man das Wasser mit 200 ml Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4 mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 5 bis 10 ml/min.

3.3.5

Durchführung des Ionenaustausches

Man verbindet beide Austauschersäulen derart miteinander, daß sich die KAT-Säule vor der AAT-Säule befindet. Mittels eines Thermostaten werden die Austauschersäulen auf 323 (K) (50 °C) aufgeheizt.

Man löst den nach Nummer 3.3.3 gewonnenen Trockenrückstand in 1.000 ml Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4 und erwärmt auf etwa 333 (K) (60 °C). Die heiße Lösung gibt man durch die Säulenkombination mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 5 ml/min. Dann wäscht man mit 200 ml des heißen Isopropanol-Wassergemisches nach Nummer 3.2.4 nach.

Zur Gewinnung der nichtionischen synthetischen Tenside werden Durchlauf und Waschalkohol vereint und auf dem Wasserbad nach Nummer 3.2.14 oder im Vakuumrotationsverdampfer eingedampft. Der Rückstand enthält die BiAS. Letzteren bringt man mit entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 auf ein definiertes Volumen und bestimmt in einem Aliquot den BiAS-Gehalt nach Nummer 4.3. Diese Lösung wird als Stammlösung für die Abbauprüfung der nichtionischen synthetischen Tenside verwendet. Sie muß bei Temperaturen unter 278 (K) (5 °C) aufbewahrt werden.

Zur Gewinnung der anionischen synthetischen Tenside nimmt man die KAT-Säule ab. Aus der AAT-Säule löst man zuerst die aus der Seife stammenden Fettsäuren mit 600 ml 323 (K) (50 °C) warmer Äthanol-CO₂ -Lösung nach Nummer 3.2.3 heraus. Das Eluat wird verworfen. Das in der AAT-Säule befindliche Äthanol wird mit 200 ml entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 verdrängt. Sodann werden die nichttensidischen Anionen mit 500 ml Ammoniumhydrogencarbonat-Lösung in Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.5 herausgelöst; das Eluat wird ebenfalls verworfen. Erst dann können die MBAS mit 600 ml Ammoniumhydrogencarbonat-Lösung in Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.6 aus der AAT-Säule eluiert werden. Man dampft dieses Eluat auf dem siedenden Wasserbad nach Nummer 3.2.14 oder im Vakuumrotationsverdampfer ein. Als Rückstand verbleibt das Ammoniumsalz der MBAS. Der Rückstand wird mit entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 auf ein definiertes Volumen gebracht. In einem Aliquot wird der MBAS-Gehalt nach Nummer 4.2 bestimmt. Die Lösung dient als Stammlösung für die Abbauprüfung der anionischen synthetischen Tenside. Sie muß bei Temperaturen unter 278 (K) (5 °C) aufbewahrt werden.

3.3.6

Behandlung der verwendeten Austauscher

Der Kationenaustauscher wird nach Gebrauch verworfen.

Der Anionenaustauscher ist nach Durchgabe von 200 ml Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4 wieder einsatzbereit.

3.4

Gewinnung der Tenside für den Bestätigungstest

3.4.1

Prinzip

Damit die Aufarbeitung der Wasch- oder Reinigungsmittel-Probe handlich bleibt, wird die einzusetzende Menge auf 1.000 g begrenzt. Es kann daher nötig werden, die Aufarbeitung zweimal durchzuführen, um die für die biologische Abbauprüfung benötigten Mengen zu erhalten. Erfahrungsgemäß ist diese chargenweise Gewinnung arbeitstechnisch vorteilhafter als das Arbeiten im größeren Maßstab.

Die vorgeschriebenen Austauschermengen sind auf eine nutzbare Kapazität von 600 bis 700 mmol Tenside und Seife ausgelegt.

Zeigt die analytische Vorprüfung die Abwesenheit bestimmter Tensidgruppen, so kann der entsprechende Verfahrensschritt entfallen. Ein Alkoholextrakt ist in jedem Falle erforderlich.

3.4.2

Gewinnung der alkohollöslichen Bestandteile

Nach Eintragen von 1.000 g des zu untersuchenden Wasch- oder Reinigungsmittels in 5 l Äthanol nach Nummer 3.2.2 wird das Gemisch 1 Stunde unter Rühren und Rückfluß zum Sieden erhitzt. Dabei ist es zweckmäßig, mit Teilmengen in mehreren Ansätzen zu arbeiten. Die noch heiße alkoholische Lösung wird über eine auf 323 (K) (50 °C) aufgeheizte Nutsche nach Nummer 3.2.11 mit einem grobporigen Filter gegeben und scharf abgesaugt. Anschließend spült man Kolben und Nutsche mit etwa 200 ml heißem Äthanol nach. Filtrat und Spülalkohol werden in einer Saugflasche nach Nummer 3.2.12 aufgefangen.

Bei pastösen und flüssigen Produkten wägt man soviel ein, daß nicht mehr als 55 g anionisches Tensid und 35 g Seife vorliegen. Diese Einwaage wird zur Trockne gebracht. Der Rückstand wird in 2 l Äthanol nach Nummer 3.2.2 aufgenommen und wie vorstehend beschrieben verfahren.

Das äthanolische Filtrat dampft man zweckmäßig mit einem Vakuumrotationsverdampfer zur Trockne ein und nimmt den Rückstand in 5 l Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4 auf.

3.4.3

Vorbereitung der Ionenaustauscher

Kationenaustauscher

600 ml KAT nach Nummer 3.2.7 werden in ein 3 l-Becherglas gegeben und darin mit 2 l Salzsäure nach Nummer 3.2.9 übergossen. Man läßt mindestens 2 Stunden unter gelegentlichem Umrühren stehen, dekantiert die Säure, spült den KAT mit entsalztem Wasser in die Säule nach Nummer 3.2.13, in die man zuvor einen Glaswollebausch gelegt hat. Die Säule wird mit entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 10 bis 30 ml/min chloridfrei gewaschen. Das Wasser verdrängt man schließlich mit 2 l Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4. Damit ist die KAT-Säule betriebsbereit.

Anionenaustauscher

Man übergießt im Becherglas 600 ml AAT nach Nummer 3.2.8 mit 2 l entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 und läßt den Austauscher mindestens 2 Stunden lang quellen. Man spült den AAT mit entsalztem Wasser in die Säule. Auch hier dient ein Glaswollebausch als Stützschicht für den Austauscher. Die Säule wird mit 1 N Ammoniumhydrogencarbonat-Lösung nach Nummer 3.2.5 chloridfrei gewaschen. Dazu werden etwa 2 bis 3 l Lösung benötigt. Anschließend wird mit 2 l entsalztem Wasser nachgewaschen. Schließlich verdrängt man das Wasser mit 2 l Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4, Durchflußgeschwindigkeit 10 bis 30 ml/min.

3.4.4

Durchführung des Ionenaustausches

Man verbindet beide Austauschersäulen derart miteinander, daß sich die KAT-Säule vor der AAT-Säule befindet. Mittels eines Thermostaten nach Nummer 3.2.16 werden die Austauschersäulen auf 323 (K) (50 °C) aufgeheizt. Man erwärmt die nach Nummer 3.4.2 erhaltenen 5 l Lösung auf 333 (K) (60 °C) und gibt sie über die Austauscherkombination mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 20 ml/min. Danach wäscht man die Säulen mit 1.000 ml heißem Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4 nach.

Zur Gewinnung der nichtionischen synthetischen Tenside werden Durchlauf und Waschalkohol vereint und zur Trockne eingedampft, wozu ein Vakuumrotationsverdampfer empfohlen wird. Der Rückstand enthält die BiAS. Man bringt ihn mit entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 auf ein definiertes Volumen und bestimmt in einem Aliquot den BiAS-Gehalt nach Nummer 4.3. Die Lösung dient als Stammlösung für die Abbauprüfung der nichtionischen synthetischen Tenside. Sie muß bei Temperaturen unter 278 (K) (5 °C) aufbewahrt werden.

Zur Gewinnung der anionischen synthetischen Tenside (MBAS) nimmt man die KAT-Säule ab und eluiert aus der AAT-Säule zunächst mit 5 l 323 (K) (50 °C) warmer Äthanol-CO₂ -Lösung nach Nummer 3.2.3 die aus der Seife stammenden Fettsäuren. Das Eluat wird verworfen.

Anschließend eluiert man mit 5 l Ammoniumhydrogencarbonat-Lösung nach Nummer 3.2.6 die MBAS aus der AAT-Säule. Man dampft das Eluat auf dem siedenden Wasserbad nach Nummer 3.2.14 oder im Vakuumrotationsverdampfer zur Trockne ein. Im Rückstand verbleibt das Ammoniumsalz der MBAS, eventuell auch nichttensidische Anionen, die im Bestätigungstest nicht stören. Man bringt den Rückstand mit entsalztem Wasser nach Nummer 3.2.1 auf ein definiertes Volumen und bestimmt in einem Aliquot den MBAS-Gehalt nach Nummer 4.2. Die Lösung dient als Stammlösung für die Abbauprüfung der anionischen synthetischen Tenside; sie muß bei Temperaturen unter 278 (K) (5 °C) aufbewahrt werden.

3.4.5

Behandlung der verwendeten Austauscher

Der Kationenaustauscher wird nach Gebrauch verworfen.

Der Anionenaustauscher ist nach Durchgabe von 2 l Isopropanol-Wassergemisch nach Nummer 3.2.4 wieder einsatzbereit.

4 Analytische Bestimmung kleiner Konzentrationen anionischer und nichtionischer Tenside für die biologische Abbauprüfung

4.1

Chemikalien und Geräte

4.1.1

Pufferlösung pH 10:

Man löst 24 g Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃) p.a. und 27 g Natriumcarbonat wasserfrei (Na₂ CO₃) p.a. in entsalztem Wasser und füllt zu 1.000 ml auf.

4.1.2

Neutrale Methylenblaulösung:

0,35 g Methylenblau nach dem Deutschen Arzneibuch (DAB 7) werden mit entsalztem Wasser zu 1.000 ml gelöst. Die Lösung muß mindestens 24 Stunden vor Aufstellung der Eichkurve zubereitet worden sein. Die Extinktion der Chloroformphase der Blindprobe, gemessen gegen Chloroform, darf den Wert von 0,015 pro 1 cm Schichtdicke nicht übersteigen.

4.1.3

Saure Methylenblaulösung:

0,35 g Methylenblau nach DAB 7 werden in 500 ml entsalztem Wasser gelöst und mit 6,5 ml H₂ SO₄ der Dichte 1,84 versetzt. Die Lösung wird mit entsalztem Wasser auf 1.000 ml aufgefüllt. Die frisch angesetzte Lösung muß mindestens 24 Stunden vor der Aufstellung der Eichkurve zubereitet worden sein. Die Extinktion der Chloroformphase der Blindprobe, gemessen gegen Chloroform, darf den Wert von 0,015 pro 1 cm Schichtdicke nicht übersteigen.

4.1.4

Chloroform, CHCl₃ frisch destilliert

4.1.5

Dodecylbenzolsulfonsäuremethylester

4.1.6

Äthanolische Kaliumhydroxidlösung, KOH 0,1 N

4.1.7

Äthanol rein C₂ H₅ OH

4.1.8

Schwefelsäure H₂ SO₄ 1 N

4.1.9

Phenolphthalein-Lösung:

Man löst 1 g Phenolphthalein in 50 ml Äthanol und gibt unter ständigem Rühren 50 ml entsalztes Wasser hinzu. Ein etwaiger Niederschlag wird abfiltriert.

4.1.10

Scheidetrichter, Inhalt 250 ml

4.1.11

Meßkolben, Inhalt 50 ml

4.1.12

Meßkolben, Inhalt 500 ml

4.1.13

Meßkolben, Inhalt 1.000 ml

4.1.14

Wägepipette

4.1.15

Rundkolben mit Schliff und aufgesetztem Rückflußkühler, Inhalt 250 ml Siedeperlen

4.1.16

pH-Meter

4.1.17

Photometer mit Meßmöglichkeit bei 650 nm und 1 bis 5 cm-Küvetten

4.1.18

Watte, Reinheitsanforderungen nach DAB 7

4.1.19

Entsalztes Wasser

4.1.20

Essigsäureäthylester CH₃ COxOxC₂ H₅ rein, frisch destilliert

4.1.21

Natriumhydrogencarbonat NaHCO₃ p.a.

4.1.22

Salzsäure HCl 1%

4.1.23

Methanol CH₃OH

frisch destilliert, in Glasflaschen aufzubewahren

4.1.24

Bromkresolpurpur-Lösung:

0,1 g Bromkresolpurpur werden in 100 ml Methanol nach Nummer 4.1.23 gelöst

4.1.25

Fällungsreagenz:

Das Fällungsreagenz ist eine Mischung von 2 Volumteilen der Lösung A nach Nummer 4.1.26 und 1 Volumteil der Lösung B nach Nummer 4.1.27. Die Mischung ist in einer braunen Flasche aufzubewahren und etwa eine Woche haltbar.

4.1.26

Lösung A:

1,7 g Wismut (III)-nitrat, reinst, DAB 7 (Bi(OH)₂ NO₃) werden in 20 ml Eisessig nach Nummer 4.1.28 gelöst und mit entsalztem Wasser auf 100 ml aufgefüllt.

65 g Kaliumjodid (KJ) p.a. werden in etwa 100 ml entsalztem Wasser gelöst. Beide Lösungen werden in einen 1.000 ml-Meßkolben gegeben, 200 ml Eisessig hinzugefügt und mit entsalztem Wasser zur Marke aufgefüllt. Diese Lösung ist etwa eine Woche haltbar.

4.1.27

Lösung B:

290 g Bariumchlorid BaCl₂ x 2H₂ O gelöst in 1.000 ml entsalztem Wasser.

4.1.28

Eisessig, 99 bis 100% CH₃ COOH (Eisessig geringerer Konzentration ist ungeeignet)

4.1.29

Ammoniumtartrat-Lösung:

12,4 g Weinsäure p.a. und 12,4 ml Ammoniaklösung etwa 25% NH₃ (d = 0,91), reinst, werden vereinigt und mit entsalztem Wasser auf 1.000 ml aufgefüllt.

4.1.30

Ammoniaklösung NH₃ 1%

4.1.31

Standardacetatpuffer-Lösung:

40 g Natriumhydroxid NaOH p.a. werden in einen 1.000 ml-Meßkolben gegeben und mit etwa 500 ml entsalztem Wasser gelöst. Dann werden 120 ml Eisessig zugefügt. Nach gründlichem Mischen und Abkühlen wird mit entsalztem Wasser zur Marke aufgefüllt.

4.1.32

Pyrrolidindithiocarbamat-Lösung 0,0005 N (abgekürzt Carbat-Lösung):

Man löst 103,0 mg Pyrrolidindithiocarbonsäure-Natriumsalz in etwa 500 ml entsalztem Wasser, gibt dann 10 ml n-Amylalkohol p.a. und 0,5 g Natriumhydrogencarbonat hinzu und füllt mit entsalztem Wasser auf 1.000 ml auf.

4.1.33

Kupfersulfat-Stammlösung:

1,249 g Kupfer (II)-sulfat (CuSO₄ x 5H₂ O) p.a. und 50 ml 1 N-Schwefelsäure werden in etwa 200 ml entsalztem Wasser gelöst und zu 1.000 ml aufgefüllt. (Keine verwitterten Kristalle verwenden)

4.1.34

Kupfersulfat-Eichlösung:

50,0 ml der Stammlösung nach Nummer 4.1.33 und 10 ml 1 N-Schwefelsäure werden mit entsalztem Wasser zu 1.000 ml aufgefüllt.

4.1.35

Natriumchlorid NaCl p.a.

4.1.36

Tensid-Ausblasegerät (Abb. 6):

Der Durchmesser von Fritte und Zylinder soll etwa gleich groß sein.

Abbildung 6

Tensid-Ausblasegerät (BGBl. I 1977 S. 261)

4.1.37

Kationenaustauscher (H-Form) 50 bis 100 mesh.

4.1.38

Magnetrührwerk mit Magnetstab 25 bis 30 mm.

4.1.39

Goochtiegel, Durchmesser des perforierten Bodens 25 mm, Type G 4.

4.1.40

Rundfilter aus Glasfaserpapier, Durchmesser = 27 mm, Faserdurchmesser 0,5 bis 1,5 µm.

4.1.41

Saugflaschen mit Vorstoß und Gummimanschette für Filtertiegel, Inhalt 250 und 500 ml.

4.1.42

Polyäthylenspritzflasche, Inhalt 500 ml, für Eisessig.

4.1.43

Austauschersäule für 10 ml Austauscher.

4.1.44

Registrierendes Potentiometer mit Platin/Kalomel- oder Platin/Silberchlorid-Meßkette, Meßbereich 250 mV mit automatischer Bürette, 20 bis 25 ml Inhalt oder alternativ eine manuelle Einrichtung zur Potentiometrie.

4.1.45

methanolische Salzsäure HCl 10%.

4.2

Bestimmung anionischer Tenside als MBAS

4.2.1

Prinzip, Störungen

Die Methode beruht darauf, daß der kationische Farbstoff Methylenblau mit anionischen Substanzen blaue Salze bildet, die mit Chloroform extrahierbar sind. Zur Ausschaltung von Störungen wird zunächst aus alkalischer Lösung extrahiert und der Extrakt dann mit saurer Methylenblaulösung geschüttelt. Die abgetrennte organische Phase wird im Absorptionsmaximum bei 650 nm gemessen. Zur Auswertung der Messung bedarf es einer Eichkurve. Die dazu benötigte Eichlösung wird aus der Standardsubstanz Dodecylbenzolsulfonsäuremethylester (Tetrapropylentyp, MG 340) nach Verseifen zum Kaliumsalz hergestellt. Die MBAS wird als Natriumdodecylbenzolsulfonat angegeben.

Die unter Nummer 4.2.3 angegebene Formel berücksichtigt dies.

Die Analysenproben dürfen nicht durch eine Schaumschicht hindurch entnommen werden.

Die für die Analysen verwendeten Geräte sind nach gründlicher Reinigung mit Wasser, mit alkoholischer Salzsäure nach Nummer 4.1.45 und anschließend wieder mit Wasser ausgiebig zu spülen.

4.2.2

Ausführung

Das zu untersuchende Wasser aus dem Zu- und Ablauf der Belebungsanlage ist unmittelbar nach der Probeentnahme zu filtrieren. Die ersten 100 ml des Filtrats sind zu verwerfen.

In einen Scheidetrichter nach Nummer 4.1.10 ist ein abgemessenes Volumen der filtrierten, soweit erforderlich, neutralisierten Probe zu geben, deren Gehalt an MBAS zwischen 20 und 150 µg liegen soll. Bei geringerem Gehalt an MBAS können bis zu 100 ml der Probe verwendet werden. Werden weniger als 100 ml verwendet, so ist mit entsalztem Wasser nach Nummer 4.1.19 auf 100 ml aufzufüllen. Der Probe sind 10 ml Pufferlösung nach Nummer 4.1.1, 5 ml neutrale Methylenblaulösung nach Nummer 4.1.2 und 15 ml Chloroform nach Nummer 4.1.4 zuzusetzen. Die Mischung ist gleichmäßig und nicht zu heftig 1 Minute zu schütteln. Nach Phasentrennung ist die Chloroformschicht in einen zweiten Scheidetrichter nach Nummer 4.1.10 abzulassen, der 110 ml entsalztes Wasser und 5 ml saure Methylenblaulösung nach Nummer 4.1.3 enthält. Die Mischung ist gleichmäßig und nicht zu heftig 1 Minute zu schütteln. Die Chloroformschicht ist durch ein mit Chloroform nach Nummer 4.1.4 angefeuchtetes Wattefilter nach Nummer 4.1.18 in einen Meßkolben nach Nummer 4.1.11 zu filtern.

Die Extraktion der alkalischen und der sauren Lösung ist je dreimal auszuführen, wobei für die zweite und dritte Extraktion je 10 ml Chloroform nach Nummer 4.1.4 anzuwenden sind. Die durch die gleiche Watte filtrierten und vereinigten Chloroformextrakte sind im Meßkolben nach Nummer 4.1.11 mit Chloroform nach Nummer 4.1.4 bis zur Marke aufzufüllen. Die hierfür notwendige Menge Chloroform muß zum Nachwaschen der Watte benutzt werden. Die Farbintensität der Chloroformlösung ist mit einem Photometer nach Nummer 4.1.17 bei 650 nm und mit 1- bis 5-cm-Küvetten zu messen.

4.2.3

Aufstellung der Eichkurve

Man wägt aus einer Wägepipette 400 bis 450 mg Dodecylbenzolsulfonsäuremethylester nach Nummer 4.1.5 auf 0,1 mg genau in einen Rundkolben nach Nummer 4.1.15 ein und fügt 50 ml äthanolische Kaliumhydroxidlösung nach Nummer 4.1.6 und einige Siedeperlen hinzu. Nach Aufsetzen des Rückflußkühlers wird 1 Stunde gekocht. Nach dem Erkalten spült man Kühler und Schliff mit etwa 30 ml Äthanol nach Nummer 4.1.7 ab und gibt diese Spülflüssigkeit zum Kolbeninhalt hinzu. Anschließend titriert man die Lösung mit Schwefelsäure nach Nummer 4.1.8 gegen Phenolphthalein nach Nummer 4.1.9 bis zur Entfärbung, überführt diese Lösung in einen Meßkolben nach Nummer 4.1.13, füllt mit entsalztem Wasser zur Marke auf und mischt durch.

Von dieser Tensid-Stammlösung wird eine weitere Verdünnung hergestellt. Man entnimmt 25 ml, überführt sie in einen Meßkolben nach Nummer 4.1.12, füllt mit entsalztem Wasser zur Marke auf und mischt durch.

Diese Eichlösung enthält pro ml

E x 1.023 / 20.000 mg MBAS,

wobei E die Einwaage in mg bedeutet.

Für die Eichkurve werden je 1, 2, 4, 6, 8 ml dieser Eichlösung entnommen und im Scheidetrichter nach Nummer 4.1.10 jeweils auf 100 ml mit entsalztem Wasser aufgefüllt. Dann verfährt man weiter wie unter Nummer 4.2.2 angegeben.

4.3

Bestimmung nichtionischer Tenside als BiAS

4.3.1

Prinzip, Störungen

Die Tenside werden durch Ausblasen in eine Essigsäureäthylester-Phase überführt und isoliert. In der angewendeten Probenmenge sollte der Gehalt an nichtionischen Tensiden im Bereich zwischen 250 bis 800 µg liegen.

Nach Phasentrennung und Abdampfen des Lösungsmittels werden die nichtionischen Tenside vom Typ der Alkylenoxid-Addukte in wäßriger Lösung mit modifiziertem Dragendorff'schen Reagenz nach Nummer 4.1.25 gefällt.

Anionische Tenside gelangen beim Ausblasen mit in die Essigsäureäthylester-Phase. Sie stören jedoch bis zu einer Konzentration von 5 mg/l die Bestimmung nicht. Kationische Tenside werden miterfaßt. Sie müssen gegebenenfalls durch Kationenaustausch abgetrennt werden.

Der Niederschlag wird abfiltriert, mit Eisessig nach Nummer 4.1.28 gewaschen und in Ammoniumtartrat-Lösung nach Nummer 4.1.29 gelöst. Das in Lösung befindliche Wismut wird bei pH 4 bis 5 mit Pyrrolidindithiocarbamat-Lösung nach Nummer 4.1.32 mit der Meßkette nach Nummer 4.1.44 potentiometrisch titriert.

Das Titrationsergebnis wird mit dem empirischen Eichfaktor 54 zur Umrechnung auf die Bezugssubstanz Nonylphenol mit 10 Molen Äthylenoxid multipliziert.

4.3.2

Ausführung

Anreicherung und Isolierung der Tenside

Die Wasserprobe wird durch ein grobporiges Papierfilter filtriert. In das Ausblasgerät nach Nummer 4.1.36 (Abb. 6) wird eine abgemessene Probemenge gegeben, die 250 bis 800 µg nichtionische Tenside enthalten soll.

Zur Verbesserung des Isoliereffektes werden 100 g Natriumchlorid nach Nummer 4.1.35 und 5 g Natriumhydrogencarbonat nach Nummer 4.1.21 benötigt.

Beträgt das angewandte Probenvolumen über 500 ml, so werden diese Salze in fester Form in das Ausblasgerät gegeben und unter Durchleiten von Stickstoff oder Luft gelöst.

Kommt ein geringeres Probenvolumen zur Anwendung, werden die Salze in etwa 400 ml Wasser gelöst und dann zugegeben.

In jedem Fall wird mit Wasser bis zum oberen Ablaßhahn aufgefüllt.

Man überschichtet mit 100 ml Essigsäureäthylester nach Nummer 4.1.20.

Die Waschflasche in der Gasstromzuleitung (Stickstoff oder Luft) wird zu etwa 2/3 mit Essigsäureäthylester gefüllt.

Man leitet einen Gasstrom von 50 bis 60 l je Stunde durch die Apparatur; der Einbau eines Strömungsmessers ist zu empfehlen. Die Gasmenge muß so bemessen sein, daß die Phasen erkennbar getrennt bleiben und an der Phasengrenzfläche keine Turbulenz entsteht. Damit wird eine Vermischung der Phasen und ein Inlösunggehen des Essigsäureäthylesters vermieden. Nach 5 Minuten wird der Gasstrom abgestellt.

Ist die organische Phase durch Lösen in Wasser um mehr als 20% vermindert worden, muß der Ansatz verworfen werden.

Die organische Phase wird vollständig in den Scheidetrichter nach Nummer 4.1.10 abgelassen. Die im Scheidetrichter etwa abgesetzte wäßrige Phase - es sollen nur wenige ml sein - wird in das Ausblasegerät zurückgegeben. Die Essigsäureäthylester-Phase wird durch ein trockenes grobporiges Filter in ein 250 ml Becherglas filtriert.

Man gibt erneut 100 ml Essigsäureäthylester in das Ausblasegerät und leitet weitere 5 Minuten Stickstoff oder Luft durch. Die organische Phase wird in den bereits bei der ersten Abtrennung benutzten Scheidetrichter abgelassen. Die wäßrige Phase wird verworfen und die organische Phase über das gleiche Filter zu der ersten Essigsäureäthylester-Charge gegeben. Scheidetrichter und Filter werden mit 20 ml Essigsäureäthylester nachgespült.

Der Essigsäureäthylester-Extrakt wird auf dem Wasserbad unter dem Abzug zur Trockne eingedampft. Es hat sich bewährt, während des Eindampfvorganges einen leichten Luftstrom auf die Oberfläche der Lösung zu richten, um die Verdampfung zu beschleunigen.

Fällen und Filtrieren:

Der Trockenrückstand wird in 5 ml Methanol nach Nummer 4.1.23 aufgenommen. Man fügt 40 ml entsalztes Wasser nach Nummer 4.1.19 und 0,5 ml Salzsäure nach Nummer 4.1.22 hinzu und rührt die Lösung mit dem Magnetrührer nach Nummer 4.1.38.

In diese Lösung gibt man aus einem Meßzylinder 30 ml Fällungsreagenz nach Nummer 4.1.25. Der Niederschlag bildet sich bei fortgesetztem Rühren. Nach 10 Minuten bricht man das Rühren ab und läßt mindestens 5 Minuten stehen.

Danach filtriert man durch einen Goochtiegel nach Nummer 4.1.39, dessen Boden mit einem Glasfaser-Filterpapier nach Nummer 4.1.40 belegt ist. Das Filter wird zuvor mit etwa 2 ml Eisessig angefeuchtet und angesaugt. Becherglas, Magnetstab und Tiegel werden gründlich mit Eisessig nachgewaschen, wozu etwa 40 bis 50 ml notwendig sind. Das Waschen mit Eisessig wird durch Anwendung einer Polyäthylenspritzflasche nach Nummer 4.1.42 sehr erleichtert. Es ist nicht erforderlich, den am Becherglas fest anhaftenden Niederschlag quantitativ auf das Filter zu bringen, da die Lösung des Niederschlages vor der Titration wieder in das Fällungs-Becherglas gegeben und der verbleibende Niederschlag dann gelöst wird.

Lösen des Niederschlags:

Der Niederschlag wird im Filtertiegel nach Nummer 4.1.39 gelöst. Damit ein Verspritzen der Lösung in der Saugflasche nach Nummer 4.1.41 verhindert wird, setzt man den Filtertiegel in einem gläsernen Vorstoß auf die 250 ml-Saugflasche. Um Fehler durch Verschleppen von Fällungsreagenz auszuschließen, darf die Gummimanschette aus dem Filtrationsschritt hier nicht verwendet werden. Die Gummimanschetten für das Filtrieren und für den Lösungsschritt sind getrennt aufzubewahren.

Der Niederschlag wird durch Zugabe von heißer Ammoniumtartratlösung nach Nummer 4.1.29 in 3 Portionen von je 10 ml gelöst. Der Inhalt der Saugflasche wird in das Fällungsbecherglas gegeben; weitere 20 ml Ammoniumtartratlösung läßt man die Wandungen des Fällungsbecherglases hinablaufen, um Reste des Niederschlages zu lösen.

Filtertiegel, Vorstoß und Saugflasche werden gründlich mit 100 bis 150 ml Wasser gewaschen und dieses Wasser in das Fällungsbecherglas gegeben.

Titration:

Man rührt die Lösung mit dem Magnetrührwerk nach Nummer 4.1.38, setzt einige Tropfen Bromkresolpurpur-Lösung nach Nummer 4.1.24 zu und stellt mit Ammoniaklösung nach Nummer 4.1.30 auf Farbumschlag nach violett ein, da die Lösung durch Essigsäurereste, die vom Nachwaschen herrühren, schwach sauer sein kann.

Man gibt 10 ml Standardacetatpuffer-Lösung nach Nummer 4.1.31 hinzu, führt die Elektroden nach Nummer 4.1.44 ein und titriert mit eingetauchter Bürettenspitze potentiometrisch mit der Carbat-Lösung nach Nummer 4.1.32 bis über den Potentialsprung hinaus.

Titrationsgeschwindigkeit 2 ml/min, Papiervorschub etwa 2 cm/ml.

Als Endpunkt gilt der Schnittpunkt der Tangenten, die man an die beiden Äste der Potentialkurve legt. Eine gelegentlich zu beobachtende Verflachung des Potentialsprungs läßt sich durch leichtes Abschmirgeln der Platin-Elektrode beheben.

4.3.3

Blindversuch

Parallel zu den eigentlichen Bestimmungen läuft ein Blindversuch mit, bei dem 5 ml Methanol nach Nummer 4.1.23 und 40 ml entsalztem Wasser eingesetzt und nach Nummer 4.3.2 ab "Fällen und Filtrieren" weiter verarbeitet werden. Der Verbrauch im Blindversuch sollte unter 1 ml Meßlösung liegen, andernfalls sind die Reagenzien neu anzusetzen und die Bestimmungen zu wiederholen (Die Ursache von überhöhten Blindwerten kann die Anwesenheit von Schwermetallen in den Reagenzien sein.). Das Ergebnis des Blindversuchs ist bei der Berechnung zu berücksichtigen.

Kontrolle des Faktors der Carbat-Lösung:

Zur Faktorkontrolle der Carbat-Lösung werden vor den Bestimmungen oder bei Serienanalysen einmal täglich 10 ml der Kupfersulfat-Eichlösung nach Nummer 4.1.34 nach Zugabe von 100 ml entsalztem Wasser und 10 ml Standardacetatpuffer-Lösung nach Nummer 4.1.31 titriert. Der Faktor f der Carbat-Lösung wird nach folgender Formel errechnet:

f = 10 / a

a: Verbrauch an Carbat-Lösung in ml

Mit diesem Faktor sind die Titrationsergebnisse zu multiplizieren.

4.3.4

Abtrennung störender kationischer Tenside

Kationische Tenside werden bei der Fällung miterfaßt und täuschen einen Gehalt an nichtionischen Tensiden vor. Sie müssen deshalb, sofern sie vorhanden sein sollten, wie nachstehend beschrieben, abgetrennt werden.

Ist der Bestimmung eine Aufarbeitung nach Nummer 3 vorangegangen, entfällt die Abtrennung störender kationischer Tenside nach Nummer 4.3.4.

Der Abdampfrückstand des Essigsäureäthylester-Extraktes nach Nummer 4.3.2 wird in etwa 20 ml Methanol nach Nummer 4.1.23 aufgenommen. Diese Lösung gibt man über eine Austauschersäule nach Nummer 4.1.43, gefüllt mit 10 ml Kationenaustauscher nach Nummer 4.1.37. Die Durchflußgeschwindigkeit wird auf schnelle Tropfenfolge des Ablaufes eingestellt. Nachgewaschen wird mit etwa 50 bis 60 ml Methanol.

Bei Vorliegen höher äthoxylierter Tenside (ÄO-Kette >25 ÄO/Mol) wende man anstelle des Methanols die Mischung Methanol: Methylenchlorid 80:20 (v/v) an.

Die methanolische Lösung wird auf dem Wasserbad zur Trockne eingedampft. Der Trockenrückstand wird nach Nummer 4.3.2 ab "Fällen und Filtrieren" weiterverarbeitet.

Der Kationenaustauscher muß vor jeder Verwendung regeneriert werden. Das Regenerieren erfolgt mit 10%iger methanolischer Salzsäure nach Nummer 4.1.45. Es wird solange mit Methanol nachgewaschen, bis der Ablauf gegen Methylrot nicht mehr sauer reagiert. Der regenerierte Kationenaustauscher wird unter Methanol aufbewahrt.

4.3.5

Berechnung der Ergebnisse

Da jedes nichtionische Tensid einen von der Länge seiner Äthylenoxidkette abhängigen Eichfaktor hat, bezieht man auf eine Standardsubstanz. Hierfür ist das Nonylphenol mit im Mittel 10 Äthylenoxid-Einheiten (NP 10) festgelegt. Für diese Substanz wurde der empirische Umrechnungsfaktor 54 ermittelt. Man erhält damit die Menge an nichtionischem Tensid in µg, ausgedrückt als NP 10, die in der angewandten Wassermenge enthalten war.

Es gilt also

(b - c) x f x 54 = µg nichtionische Tenside oder

(b - c) x f x 0,054 = mg nichtionische Tenside

Es sind:
b = Verbrauch an Carbat-Lösung der Probe in ml
c = Verbrauch an Carbat-Lösung des Blindversuchs in ml
f = Faktor der Carbat-Lösung

4.3.6

Angabe der Ergebnisse

Die Ergebnisse sind in mg/l wie folgt anzugeben:

weniger als 1 mg/l mit zwei Dezimalen

mehr als 1 mg/l mit einer Dezimale

5 Bestimmung des Gehaltes an Seife

Der Gehalt an Seife wird nach der in den "Deutschen Einheitsmethoden zur Untersuchung von Fetten, Fettprodukten und verwandten Stoffen (DGF-Einheitsmethoden) Abteilung H (Tenside), III 7a" 1) angegebenen Analysenmethode bestimmt.

6 Bestimmung des gelösten Sauerstoffs

Der gelöste Sauerstoff wird nach der in den "Deutschen Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlamm-Untersuchung (DEV) Gruppe G2/1" 2) angegebenen Analysenmethode bestimmt.

7 Bestimmung der Oxidierbarkeit

Die Oxidierbarkeit wird nach einer der in den "Deutschen Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlamm-Untersuchung (DEV) Gruppe H 4" 2) angegebenen Analysenmethode bestimmt.

8 Bestimmung der organischen Substanz des Belebtschlamms

Die organische Substanz des Belebtschlamms wird nach der in den "Deutschen Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlamm-Untersuchung (DEV) Gruppe S 3" 3) angegebenen Analysenmethode bestimmt.

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1)

Ausgabe 1965, verlegt bei der Wissenschaftlichen Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart

2)

5. Lieferung Ausgabe 1968, verlegt bei Chemie GmbH, Weinheim/Bergstr.

3)

7. Lieferung Ausgabe 1975, verlegt bei Chemie GmbH, Weinheim/Bergstr.