Beiträge zur Entsalzung mit Retardion 11A8

Helgoland Marine Research, May 2019

1. Das Arbeiten mit dem Ionenverzögerungsverfahren wird eingehend beschrieben. 2. Die optimalen Bedingungen für die Trennung organischer Testsubstanzen von anorganischen Salzen bei Raumtemperatur sind: zwei hintereinandergeschaltete Säulen mit einem Gesamtvolumen von 225 ml Retardion 11A8; 50 bis 100 ml Analysenprobe einer 3,5prozentigen oder 50 ml einer 7prozentigen Salzlösung; 60 ml/h Durchflußgeschwindigkeit; 4 bis 5 1 Wasser zum Eluieren und Regenerieren der Säulen. 3. Aus der organischen Fraktion werden an zugesetzten Ionen entfernt: Cl− 96,2%; So4 −− 63,4%; Mg++ 97,7%; Ca++ 96,8%. 4. Es werden Maßnahmen zur Wiederherstellung von gestörtem Gleichgewicht der Säulen beschrieben. 5. Mit Retardion 11A8 läßt sich ein Salzgemisch in seine einzelnen Komponenten zerlegen. Die Reihenfolge der untersuchten Ionen im Säuleneluat ist: PO4 −−−, CO3 −− und HCO3 −, SO4 −−, Cl−, Br−; NH4 +, K+, Na+, Mg++, Ca++. Die Abtrennung der Erdalkali ist besonders scharf. 6. Die Elutionskurven von vielen Aminosäuren und verwandten Verbindungen, Kohlenhydraten, anorganischen und organischen Phosphatverbindungen, organischen Säuren, Harnstoff und Gelbstoff werden beschrieben. 7. Der Prozentsatz des Wiederauffindens zugesetzter organischer Testsubstanzen, die von Salzen getrennt werden, beträgt 95 bis 100 für die meisten Aminosäuren, Kreatin, Zucker, Zuckeralkohole und für einige Phosphorsäureester. Die Ausbeute von Asparaginsäure und basischen Aminosäuren, Histamin, Glucosamin, Glucosediphosphat und organischen Säuren ist geringer. 8. Die Vor- und Nachteile sowie einige Möglichkeiten der Anwendung des Ionenverzögerungsverfahrens mit Retardion 11A8 in der Hydrobiologie, Biochemie und Meeresbiologie werden diskutiert.

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Beiträge zur Entsalzung mit Retardion 11A8

Biologische AnstaIt Helgoland Meeresstation HeIgoIand Contributions to desalting with Retardion l l A 8 . The isolation and determination of the soluble organic substances in sea water is very difficult because of the presence of large amounts of inorganic .alts. In order to desalt the water, ion retardation with Retardion 11A8 seems to be a very efficient method. Since this procedure is at the present almost unknowr~, the optimal conditions of separation which have been found are described in this paper. The selectivity of the resin for different ions occurring in sea water is studied. The elution curves of a large number of organic substances (amino acids, carbohydrates, organic phosphorus compounds and organic acids) are described. Recovery of given concentrations of these substances, added to 50 ml of a salt solution similar to sea water, is 95 to 100?/0 for most of the amino acids, carbohydrates and organic phosphorus compounds but less for other substances. Using ion retardation as a desalting means, more than 90 ?/0 of the inorganic salts may be removed from the "organic fraction" by a one-step procedure. These experiments may be done on a larger scale in desalting larger volumes of sea water. Ion retardation has proved to be an excellent separation method for biochemistry and water chemistry. Work is in progress to use Retardion 11A8 as a desalting means in the isolation of organic matter from sea water. - E I N L E I T U N G Die Menge der gel&ten organischen Substanzen im Meerwasser ist im Vergleich zu der S a l z k o n z e n t r a t i o n so gering, dat~ eine s t a r k e K o n z e n t r i e r u n g erfordertich ist, um ihre A n a l y s e durchfiihren zu kSnnen. Das bedeutet, daf~ die Menge der a n o r g a m schen Salze auf ein M i n i m u m reduziert werden mut~, ohne dat~ die organischen Substanzen y o n der Entsalzung q u a l i t a t i v und q u a n t i t a t i v beeintr~ichtigt werden. Die Entsalzung mut~ schonend und dennoch mSglichst weitgehend durchgeffihrt werden k6nnen. Von den bisher b e k a n n t e n Verfahren schien m i r das Ionenverz6gerungsverfahren mit R e t a r d i o n 1 I A 8 am geeignetsten zu seln. D a fiber diese M e t h o d e bisher n u r wenig b e k a n n t ist (HATCH et al. 1957, ,,ION RETARDATION" 1957, HATCH & SMITH 1961, ROLLINS et al. 1962, BIO RAD, TECHN. BULL. 1963) , m u g t e zun~ichst eine Reihe y o n Versuchen durchgeffihrt werden, um die fiir meine Zwecke o p t i m a l e n Arbeitsbedingungen zu finden und um die Grenzen der M e t h o d e kennenzulernen. Bisher wurde fiber die Trennung folgender organis&er Verbindungen yon Salzen berichtet: Sac&arose, Glycerin und Polyglyceride yon NaCI (HATCH et aI. 1957, HATCH & SMITH1961) , Alanin, Glutamins~iure, Gelatine und Gelatinehydrolysat yon NaC1 (ROLLINSet al. I962), Enzyme yon (NH4)2SO4 (H~RTL~IN& KILOORE,zitiert ha& BIo RAD,T~CHN.BULL.i963) und Glycin, Glutamins~iure und Arginin yon HCI (BIo RAP, T~CHN.BULL. 1963). Ober den Grad der Entsalzung sowie fiber den Prozentsatz des Wiederauffindens zugesetzter organis&er Verbindungen wurde jedo& nichts mitgeteilt. Die Ausbeute mug aus der Demonstration einer Kurve nicht unbedingt hervorgehen, da eine st~irkere Adsorption eines Teiles der Substanzen im Betel& des M~gli&en liegen kann, etwa bei no& unvotlsdindigem Glei&gewi&t der S~iulen. Zum Tell sind nur kurze Hinweise fiber geringe Trennm~Lgli&keiten gegeben worden. So sollen Citrat und Acetat ni&t gut yon Chlorid abgetrennt werden; der Grad der Trennung wurde leider nicht bekanntgegeben (RoLLInSet al. 1962). Zudem handelte es si& bei den bisherigen Versuchen immer nut um ein BegMtsalz. Wie tiegen abet die Verh~iltnisse bei Zusatz einer organis&en Substanz zu einer gr6tteren Menge vers&iedener Salze? Es ist daher wi&tig, genaue Einzelheiten fiber meine Versuche mit Retardion mitzuteilen. I& habe eine gr~igere Zahl yon organis&en Verbindungen zu einer L~Lsung vers&iedener Salze zugesetzt und dabei auf die FeststelIung der quantitativen Ausbeute und der verbliebenen Salzmengen (Entsalzungsgrad) Wert gelegt. Wi&tig war ferner die Untersu&ung fiber optimale Trennbedingungen. Die Versuche wurden in einem kMnen Mat~stab dur&gefiihrt. Sie lassen si& auf grSfgere Magst~ibe fibertragen, so dab au& gr~LgereMengen salzrei&er L6sungen, beispMsweise Meerwasser, mit entspre&end gr~Lgeren S~iulen entsalzt werden k~innen. DAS IONENVERZIJGERUNGSVERFAHREN MIT RETARDtON l lA8 ,,Retardion 11A8" ist die Handelsbezei&nung fiir ein Kunstharz der DOW Chemical Company, Midland, Mich., USA (AG 11A8 ist die welter gereinigte Form yon 11A8, hergestellt yon BIo RAP Laboratories, Ri&mond, Cal., USA). Es handelt sich bier um den stark basischen Anionenaustaus&er Dowex 2X8, in dessen tnnern monomere Acryls,iureionen zu Polyacrylat-Anionen polymerisiert wurden. Es liegt also ein amphoterer Austaus&er vor, der saure und basischeGruppen enth~ilt.Diese sind aber einander derart bena&bart, daft sie die gegenseitigen elektris&en Ladungen teilweise neutralisieren k~Lnnen. Sie verm~Lgen daher andere Kationen und Anionen in ~iquivalenten Mengen zwar festzuhalten, jedo& nut so s&wa&, dab diese meist mit Wasser wieder ausgewas&en werden k6nnen. Dabei spielt si&, zum BeispM bei Aufgabe einer NaC1-L6sung, folgende Reaktion ab: Na + Cl+ --COO--COONa +R~N- CIRsN- Die Ionen werden also an die Ankergruppen - - C O 0 - und --NR~+ des Harzes gebunden. Beim Nachwaschen mit destilliertem Wasser werden sie in der S~iulewelter nach unten laufen, wobei die Ankergruppen versuchen, sich wieder gegenseitig zu neutralisieren: - - C O O - . . . +R3N- Na Cl NaC1 wird frei. Das Salz wandert, alternierend festgehalten und desorbiert, weiter durch die S~ule und l~iufi schliet~lichaus. Nichtelektrolyte und organische Elektrotyte werden normalerweise nicht adsorbiert und verlassen die S~ule daher vor den meisten anorganischen Elektrolyten. Diese erscheinen also mehr oder weniger verz~Sgert im Durchlauf (,,Ionenverz~Sgerung"). Die einzelnen Ionen werden verschieden stark gebunden. Diese Selektivit~it yon Retardion ist normalerweise dieselbe wie bei den Ionenaustauschern. Daher lassen sich auch verschiedene anorganische Ionen mit Retardion trennen (HATCHet al. 1957). Je st~irker ein Ion festgehalten wird, um so gr6ger mug abet die Wassermenge sein, um es auszuwaschen. Die Wasserstoffionen werden so stark adsorbiert, dag sie nur durch Zugabe yon ~iquivalenten Basenmengen desorbiert werden k6nnen. Die starke Adsorption yon H + fiihrte zur Ausarbeitung des sogenannten ,,Acid-Retardation"-Verfahtens (HATc~I & DILLON1963) , womit S~iuren yon ihren Salzen getrennt werden k/Snnen. Unter Umst~nden kann in der S~iule eine Umlagerung yon Salzen (Metathesis) vorkommen (HATCHet aI. 1957). Das Ionenverz~Sgerungsverfahren ist nur in S~ulen erfolgreich. Eine gute Trennung yon Substanzen ist unter anderem abh~ngig yon der Betth~She(H~ihe des Harzes in der S~ule), der Durchlaufgeschwindigkeit, der Temperatur und dem Aufgabevolumen der zu trennenden Substanzen. Wenn ein Harz erstmalig in Betrieb genommen wird oder eine Versudxsreihe mit anderen Salzen beginnt, empfiehlt es sich (HATcI~ et al. I957), die S~iulen zun~chst mehrmals alternierend mit den in Frage kommenden Salzen und gr~SfgerenMengen an destilliertem Wasser zu behandeln, da sonst ein Teil der aufgegebenen Salzmenge in den ersten Versuchen st~irker adsorbiert wird. Die Wiedergewinnung der Substanzen kgnnte in diesen F~llen nicht quantitativ verlaufen. Das Harz soll auf diese Weise mit einer gewissen Salzmenge beladen werden. Wenn sich der Gleichgewichtszustand eingestellt hat, kann das abzutrennende Salz quantitativ ausgewaschen werden. Das Verbleiben einer geringen Salzmenge in der S~iule bedingt abet, dab die Entsalzung mit Retardion nur partiell verl~iuPc:eine geringe Salzmenge l~iufi auch in der Fraktion der abgetrennten organischen Verbindungen aus. Diese kann dann, falls erforderlich, leicht mit Ionenaustauschern beseitigt werden. ALLGEMEINE METHODEN Etwa 250 g Retardion 11A8, ausreichend ?iir die Fiillung mehrerer S~iulen,wurde 24 Stunden Iang in destilliertem Wasser unter gelegentlichem Riihren zum Quetlen gebracht. Das iiberstehende Wasser wurde dann dekantiert und ?risches Wasser unter Riihren zugegeben. Dieser Prozet~ wurde solange wiederholt, his das Wasser frei yon Verunreinigungen und feinen Partikeln war. Die Suspension wurde dann in Glasr5hren gegossen, die am unteren Ende mit einer einges&molzenen oder mittels Poly{ithylens&lauch dicht anges&lossenen Glasfilterplatte oder -tiegeI der Porenweite G3 versehen waren. Diese sag lest in einem passenden Glasfiltervorstot~, der wiederum dutch einen Poly{ithylenschlau& (2~ 0,5 ram) mit einem Fraktionssammler oder einem Auffanggef~it~ verbunden werden konnte. Die Dur&flutggeschwindigkeit war durch eine Schraubklemme regulierbar. Vor Beginn der Versuche mit der unten angegebenen Salzl6sung wurde 20 ml alternierend mit je 50 ml Salzl6sung und 250 ml Wasser (Salz-Wasser-Zyktus) durchgespiilt. Ein Kontrollversu& zeigte, dat~ zum Beispiel nach 7 Zyklen noch kein Gleichgewichtszustand in den Siiulen vorhanden war. Wenn dur& Unachtsamkeit Lut~ in die S~iulen drang, muflte diese dur& Zurii&spiilen des Harzes (Wasserreservoir an Filtervorstofg anschtiegen!) entfernt werden. Es erwies sich ats zwe&m~igig, dieses Zurli&spiilen yon Zeit zu Zeit zu wiederholen, da die Harzoberfl{i&e leicht durch Staubpartikel oder Niederschl~ige verstopf~ werden kann. Nach dem Zurii&was&en soll man mindestens 2 Salz-Wasser-Zyklen (abet mit je 4-5 1 Wasser) einschalten, um eine richtige Pa&ung des Harzes zu erreichen. In allen Versu&en wurde eine Salzl/Ssung benutzt, die in ihrer ionalen Zusammensetzung ungef{ihr einem Meerwasser yon 35 ?/oo entspricht. Sie enthidt in einem Liter: 27,83 g 1,565 g 6,595 g 101,2 mg NaCI CaCI~ ? 2 H20 MgSO4 " 7 H 2 0 KBr 0,764g KCt 5,671 g MgCle ? 6 H 2 0 0,200 g NaHCOa 27,68 mgH3BO3 Zur Aufstellung der Elutionskurven wurde der S{iulenaustauf durch einen Fraktionssammler in 5 ml Fraktionen zerlegt. Die Bestimmung der Substanzen erfolgte nach folgenden Methoden: Chlorid: iibliche Titration nach MoI~R; Magnesium, Calcium: iibliche Titration mit AeDTE; Natrium, Kalium: flammenphotometrisch; Sul[at: nach MERcia, p. 12; Carbonat, Bicarbonat: na& MEi~ctI,p. 4; Phosphat: nach KALLE(1934 ); Aminosliuren und verwandte Verbindungen: Ninhydrinmethode; Kreatin: nach TAUSSKYaus HINSBERGLANe (1957 ), p. 665; KohIenbydrate: Anthron- oder Nelson-Methode oder Perjodatreaktion nach SALO(1953 ); Organische Phosphatverblndungen: Anthronrnethode oder Phosphatbestimmung nach Veraschen; Brenztraubensliure: mit Hydrazinreagens aus PA~CH, p. 527; Milcbsiiure: nach BAr,i~Er~& SUMMERSONaus HINSB~I~G-LANG(1957, p. 210); Oxalsliure: nach P~t~EIRAaus HINS~Ro-LANG (1957, p. 196); Zitronensiiure: ha& SAFFRAN& DENST~DT aus HINSI3~Rc-LANG(1957, p. 223); Weinsliure: nach SALO(1953 ); Gelbstoffe: ha& KALLE(1956). UNTERSUCHUNGEN I]BER OPTIMALE TRENNUNGSBEDINGUNGEN Durchlaufgeschwindigkeit Vers&iedene Dur&laufges&windigkeiten zwis&en 40 und 100 ml/h wurden an einer kleinen S~iule (2X 24 cm) getestet. Ein nennenswerter Unters&ied in der Trenhung yon Glycin und Chlorid war ni&t erkennbar. Die Anwendung der Zweis~iulenkombination liefl eine h6here Dur&iaufges&windigkeit als 80 ml/h ni&t zu. Aus praktischen Griinden liefen alle sp~iteren Versu&e mit 60 bis 70 ml/h. Zahl und GriStle der Siiulen Es wurden mehrere S~iulen mit verschiedenen Durchmessern und unterschiedlicher Betth6he yon Retardion verwendet. Das Ergebnis einiger Versu&e zeigt die Abbildung 1. Die Trennung ist bei der Kombination yon zwei hintereinandergeschalteten, fast glei&groflen S~iulen sehr bea&tli&. Sie wird zwar bei 3 S~iulen no& besser, do& ges&ieht das auf Kosten der Dur&laufgeschwindigkeit (nur 40 ml/h). Die Kombination einer l~ingeren (55 cm) und einer kfirzeren (28 cm) S~iulefiihrte zu einer s&le&teren Trennung. Ungiinstig war ebenfalls eine Einzds~iule yon 2 X 94 cm, obwohI das Volumen gr6fler war als das der Zweisiiulenkombination. Die Trennung an zwei nicht miteinander verbundenen S~iulen (54 bzw. 58 cm Betth6he) erwies si& Ms unvorteilhaff. Das Eluat der ersten SS.ulemuflte zun~i&st auf ein Drittel Volumen konzentriert werden, um auf die zweite S~iule aufgebra&t wetden zu k/Snnen. Das bedeutet einen zus~itzli&en Arbeitss&ritt. Die Zweis~iulenkombination (1,7 X 54 und 1,5 X 58 cm, Gesamtvolumen yon Retardion 225 ml) wurde in der Folge bei allen Versu&en tiber die Trennung organis&er Substanzen yon anorganischen Ionen angewendet. H. Sc~A~wR 1 SAULE .:., I I \ 10 8 6 4 2 10+ 8" e, 2 / I l /*'~\t0/ ) T / o "~J~ 10. \ \,o o 5" '0" 10864.2~ I 350 t2.o b 2,0 1,0 _ 1+5 l c 2.0 1,5 ,.o ,0,s . . . . . 3 SAULEN 1,Tx54cm 1,5x 58 cm ....... 150 200 250 300 Abb. 2 Abb. 1: Einflul~ yon Zahl und Grlige der S~iulen auf die Trennung. Vorlauf: Erste S~iule 250 ml H20, 2 und 3 Siiulen je 600 mI H20. Probe: je 2 mg Glycin in 50 mi SalzI/Ssung. Durchfluggeschwindigkeit: 1 und 2 Siiulen 60 ml/h, 3 S~iulen 45 ml/h. o. . . . o Glycin, . . . . . . . . Chlorid Abb. 2: Einflufl des Probevolumens auf die Trennung. Vorlauf: a und b je 600 mi H20, c 1350 ml H~O. Durchfluflgeschwindigkeit: 60 mI/h. Zweis~iulenkombination. o o Glycin, ?. . . . . . . Chlorld ProbevoIumen und Salzkonzentration Auf verschiedene S~iulen wurden 25 bis 150 ml Salzl/Ssung aufgegeben. Bei Vorversuchen mit kleinen Siiulen yon 2 X 34 cm Betth6he zeigte es sich, daf~ die Abtrennung yon Glycin bei einem Probevolumen yon 25 ml nicht viel giinstiger war als bei 50 rot, dagegen wurde sie schlechter bei 80 ml. Bei der Zweis~iulenkombination erwies sich eine 50-ml-Probe als sehr geeignet (Abb. 2a). Die Trennung war aber auch bei einem Probevolumen yon 100 ml Salzl6sung (etwa 45 ?/0 des Harzvolumens) noch sehr gut. Sie verschlechterte sich wesentlich bei 150 ml, es traten nun starke Elberschneidungen und Verbreiterungen der Kurven auf. Recht zufriedenstellend war die Trennung bei Aufgabe yon 50 ml zweifach konzentrierter Salzl6sung (Abb. 2b). 100 ml zweifach (Abb. 2c) oder 50 ml vierfach konzentrierter SalzliSsung flihrten wieder zu sehr ungiinstigen Trennbedingungen, da die anorganischen Ionen verfriiht durchbrachen. Fiir unsere weiteren Versuche erwies sich daher die Aufgabe yon 50 bis 100 ml Salzl~Ssung (etwa 22 bis 45 ?/0 des Bettvolumens) oder yon 50 ml zweifach konzentrierter L6sung (etwa 7 ?/0 Salz) als optimal. Bei den Trennversuchen mit organischen Testsubstanzen wurden einheitlich 50 ml SalzI~Ssung verwendet. Elutionsvolumen Zum Eluieren aufgegebener Proben wird, wie oben beschrieben, bei Retardions~iulen nur destilliertes Wasser ben/Stigt, falls es sich nicht um H + handelt. Welches Elutionsvolumen ist erforderlich, um die Komponenten yon 50 ml Salzl/Ssung aus den S~iulen zu waschen? Zur Kl~irung dieser sehr wichtigen Frage wurden mehrere Versuche angestellt. Nach Aufgabe yon 50 ml SalzlSsung + Glycin wurden steigende Mengen destillierten Wassers (Vorlauf ftir den n~ichsten Versuch) zugesetzt und im folgenden Versuch die Menge der anorganischen Ionen bestimmt, die in der Glycinfraktion verblieben waren. Untersucht wurden nut CI-, Mg ++, Ca++ und SO4--. Die Ergebnisse eines Modellversuches zeigt Tabelle I. TabeIle 1 Der Einflug des Elutionsvolumens auf die Entsalzung In der Glycinfraktion verbliebene Menge in % der aufgegebenen Konzentrationen Cl- Mg+ + Ca+ + S0?~ H. SChAEFer, Je gr6t~er also das Elutionsvolumen ist, um so weniger anorganische Ionen werden in der organischen Fraktion des n~ichsten Versuches gefunden. Das gilt aber nur his etwa 5 1 Votumen bei der verwendeten Zweis~iulenkombination. Zwis&en 5 und 6 1 steigt die Ionenmenge wieder erhebli& an, der Prozef~ wird wieder rii&g~ingig gemacht. In der Folge wurden die S~iulenjeweils mit 4 bis 5 1Wasser dur&gespiilt. In einer Reihe sp~iterer Routineversu&e ergaben sich folgende Entsalzungsgrade (Tab. 2). Tabelle 2 Durchschnittswerte mehrerer Entsalzungsversuche.Vorlauf: durchschnittlich 4 1 Wasser. Probe: 50 ml Salzt&ung. Zweisiiulenkombination Ion CISO4-Mg++ C~+ + ZVaehrslud&eer Das Gleichgewicht der S~iulen kann dur& iibergrot~e Elutionsvolumina gest~Srt werden. Do& kSnnen auch Mikroorganismen das quantitative Wiederauffinden der Testsubstanzen beeintr~i&tigen. Wenn Griinalgen oder Pilze in den S~iulen auftraten, wurden 20 bis 200 ml n-HC1 in die S~iulen gegeben. Nach mehrstiindigem Stehenlassen wurde mit mindestens 3 his 4 1 Wasser nachgewaschen und dann ein geringer r3berschutg an n-NaOH zugesetzt, wodurch die festadsorbierten H-Ionen neutralisiert wurden. Das dabei gebildete NaC1 und der t21bers&ug der Base k6nnen dann dur& weiteren Zusatz yon Wasser entfernt werden. Beim Aufgeben der Base f~/rbt sich das Harz dunkler. Dutch dieses chemische Regenerieren werden auch m6gli&e, an der Spitze der S~iulen vorhandene Nieders&l~ige geR5st. Nach diesem Vorgang miissen die S~iulen mit mindestens 3 Salz-Wasser-Zyklen behandelt werden, um wieder in den Gleichgewichtszustand zu kommen. Das Wa&stum yon Griinalgen wurde in der Folge dur& Umkleiden der S~iulen mit schwarzem Papier hintangehalten. Die Anwendung yon 96 ?/0 F~thanot erwies sich als weniger geeignet, well dabei Gasbl~ischen in der S~iule auftraten, die ein Zurii&waschen und mehrmalige SalzWasser-Zyklen notwendig ma&ten. Andere Mittel gegen das Aufkommen yon Mikroorganismen wurden noch nicht getestet. Wenn na& mehreren Salz-Wasser-Zyklen die Gipfel einer gut abtrennbaren Substanz und yon Chlorid no& zu nahe beieinanderliegen oder wenn die Kurven anomales Verhalten zeigen, miissen die S~iulen neugepa&t werden. In dem herausgenommehen Harz kann man dann h~iufig Verklumpungen feststellen, die mechanisch zu beseitigen sin& Nach der Neupa&ung empfiehlt es si&, die S~iulen einigen Zyklen zu unterwerfen, um eine vo]ist~indige Sedimentierung zu bewirken. DIE T R E N N U N G DER A N O R G A N I S C H E N I O N E N Nach HATCH et al. (1957) entspricht die Selektivit~it von Retardion fiir anorganis&e Ionen derjenigen der entsprechenden Ionenaustauscher. Die Setektivit~it ?tir die meisten der bier vorkommenden Ionen wurde yon obigen Autoren bereits untersucht. Uns interessierte nur, an welcher Stelle die Ionen unserer SalzlSsung die S~iuleverlassen. X CINoK-f Mg Ca I I GLYCIN 50O moo 1~06 ....... 5No- ....... ml DURCHLAUF ~5-'0-0-....... 3-~05--35'00 Abb. 3: Schema der Trennung yon anorganischen Ionen. Die Glycinfraktion liegt zwischen 120 und 270 ml. Durchflut~geschwindigkeit:60 ml/h. Zweis~iulenkombination Aus orientierenden Versuchen wurde die schematische Abbildung 3 zusammengestellt. Ein groger Tell des Sulfates, vorwiegend als Kaliumsulfat erscheinend, f~illt in die Glycinfraktion. Der Gipfel yon Na+ folgt unmittelbar dem yon K +. Chlorid, in der Abbildung zuletzt wegen der niedrigen Konzentration nicht mehr erkennbar, setzt sich in sehr geringer Menge bis zum Ende der graphischen Darstellung fo~t und folgt der Kurve yon Mg ++ und Ca ++. Die Erdalkaliionen werden in ihrer Hauptmasse sehr deuttich yon den iibrigen Ionen abgetrennt, nur ein sehr geringer Teil verlaul~ (lurch die vorderen Fraktionen. Dies ist in der Abbildung nicht vennerkt, weil die Kurve yon der Nullinie kaum abweicht. Sie verlaufen in sehr langgestreckten Gipfeln, deren Maxima kaum identifizierbar sin& NH4 + und COa-- beziehungsweise HCO3- erscheinen zum Teil noch in der ,,organischen Fraktion" (Abb. 4). Der Gipfel der Carbonate und Bicarbonate f~illt mit dem yon Sulfat fast zusammen. In der ,,organischen Fraktion" waren Bors~iure und Bromid qualitativ nicht nachweisbar. Nach HATCH et al. (1957) erscheinen Bromsalze auch erst nach den Alkalichloriden. Strontium, das im Meerwasser in geringer Konzentration vorkommt, war nicht in unserer Salz16sung vorhanden. Nach der Selektivit~tsreihe der Ionen im Austauschverfahren diirflcen die Sr ++ erst sehr s i l t aus den S~iulen auslaufen. Die pH-Werte des Eluates folgen den Kurven der entsprechenden Ionen. Die gemessenen Maxima lagen bei p H 9 bis 10. Die starke Verz6gerung besonders der Erdalkali bedingt den grogen Verbrauch an Wasser zur Elution. Es wurde daher versucht, sie in Komplexe zu iiberfiihren, um dadurch eventuell eine s&nellere Elution zu erreichen. Nachdem Gtycin die S~ulen vertassen hatte, wurde AeDTE im Uberschuf~ mit einem Ammoniak-Ammonium&loridPuffer in die S2iulen eingespiilt. Die Komplexbildung war aber sehr unvollst~indig, da in der S~iule eine Auftrennung des AeDTE-Puffer-Gemisches eintrat und sich dadurch f ~ / , i HCO# NH~ 1 ,/'*". " f 200 t,,, t7 ' \ , / 300 DURCHLAUF in ml N a l H P O , ' KH2.PO~, \~ , 150 200 250 DURCHLAUFin ml el " A gm%l , ".. " ',, 1 ,,\. 400 das Gleichgewicht der Reaktion vers&ob. AeDTE wanderte schneller als der Puffer. Um gtinstige Reaktionsbedingungen ?iir die Komplexbildung in der ganzen S~iule zu schaffen, miiigte mit der Zugabe des Puffers wesentlich frtiher begonnen werden. Der dabei entstehende Aufwand an Chemikalien und Arbeitszeit wiirde aber, selbst wenn die Erdatkali friiher auslaufen sollten, einige wesentliche Vorteile des Ionenverz6gerungsverfahrens aufheben. Weitere Untersuchungen in dieser Richtung wurden folglich unterlassen. Die Lage yon anorganischen Phosphaten zeigt die Abbildung 5. Ihre Hauptmenge erscheint in der uns interessierenden ,,organischen Fraktion" zwischen 120 und 270 mI Durchlauf. ELUTIONSKURVEN UND AUSBEUTE VON ORGANISCHEN TESTSUBSTANZEN In diesem Abschnitt wird die Trennung einer gr61~eren Zahl von zugesetzten organischen Verbindungen yon den Salzen beschrieben und ihre Ausbeute mitgeteilt. Die Substanzen wurden in den angegebenen Mengen in 50 ml der bisher verwendeten Salz16sung geR5st. Da Glycin yon den Alkalichloriden sehr gut abtrennbar ist, und da die Chloridkurve kurz hinter dem er?olgten Auslaufen yon Glycin stark ansteigt, wurde bei Ausbeuteversuchen immer der gesamte Glycin-Fraktionsbereich, also yon 120 bis 270 ml Durchlauf, untersucht, zuweilen, etwa bei den Kohlenhydraten, bereits ab 80 ml. Dieser Arbeitsweise liegt die Absicht zugrunde, den Wiedergewinnungsgrad in einer far alle Testsubstanzen einheitlichen, gut fixierten Fraktion zu untersuchen, wetche noch optimal entsalzt werden kann. Der Grad der Uberschneidung der Kurven der Testsubstanzen und der Chloride sowie die Entfernung der Gipfel beider Kurven voneinander zeigen bereits in der graphischen Darstellung, ob eine giinstige Abtrennung m6glich ist. Dies wird durch die quantitativen Aussagen der Ausbeuteanalysen in exakterer Weise ilberpriift. Da von Versuch zu Versuch Ieichte Schwankungen im Verlauf der Chloridkurve auftreten ktSnnen, wurde f~r alle Abbildungen eine Kurve verwendet, die sich aus den Durchschnittswerten yon 12 Versuchen zusammensetzt. Als Ordinate werden immer die reinen Mdgwerte (Extinktionen oder Titrationswerte) ohne Umrechnung auf Molarit~it oder Normalit~it angegeben. In einigen F~illen scheinen organische Substanzen welter in die Chloridkurve einzudringen, obwohl die Ausbeuteanalyse eine quantitative Abtrennung ergibt. In diesen F~illen ist es m~Sglich, daf~ die erscheinenden Salze einen st6renden Einflui~ auf die Bestimmungsmethode hatten. Der Salzfehter konnte nicht in allen F~illen bestimmt und korrigiert werden. Er wurde jedo& in jeder Ausbeuteanalyse beriicksichtigt. Der Durchlauf einer 50 ml Salzl/Ssungsprobe ohne Zusatz yon organischen Substanzen wurde auf sttSrende Stoffe untersucht. Die KMnO4-Reaktion war leicht positiv. Die Ninhydrinreaktion wurde nur sehr schwa& beeinflutgt, es trat eine Extinktionserniedrigung bis zu 0,04 Extinktionseinheiten gegeniiber einer Blindprobe ohne S~iulen H. SC~ArF~R material auf. Die Nelsonbestimmung der Kohlenhydrate zeigte unter denselben Bedingungen eine s&wa&e Extinktionserh6hung bis zu 0,07 Extinktionseinheiten. Von jeder Testsubstanz konnten nur eine oder wenige Ausbeuteanalysen gema&t werden. Diese zeigen 5edenfalls an, ob die zugesetzten Substanzen quantitativ wiedergefunden werden oder nicht. Da Parallelversu&e in den meisten F~illen ann~ihernd -1,2 , ~ GLYCIN TAURIN '1,0 / 1 L i0.~ r t r 0, ~ 0~ 0, J k t[ / > ., / t t 2,..x 250 1 o- -o,300 DURCHLAUF in mi 150 200 250 300 Abb. 6: Elutionskurven yon Aminos~iuren und verwandten Verbindungen. VorI~iufe: 4 bis 5 1H20. Proben: 50 ml SalzliSsung+ 2 bis 6 mg Substanz. Dur&fluggeschwindigkeit: 60 ml/h. Zweis~iulenkombination. o o Testsubstanz, ?. . . . . . . Chlorid gleiche Ergebnisse brachten, k~Snnte die Menge der Verbindungen, die nicht quantitativ in der ,,organischen Fraktion" wiedergefunden wurde, mit einem Korrektions?aktor versehen werden. Ein solcher Faktor wird gegebenenfalls in den Tabellen vorgeschlagen, er miiflte abet do& no& dur& eine gr/Sflere Zahl yon Versu&en best;itigt werden. Aminosliuren und verwandte Verbindungen Typische Elutionskurven werden in der Abbiidung 6 dargestellt. Die Elutionskurven yon Cystin, Glutamins~iure, Leucin, Alanin, fl-Alanin, Serin, Threonin, a-Aminobutters~ure, Valin, Prolin, Oxyprolin, Ornithin sowie yon Kreatin entsprechen der yon Glycin. Die Kurven yon Lysin und Arginin zeigen einen ~ihnlichen Verlauf wie die yon Histidin, sie erstrecken sich mehr oder weniger welt in den Chloridgipfel hinein. Tabelle 3 zeigt, welcher Prozentsatz der aufgegebenen Menge der Aminos~iuren in der Fraktion 120 bis 270 ml wiedergefunden wurde. Tabel]e 3 Ausbeuteanalysen yon Aminos~iuren und verwandten Verbindungen Die meisten Aminos~iuren werden zwischen 95 und 100 0/0, also quantitativ, wiedergefunden. Die Ausbeute einiger Aminos~iuren und verwandter Verbindungen ist wesentlich geringer. Dementsprechend iiberschneiden sich ihre Elutionskurven auch mit der Chloridkurve mehr oder weniger stark. Kohlenhydrate Zwei typische Elutionskurven sind in Abbildung 7 wiedergegeben. Die Etutionskurven yon Arabinose, Xylose, Fructose, Sorbose, Mannose, Galaktose und Saccharose stimmen mit der yon Glucose iiberein. Die Kurve yon Lactose ist welter nach vorne verlagert. Die Kurve des Trisaccharids Raffinose beginnt wie die yon Lactose, endet aber wie die yon Glucose. Die Elutionskurven der Zuckeralkohole Mannit und Sorbit gleichen der yon Raffinose. Glycin Glutamins~iure Leucin Atanin fi-Alanin Serin Threonin Valin Prolin Oxyprolin Kreatin Lysin Histidin Arginin Glutamin Asparagins~ure Histamln LACTOSE 1,( ok 100 150 200 250 300 I00 DURCHLAUF in m[ oT - I ~ t - / -o-e~? 150 200 250 300 i j' /,~ t ', 1o. ! " , . . ! I t [0~ASCORBINSAURE , 0,2 12 / \ / t50 \ ?. 200 * , ~ 2 DURCHLAUF in ml Abb.8 250 300 350 150 200 250 300 350 DURCHLAUF in m{ Abb. 9 B e m e r k e n s w e r t ist, dat~ die E l u t i o n s k u r v e n der Z u & e r gegeniiber d e n e n der Aminos~iuren m e h r nach links verschoben sind, die Z u & e r l a u f e n also friiher aus der S~iule aus. D a r a u s ist a u f eine q u a n t i t a t i v e A u s b e u t e zu schliegen, was y o n den Ergebnissen der Tabelle 4 best~itigt wird. K o r r e k t i o n s f a k t o r e n eriibrigen si&. Die Elutionskurve yon Glucosamin (Abb. 8) tiberschneidet sich sehr stark mit dem ansteigenden gering ist. F_hnliches gilt, wenn auch nicht in so starkem Maf~e, fiir Ascorbins~iure (Abb. 9). Tabelle 4 Ausbeuteanalysen von Kohtenhydraten. Fraktion aufgefangen zwischen 80 bis 270 ml Durchlauf cosamin und Ascorbins~iure quantitativ. Es ist unerheblich, ob 0,4 oder 5 mg zugesetzt w o r d e n sind. Ausbeuteanalysen yon organischen Phosphatverbindungen. Fraktionen aufgefangen zwischen 80 und 270 ml OrganischePhosphatverbindungen Tabelle 5 Versuche Typische Elutionskurven bringt die Abbildung 10. Die Elutionskurven yon Glucose-l-phosphat und Fructose-6-phosphat sind der yon Glucose-6-phosphat und damit auch der yon Glucose ghnlich. Fructose-l,6-diphosphat zeigte hingegen eine lange Schwanzbildung bis in den Gipfel der Chloride hinein. Von Glycerophosphat wurde keine Elutionskurve bearbeitet. Ausbeuteanalysen sind in Tabelle 5 wiedergegeben. ocos 6,H PH 1 FRuctosOEPHOSPH t t' .1 :.. t t , 4to.o, l / ~tJ b??[~ \ \ DURCHLAUF in m! , / J !i '4~ ~t ~I \ \ Ausnahme yon Fructosediphosphat, wo die Ausbeuten st~irker schwankten. Organische S~iuren Tabelle 6 Ausbeuteanalysen yon organischen S~uren. Fraktionen aufgefangen zwischen 120 und 270 ml Organische S~iuren Versuche vorgelegt Brenztraubens~iure Oxals~iure Weinsiiure Milchsiiure (Ca-Salz) Zitronens~iure Einige Elutionskurven sind in Abbildung 11 gezeichnet. Die Kurven veriaufen sehr unterschiedlich. Sie beginnen fast alle an demselben Punkt, jedoch variiert das !3berschneiden mit der Chloridkurve sehr stark. Es ist daher anzunehmen, daf~ ihre Ausbeute in der ,,organischen Fraktion" sehr unterschiedlich ist, was auch die Tabelle 6 best~itigt. OXALSAURE . ?o0,~s o,3 -0,2 ? ?o,+ ~ y - ~ ' - - r? "_l_*+_'_~;e+ I r /// 1 I ~ '% ' \" , +, I--+ z MILCHS,~URE WEINSAURE ""+ 2", 1 I ' , ' . ", ? ./ "X 1:' \ ,t8? \ , : I , 2 / +' : - , ; 1 " ',, s .4 2 +c ?+ Z d 150 200 250 300 350 150 DURCHLAUF in mt Die Elutionskurven yon Milchs~iure und Weins~iure zeigen deutlich, dai~ der grSt~te Teil der aufgegebenen Menge in der aufgefangenen ,organischen Fraktion" vorliegt. Bei Brenztraubens~iure und Oxals~iure weisen die Kurven jedoch auf eine noch geringere Ausbeute hin. Harnstoff ~ber das Auftreten yon Harnstoff im Durchlauf der Retardions~iulen wurde nur ein Testversuch mit qualitativem Nachweis mlttels Urease durchgef[ihrt. Harnstoff war nachweisbar zwischen 170 und 290 ml mit einem Gipfel bei 215 ml. Die Hauptmenge yon Harnstoff mtif~te also in der ,,organischen Fraktion" wiederzufinden sein. Gelbstoffe Ein von Herrn Professor KALLE(Hamburg) zur Verfiigung gestelltes GelbstoffKonzentrat (Melanoidin) wurde mit 50 ml Salzl6sung verdtinnt und auf die Zweis~/ulenkombination gegeben. Die Gelbstoffe waren im Eluat nut schwa& nachweisbar, doch war der Gipfel kurz hinter dem yon Glycin erkennbar. Die Kurve lief vor dem Chloridgipfel aus. An der Spitze der ersten S~iuletrat eine sehr starke, dunkle F~irbung auf, die mit Wasser nicht entfernt werden konnte. Offenbar wurde der Gelbstoff in zwei Komponenten zerlegt, yon denen die eine stark adsorbiert wurde. Mit Retardion kann der Gelbstoff also aus einer Salzl6sung entfernt: werden, nut wird dabei die Hauptmenge irreversibel an das Harz adsorbiert. ARBEITSANLEITUNG Ftir in der S~iulenchromatographie Ungetibtere soll eine kurze Vorschrii~ fiir die Durchftihrung der Versuche mit Retardion gegeben werden. Das Packen der S~iulen wurde bereits im Abschnitt ,,Allgemeine Methoden" behandelt. Zu Beginn der Versuche muf~ das Wasser, das eventuell in dem toten Raum unter den S~iulen sowie tiber dem Harz der zweiten S~iulesteht, entfernt werden. Sonst k6nnte eine Verdfinnung des Eluates und Verschmierung der Fraktionen eintreten. Die obere Schicht des Harzes der zweiten S~iule soll nur einen Wasserfilm behalten. Zu diesem Zweck bew~ihrt sich das Anbringen eines Ventils (Glasrohr mit Schraubklemme) in einer zweiten Bohrung des Stopfens. Damit kann der Wasserstand dann reguliert werden. Die S~iulen werden auf einen Durchlauf yon 60 ml/h (bei Anwendung der Abmessungen unserer bew~ihrten Zweis~iulenkombination) eingestellt. Nachdem das iiberstehende Wasser in der ersten S~ule in das Harz eingesickert ist, wird sofort mit grof~er Sorgfalt die Probe (50-100 ml) aufgebracht, ohne dat~ dabei die obere Harzschicht aufgewirbelt wird. Nach Eindringen der Probe wird die S~iulenwand vorsichtig mit wenigen ml Wasser abgespritzt und nach Eindringen einige weitere ml Wasser zugegeben und das Wasserreservoir angeschlossen. Dabei ist wieder die Durchfluf~geschwindigkeit zu priifen. Nach 80 beziehungsweise 120 ml Durchlauf einschliet~lich Analysenprobe werden die S~iulen entweder an einen Fraktionssammler oder an ein Auffanggef~il~ angeschlossen und das gewiinschte Volumen zwecks weiterer Analyse aufgefangen. Dana& kann die Durchflut~ges&windigkeit derart erh~Sht werden, dat~ bis zum Beginn des n~ichsten Versuches die erforderliche Sptilmenge yon 4 bis 5 1Wasser durchgelaufen ist. Das kann fiber Nacht geschehen. Man kann dann auch jede S~iule einzeln an ein Wasserreservoir anschlief~enund pro S~iule2 bis 2,5 1Wasser durchflief~en lassen. Es ist sorgf~iltig darauf zu achten, daf~ die S~iulen niemals trockenlaufen, da sonst der zeitraubende Prozef~ des Zurtickwaschens mit anschlief~ender mehrmaliger Behandlung mit SalzltSsung und Wasser erfolgen mut~. Weitere Einfiihrungen in den Gebrauch yon Retardion 11A8 beziehungsweise AG 11A8 geben die Werksbroschiiren der Herstellerfirmen: ,,ION RETARDATION"und BIO RAP, TECHN.BULL.(siehe zitierte Literatur). DISKUSSION UND SCHLUSSBETRACHTUNG Mit dem Ionenverz~igerungsverfahren ist eine recht gute Abtrennung organis&er Substanzen yon einer gr~igerenMenge vers&iedener Salze m~iglich.Aus der organis&en Fraktion werden insgesamt mehr als 90% der anorganis&en Komponenten dur& eine einmalige S~iulenoperation entfernt. Das Volumen der ,organischen" L~Ssungist dabei yon 50 auf 190 ml (bei Eins&lug der Kohtenhydrate) angestiegen. Diese Menge l~igt si& miihelos durch einen Rotationsverdampfer auf ein gewiins&tes Mag reduzieren. Will man die Restsalze au& no& entfernen, dann kann das Ionenaustaus&verfahren zus~itzlich eingesetzt werden. Dabei wiirde h6&stens 1/t0 der Menge an Austaus&er ben6tigt, die bei der alleinigen Anwendung des Ionenaustauschverfahrens zur Entsalzung notwendig w~ire. Das kombinierte Vollentsalzungsverfahren erspart viel Arbeitszeit und vor allem gr6gere Volumina von &emis&en Elutionsmitteln. Bei dem kombinierten Vollentsalzungsverfahren kann man die Kationen- und Anionenaustaus&s~iulen direkt an die Retardions~iulen zwis&en 80 und 270 ml Auslauf (bei Verwendung der in dieser Arbeit geschilderten S~ulenabmessungen) ans&liegen und somit die verschiedenen Substanzgruppen in einem Arbeitsgang trennen. Eine sol&e Vollentsalzung, wie ja auch die partMle Salzentfernung dur& Retardion, ben&igt nur sehr wenig eigentli&e Arbeitszeit, da die einzelnen Schritte in wenigen Minuten durchfilhrbar sind und ihr zeltlicher Einsatz im voraus berechnet werden kann. Eine Hilfskraflc kann bei Reihenuntersuchungen bequem eine gr6tgere Anzahl yon S~iulenkombinationenbedienen. Die Anwendung yon Retardion zur weitgehenden Entsalzung ist im Routinebetrieb weir billiger als das Ionenaustaus&verfahren, da keine Chemikalien zur Elution und zum Regenerieren notwendig sind. Uberdies herrscht in den Retardions~iulen ein neutrales Milieu, so dat~ Ver~inderungenyon Substanzen kaum zu beftir&ten sin& Ein besonderer Vorteil ist die gute Abtrennung der Erdalkaliionen, die sich bei vMen Analysen, zum Beispiel wenn alkalis&es Milieu verlangt wird, st6rend bemerkbar ma&en. Auch dadurch werden bei Verwenden yon kleinen Ionenaustauschers~iulen zur Restentsalzung wieder Chemikalien eingespart, da die Erdalkaliionen normalerweise sehr stark an die Kationenaustaus&&rgebunden werden. Die Ausbeuteanalysen zeigen, dat~ ni&t alle organische Verbindungen in der ,organischen Fraktion", also optimal yon den Chloriden abgetrennt, wiedergefunden werden. Das bedeutet, dab es bei der Entsalzung mit Retardion ni&t m~Sgti&ist, eine quantitative Gesamtbestimmung aller organischen Substanzen dur&zufiihren, die sich in einer gegebenen Satzl6sung befinden, etwa durch die Bestimmung des Gesamtkohlenstoffs, wie sie in der Meeres&emie iiblich ist. I~berdies ist eine geringe Abgabe yon Sgulenmaterial immer zu befiirchten, wenn mit synthetis&en Harzen gearbeitet wird. Die Korrektionsfaktoren, die far einige schlecht abtrennbare Substanzen vorgeschlagen worden sind, diirf~ennoch problematisch sein. Es bedarf noch einer grSBeren Zahl yon Ausbeuteuntersuchungen, um die Streubreite der Ergebnisse exakter zu erfassen. Das war im Rahmen dieser Untersuchungen nicht mSglich. ParalMversuche mit denselben Substanzen einerseits (die grSBeren Streuungen bei Ascorbins~iure und Fructosediphosphat kSnnen auBer acht gelassen werden, da es si& um labile Verbindungen handdt) und die nahezu iibereinstimmenden Ergebnisse der Ausbeute der Kohlenhydrate beziehungsweiseder meisten Aminos~iurenandererseits erlauben jedo& die Feststellung, dab die Streubreite sehr gering ist. Sie ist wahrscheinlich dutch die Fehlergrenzen der angewandten Bestimmungsmethoden und dur& unkontrollierte Einfliisse yon S~iulensubstanzenoder Salzen bedingt. Ein Nachteil des IonenverzSgerungsverfahrens ist die s&lechte Abtrennung der Sulfationen. Ihre restli&e Entfernung gelingt aber an Anionenaustauschern. Will man bei der Restentsalzung nut die Sulfationen entfernen und stSrt die geringe Chloridmenge nicht, dann kann man dies auch dur& Extrahieren der organis&en Substanzen mit 70- his 80?/0igem Athanol errei&en, falls die organischen Substanzen darin gut 15stich sin& Die Sulfate liegen in der ,,organis&en Fraktion" ja vorwiegend als Alkalisulfate vor, die in hSherprozentigem Athanol nahezu unlSslichsind. Das teitet iiber zu einem Phiinomen, welches HATCHet al. (1957) schon erw~ihnt haben. Diese Autoren fanden, dab bei Aufgabe einer LSsung yon MgCI2 und NH4Br eine Umwandlung der Salze (Metathesis) in NHaC1 und MgBr~ eintrat. Eine ~ihnli&e Metathesis konnte i& in meinen Versuchen beoba&ten: Magnesium l~iuf~als Chlorid aus, und das als MgSOa zugesetzte Sulfat wird zum Alkalisulfat. Die Anwendung von Retardion diirfte in der Hydrobiologie yon Interesse sein. Wie in einem friiheren Abschnitt gezeigt wurde, erscheint ein gewisser Anteil einer zugesetzten Gdbstoffmenge in der ,,organis&en Fraktion". Die weitaus grSBte Menge aber wird im oberen Tell der Retardions~iule adsorbiert. Sie kann nicht dur& Wasser ausgewas&en werden. Da die Gelbstoffe vor allem bei starker Konzentrierung des zu untersu&enden Wassers vide Analysen erhebli& st6ren, kSnnte wenigstens ein grot~er Teil yon ihnen dur& Passage dutch eine sehr kleine Retardionsgule yon wenigen ml aus dem Wasser entfernt werden. Dem zu untersuchenden Wasser mtigte dann lediglich etwas destilliertes Wasser nachgegeben werden, um andere, iei&t adsorbierte organis&e Substanzen zu desorbieren. Desgleichen w~ire Retardion zur weitgehenden Entsalzung in der Hydrochemie geeignet, .weil es die Erdalkalisalze sehr stark adsorbiert. Auf Grund der geringen Salzkonzentration kSnnte SiiBwasser sehr stark eingeengt und dann durch Retardions,iulen ges&ickt werden, wobei eine sehr gute Abtrennung der gdSsten organis&en Stoffe yon den Erdatkalisalzen erfolgen wiirde. Versuche in dieser Ri&tung wurden noch ni&t durchgeffihrt. Mit Hilfe des geschilderten Verfahrens ist es ferner mSglich, die Isolierung und Bestimmung yon gelSsten organlschen Substanzen dur&zufiihren, die yon marinen, in Kultur gehaltenen Organismen an das salzreiche Medium abgegeben werden. Au& in der Biochemie kann Retardion eingesetzt werden, wenn es gilt, in Spuren vorkommende Stoffe yon einer salzrei&en Lgsung abzutrennen. Es sind Versuche im Gange, das IonenverzSgerungsverfahren in der Analyse der gelSsten organischen Substanzen im Meerwasser einzusetzen. Durch entsprechend gr~Si~ere S~iuten sotl mit Retardion die Hauptentsalzung durchgefiihrt werden. Die Restentsalzung erfoigt dann entweder fiber die weiter oben geschilderte Zweisiiulenkombination mit angeschlossenen kleinen Ionenaustauschers~iulen oder allein dutch entsprechend gr~5tgere Ionenaustauschers~iulen. Uber die Ergebnisse wird in sp~iteren Arbeiten berichtet werden. ZUSAMMENFASSUNG Dem Herrn Direktor der BiologlsdaenAnstalt Helgoland danke ida fiir einen Arbeitsplatz und stetes Interesse. Besonderer Dank gebiihrt Herrn Dr. AuglC~ fiir seine Unterstiitzung. Herr Dr. GRUBUOFEr~YOreSERVA-Entwi&Iungslabor hat mir in dankenswerter Weise den Rat zur Benutzung yon Retardlon 11A8 als Entsalzungsmi~teI gegeben. Herrn Prof. Dr. KALLE,Hamburg, bin ida filr das grot~e Interesse, das er meiner Arbeit entgegenbradate, zu Dank verpflichtet. ZITIERTE LITERATUR BIO-I~AD LABS, 1963. Teda. Bull. 113. HATCH,M. J., DILLOr%J. A. & SMIT~,H. B., 1957. Preparation and use of snake-cage polyelectrolytes. Industr. Engng Chem. 49, 1812-I819. Die Arbeit yon HERTLEIN & KILGORE (i963) konnte im Original noch nicht eingesehen werden. 1. Das Arbeiten mit dem Ionenverz6gerungsverfahren wird eingehend beschrieben . 2. Die optimalen Bedingungen fiir die Trennung organischer Testsubstanzen yon anorganischen Salzen bei Raumtemperatur sind: zwei hintereinandergeschaltete S~ulen mit einem Gesamtvolumen yon 225 ml Retardion 11A8; 50 bis 100 ml Analysenprobe einer 3,Sprozentigen oder 50 ml einer 7prozentigen Salzl~Ssung; 60 ml/h Durchflui~geschwindigkeit; 4 bis 5 1 Wasser zum Etuieren und Regenerier e n d e r S~iulen . 3. Aus der organischen Fraktion werden an zugesetzten Ionen entfernt : C1 - 96 , 2o /0; SO4 -- 63 , 40 /0; Mg ++ 97 , 70 /0; Ca ++ 96 ,80/o. 4. Es werden Mat~nahmen zur Wiederherstellung yon gest~rtem Gleichgewicht der Sgulen beschrieben . 5. Mit Retardion 11A8 l~ it~t sich ein Salzgemisch in seine einzelnen Komponenten zerlegen. Die Reihenfolge der untersuchten Ionen im S~iuleneluat ist : PO4 ---, COa-- und HCOa-, SO4 --, CI-, Br-; NH4 +, K + , N a +, Mg ++, Ca ++. Die Abtrennung der Erdalkali ist besonders scharf . 6. Die Elutionskurven yon vielen Aminos~iuren und verwandten Verbindungen, Kohlenhydraten, anorganischen und organischen Phosphatverbindungen, organischen S~iuren, Harnstoff und Gelbstoff werden beschrieben . 7. Der Prozentsatz des Wiederauffindens zugesetzter organischer Testsubstanzen, die yon Salzen getrennt werden, betr~igt 95 bis 100 ftir die meisten Aminosiiuren, Kreatin, Zu&er, Zu&eratkohole und ftir einige Phosphors~iureester. Die Ausbeute yon Asparagins~iure und basischen Aminos~iuren, Histamin, Glucosamin, Glucosediphosphat und organischen S~uren ist geringer . 8. Die Vor- und Nachteile sowie einige M~ Sglichkeiten der Anwendung des Ionenverz/Sgerungsverfahrens mit Retardion 11A8 in der Hydrobiologie, Biochemie und Meeresbiologie werden diskutiert . - - & DILLON, j'. A. , 1963 . Acid retardation . Industr. Engng Chem. Process Design Dev . 2 , 253 - 263 . - - & SMITH , H. B. , 1961 . Use of snake-cage polyelectrolytes for purifying glycerine . J. Am. Oil Chem. Soc . 88 , 470 - 473 . I-~ERTLEIN , B. C. & KILGORE , W. W. , 1963 . Uronic acid metabolism of Pseudomonas syringiae . Paper at Am. Soc. of Microbiol ., Stanford, Calif. (zit. nach Bio-Rad Labs , Tech. Bull.). HINSBERG , K. & LANO , K. , 1957 . Medizinische Chemie fiir den klinischen und theoretischen Gebrauch. 3 . Aufl . Urban & Schwarzenberg, Miinchen, 1149 pp. ION RETARDATION , 1957 . In: Tech. Service Dev. Bull., Dow Chem . Co., Midland , Mich. KALLE , K. , 1934 . Meereskundliche chemische Untersuchungen mit Hilfe des Zeiss'schen PulfrichPhotometers. 3 . Methodische Untersuchung der Phosphorgehattsbestimmung..~tnnln Hydrogr. Berl . 62 , 65 - 74 , 95 - i02 . - - 1956 . Chemisch-hydrographische Untersuchungen in der inneren Dentschen Bucht . Dt. hydrogr. Z. 9 , 55 - 65 . M~RcK , E., AG , DAR;~STADT, O. 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Heinz Schaefer. Beiträge zur Entsalzung mit Retardion 11A8, Helgoland Marine Research, 301, DOI: 10.1007/BF01612378