Ionische Flüssigkeiten als Extraktionsmittel für Schwermetalle

Ionische Flüssigkeiten sind eine relativ neue Klasse von (bei Temperaturen unter 100°C) flüssigen Salzen. Viele ionische Flüssigkeiten liegen sogar schon bei Raumtemperatur geschmolzen vor. Sie bestehen nicht, wie andere Flüssigkeiten, aus ungeladenen Molekülen, sondern ausschließlich aus Ionen, was außergewöhnliche Eigenschaften zur Folge hat, z. B. zeichnen sie sich durch einen sehr niedrigen Dampfdruck und einen großen Flüssigkeitsbereich aus. Eine der herausragenden Eigenschaften von ionischen Flüssigkeiten ist die Möglichkeit der unterschiedlichen Kombination und der chemischen Modifikation von Kation und Anion, wodurch sich ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften variieren und steuern lassen. So können im Prinzip für eine gewünschte Aufgabe "maßgeschneiderte" ionische Flüssigkeiten hergestellt werden, u.a. auch hydrophobe ionische Flüssigkeiten, die speziell dazu geeignet sind, bestimmte Stoffe mit hoher Effizienz aus wässrigen Phasen zu extrahieren. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von funktionalisierten ionischen Flüssigkeiten als selektive Extraktionsmittel für gelöste Salze und Komplexverbindungen toxischer Schwermetalle und Radionuklide aus Abwässern und aus Trinkwasser, wobei die Funktionalisierung durch Inkorporation von geeigneten Donoratomen/-gruppen erreicht werden soll. Damit dieses Ziel erreicht werden kann, bedarf es der genauen Kenntnis der Extraktionsmechanismen. Unsere Hypothese ist, dass durch die schrittweise synthetische Modifizierung der Komponenten einer ionischen Flüssigkeit, verbunden mit der sorgfältigen Untersuchung der jeweils resultierenden Änderungen ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften und ihres Extraktionsverhaltens, ein Verstehen des - in vielen Fällen unbekannten oder zumindest im Detail noch umstrittenen - Extraktionsmechanismus erreichbar sein wird. Durch diesen experimentellen Ansatz könnte ein allgemein gültiger Zusammenhang zwischen den strukturellen Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten und ihrem Extraktionsverhalten gegenüber bestimmten Schwermetallen entdeckt werden. In jedem Fall ist jedoch die Kenntnis der mechanistischen Aspekte der Extraktion eine grundlegende Voraussetzung für die Optimierung der Extraktionsprozesse.