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SiloxaneDisiloxanHexamethyldisiloxan ein di SiloxanOctamethyltrisiloxan ein tri SiloxanDecamethylcyclopentasiloxan ein cyclisches SiloxanSiloxane sind chemische Verbindungen mit der allgemeinen Formel R3Si O SiR2 n O SiR3 wobei R Wasserstoffatome oder Alkylgruppen sein konnen 1 Im Gegensatz zu den Silanen sind die Siliciumatome nicht untereinander sondern durch genau ein Sauerstoffatom mit ihrem benachbarten Siliciumatom verknupft Si O Si Siloxane mit R CH3 heissen Polydimethylsiloxane Oligomere oder polymere Organosiloxane Siloxane mit R H heissen Silikone 2 Sie besitzen lange Si O Hauptketten und sind je nach molarer Masse und vernetzung zahflussig oder dauerelastisch Sind sie flussig heissen sie auch Silikonole Inhaltsverzeichnis 1 Verwendung 2 Industrielle Herstellung 3 Siloxane in Klar und Deponiegas 3 1 Aktivkohleadsorption 3 2 Absorption 3 3 Tieftemperaturkuhlung 4 Nebenwirkungen von Siloxanen 5 Benennung 6 Literatur 7 Siehe auch 8 Weblinks 9 EinzelnachweiseVerwendung BearbeitenSiloxane meist als Polydimethylsiloxane finden unter anderem in Reinigungsmitteln Kosmetika Deodoranten Seifen und Waschmitteln Verwendung Im Bereich der Bauwerksabdichtung werden die hydrophoben Eigenschaften 3 genutzt In der Industrie finden Siloxane Silikonole als Entschaumer Anwendung aber auch bei der Gefriertrocknung als Kaltetrager Besondere Bekanntheit und Bedeutung haben hohermolekulare Siloxane die sogenannten Silikone Industrielle Herstellung BearbeitenSiloxane konnen auf verschiedene Art und Weisen hergestellt werden Die Autoren des Werkes Winnacker Kuchler Chemische Technik fuhren als wichtigste Herstellungsweisen folgende Methoden an 4 kontinuierliche Hydrolyse von Dimethyldichlorsilan unter Abspaltung von Chlorwasserstoff kontinuierliche Reaktion von Dimethyldichlorsilan mit Methan unter Abspaltung von Chlormethan durch Reaktion von chlorierten Silanen mit Alkoxiden unter Abspaltung von Wasser und einer chlororganischen VerbindungSiloxane in Klar und Deponiegas BearbeitenSiloxane konnen in geringen Konzentrationen im Bereich 10 mg Silicium pro Normkubikmeter in Klar oder Deponiegas vorhanden sein Bei Klargas erfolgt der Siloxaneintrag durch Siedlungs oder Industrieabwasser Auf Deponien geht man eher von einer Zersetzung silikonhaltiger Abfalle in fluchtige Siloxane aus Siloxane werden bei der Verbrennung von Klar und Deponiegas zum Problem da aus dem Rohgas z B im BHKW festes Siliciumdioxid Sand entsteht das zum Verschleiss der bewegten Teile der Anlagen fuhrt Weiss graue Ablagerungen setzten sich auf Maschinenteile ab und werden uber das Ol an alle beweglichen Teile der Maschine transportiert wo sie zu Abrieb fuhren Betroffene Teile sind v a Ventile Zylinderkopfe Turbinenschaufeln Rohrleitungen Vor der Verbrennung in Gasmotoren werden Siloxane heute in der Regel durch Adsorption an Aktivkohle Absorption oder Tieftemperaturkuhlung typischerweise bei Temperaturen unter 25 C zumindest teilweise entfernt Neben diesen Techniken gibt es prinzipiell noch weitere Methoden der Siloxanabscheidung darunter Adsorption mittels Silikagel Aluminiumoxid oder katalytischen Materialien Biofilter und Gaspermeation 5 Ein typischer Grenzwert der meisten Gasmotorenhersteller fur Silicium betragt 5 mg Silicium pro Normkubikmeter Methan Aktivkohleadsorption Bearbeiten Aktivkohle verringert die Siloxankonzentrationen im Rohgas recht vollstandig Werte unter 0 1 mg Silicium pro Normkubikmeter sind typisch 6 Ebenso werden auch die meisten anderen fluchtigen Kohlenwasserstoffe wie BTEX entfernt was nicht unbedingt erforderlich ist In der Tat fuhrt die Anwendung von Aktivkohle bei Deponiegas zu einer relativ schnellen Erschopfung der Beladungskapazitat da nicht nur Siloxane sondern auch eine Vielzahl an fluchtigen Kohlenwasserstoffen adsorbiert Deshalb wird der Aktivkohleadsorption oft ein Trocknungsschritt z B Kondensation bei 5 C vorgeschaltet welcher die relative Feuchte nach Wiederaufheizung des Gases verringert und einen Grossteil der hydrophilen Spurenstoffe im Rohgas vorab entfernen soll Eine Regeneration der Aktivkohle erfolgt in der Regel nicht die verbrauchte Aktivkohle wird mit einer frischen Charge ersetzt Hauptkostenpunkt einer Aktivkohle basierten Siloxanreinigung ist v a der notwendige Austausch der Aktivkohle 7 6 Es werden jedoch auch kommerzielle Adsorptionssysteme angeboten die das Adsorptionsmittel regenerieren Absorption Bearbeiten Eine breite Auswahl verschiedener Waschflussigkeiten wurde untersucht um Siloxane entweder physikalisch oder chemisch aus dem Rohgasstrom zu absorbieren 8 Chemische Absorption also die Zerstorung des Siloxanmolekuls erfolgt prinzipiell bei niedrigen oder hohen pH Werten Da basische Waschflussigkeiten in Verbindung mit dem Kohlenstoffdioxid im Biogas zur Karbonatbildung fuhren kommen jedoch nur Sauren als Absorptionsmittel in Frage Neben der Starke der Saure ist auch eine erhohte Temperatur fur die Siloxanabsorption forderlich Der Umgang mit heissen Sauren ist moglich stellt jedoch eine gewisse Sicherheitsherausforderung dar Physikalische Siloxanabsorption wurde vor allem mit Wasser organischen Losemitteln und Mineralol getestet Siloxane sind i d R hydrophob so dass Wasseradsorption pH 7 keine nennenswerte Abreicherung bewirkt 9 Die Verwendung des sauren Sumpfwassers des Absorbers als Waschflussigkeit kann jedoch sinnvoll sein Erfahrungen mit der Verwendung von Mineralol zeigen eine relativ geringe Reinigungsleistung 10 und ergaben Probleme mit in den Gasmotor eingetragenem Oldampf 6 Tieftemperaturkuhlung Bearbeiten Die Effektivitat der Reinigungsleistung der Tieftemperaturkuhlung hangt von der Kuhltemperatur ab Je hoher die Siloxanbelastung im Rohgas desto besser ist die relative Siliciumabscheidung bei der gewahlten Kuhltemperatur Vor allem das leicht fluchtige Hexamethyldisiloxan L2 welches in hoheren Konzentrationen besonders in Deponiegasen vorhanden ist lasst sich jedoch selbst bei Temperaturen um 40 C nicht signifikant auskondensieren Klargas hingegen enthalt wesentlich hohere Anteile von D4 und D5 Um die Gesamtsiliciumkonzentration zu verringern ist Tieftemperaturkuhlung bei Klargas deshalb effektiver als bei Deponiegas Mit der Temperaturabsenkung verbunden ist auch ein Kondensieren vieler weiterer Stoffe v a Wasser Da das dabei anfallende saure Kondensat mit dem Rohgas kontaktiert wird ist auch von einer gewissen Absorption der Siloxane in das Kondensat auszugehen Nebenwirkungen von Siloxanen BearbeitenAbwasser Bei der Membranfiltration sind Siloxane unerwunscht da sie sich in die Poren der Membran einlagern und zu Fouling fuhren welches durch Ruckspulen und Einsatz von Chemikalien nur bedingt zu entfernen ist 11 Elektromechanische Kontakte Schalter Taster Relais die unter erhohter Belastung stehen konnen durch Siloxane verglasen Dabei werden durch den Lichtbogen die Molekule der Siloxane oberhalb von 1000 C so zerlegt dass SiO2 entsteht und den Kontakt isoliert Bei dieser Art des Versagens spielt auch die Kontamination der Umgebung eine Rolle da beispielsweise in Silikonolen gebundene Siloxane Wanderungsgeschwindigkeiten von 30 50 mm je 1000 h erreichen 12 wobei die Beweglichkeit mit langeren Molekulen abnimmt Daher konnen Reinigungs und Pflegemittel die Siloxane enthalten auf nahegelegene Kontakte indirekt einwirken und ein Versagen bewirken Benennung BearbeitenDie MDTQ Notation ist etabliert 13 M Gruppe CH3 3SiO0 5 D Gruppe CH3 2SiO T Gruppe CH3 SiO1 5 Q Gruppe SiO2Cyclische Siloxane Lineare SiloxaneD3 Hexamethylcyclotrisiloxan MM oder L2 HexamethyldisiloxanD4 Octamethylcyclotetrasiloxan MDM oder L3 OctamethyltrisiloxanD5 Decamethylcyclopentasiloxan MD2M oder L4 DecamethyltetrasiloxanD6 Dodecamethylcyclohexasiloxan MDnM oder PDMS PolydimethylsiloxanNur einfach methylierte Einheiten werden mit einem hochgestellten H gekennzeichnet So steht beispielsweise DH4 fur Tetramethylcyclotetrasiloxan 14 MDHM fur Bis trimethylsiloxy methylsilan 15 und M3TH fur Tris trimethylsiloxy silan 16 17 18 Literatur BearbeitenChristoph Rucker Klaus Kummerer Environmental Chemistry of Organosiloxanes In Chemical Reviews 115 1 2015 S 466 524 doi 10 1021 cr500319v Tarsilla Gerthsen Chemie fur den Maschinenbau 2 Universitatsverlag Karlsruhe Karlsruhe 2008 ISBN 978 3 86644 080 7 6 Polysiloxane SI unter der CC BY NC ND 2 0 DE Lizenz erschienen Download beim VerlagSiehe auch BearbeitenSilane SilazaneWeblinks BearbeitenSiloxane D5 in Drycleaning Applications PDF 34 kB Cyclische SiloxaneEinzelnachweise Bearbeiten Eintrag zu siloxanes In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook S05671 Eintrag zu silicones In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook S05670 Jurgen Weber Volker Hafkesbrink Hrsg Bauwerksabdichtung in der Altbausanierung Verfahren und juristische Betrachtungsweise 4 Auflage Springer Fachmedien Wiesbaden 2016 ISBN 978 3 658 07843 0 10 2 Injektionsstoffe und ihre Wirkungsweise Abschnitt Siloxane Siliconmikroemulsionen W Kaiser R Riedle Silikone In H Harnisch R Steiner K Winnacker Hrsg Winnacker Kuchler Chemische Technologie Organische Technologie I I 4 Auflage Bd 6 Carl Hanser Verlag Munchen 1982 S 830 834 M Ajhar M Travesset S Yuce T Melin Siloxane removal from landfill and digester gas A technology overview In Bioresource Technology 101 2010 S 2913 2923 a b c D Rossol K G Schmelz R Hohmann Siloxane im Faulgas In KA Abwasser Abfall 8 8 2003 E P Wheless Jeffrey Siloxanes in Landfill and Digester Gas Update SWANA 27th Landfill Gas Conference March 22 25 2004 M Schweigkofler R Niessner Removal of siloxanes in biogases In Journal of Haradous Materials 83 2001 s 183 196 S Rasi J Lantela A Veijanen J Rintala Landfill gas upgrading with countercurrent water wash In Waste Management 28 2008 S 1528 1534 P Martin E Ellersdorfer A Zemann Auswirkungen fluchtiger Siloxane in Abwasser und Klargas auf Verbrennungsmotoren In Korrespondenz Abwasser 43 5 1996 S Wilhelm Wasseraufbereitung Chemie und chemische Verfahrenstechnik 7 Auflage Springer Verlag 2003 ISBN 978 3 540 25163 7 S 126 127 Eduard Vinaricky Hrsg Elektrische Kontakte Werkstoffe und Anwendungen Grundlagen Technologien Prufverfahren 3 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2016 ISBN 978 3 642 45426 4 4 4 Einfluss siliziumhaltiger Substanzen Randal Myron Hill Silicone surfactants Marcel Dekker New York 1999 ISBN 0 585 12871 5 S 8 Externe Identifikatoren von bzw Datenbank Links zu Tetramethylcyclotetrasiloxan CAS Nummer 2370 88 9 EG Nummer 219 137 4 ECHA InfoCard 100 017 399 GESTIS Stoffdatenbank 112389 PubChem 75404 Wikidata Q72507557 Externe Identifikatoren von bzw Datenbank Links zu Bis trimethylsiloxy methylsilan CAS Nummer 1873 88 7 EG Nummer 217 496 1 ECHA InfoCard 100 015 906 GESTIS Stoffdatenbank 111122 PubChem 74640 ChemSpider 67215 Wikidata Q27288310 Externe Identifikatoren von bzw Datenbank Links zu Tris trimethylsiloxy silan CAS Nummer 1873 89 8 EG Nummer 217 497 7 ECHA InfoCard 100 015 907 PubChem 6365044 Wikidata Q83042181 M Cypryk 4 17 Polymerization of Cyclic Siloxanes Silanes and Related Monomers In Polymer Science A Comprehensive Reference Elsevier Amsterdam 2012 ISBN 978 0 08 087862 1 S 451 476 doi 10 1016 b978 0 444 53349 4 00112 6 Mengchen Liao The Role of Hydrosilanes in the Preparation of Silicones 2021 handle net abgerufen am 22 November 2022 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Siloxane amp oldid 234645988