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Aktivkohle

Technische Informationen: Physikalische Mechanismen von Adsorbentien

An jeder Grenzfläche zwischen einer festen und einer fluiden - gasförmigen oder flüssigen - Phase treten Wechselwirkungen zwischen den Molekülen der beiden Phasen auf, die zu einer Bindung oder zu einer Abstoßung führen können.

Im Falle der Bindung entsteht eine 2-dimensionale Grenzflächenphase in der Dicke der Molekülabmessungen.

Für technische Zwecke ist diese Erscheinung nutzbar, wenn eine ausreichende Selektivität gegenüber einer Komponente aus einem Gemisch besteht, wenn die Grenzfläche eine ausreichende Größe besitzt und wenn diese für Moleküle des Adsorbtivs leicht zugänglich ist.

Dies setzt eine Oberfläche von mehreren 100 g/m² des festen Adsorbens voraus, wie sie nur durch die innere Oberfläche feinporöser Stoffe geboten werden kann. Die Porenverteilung in diesen Stoffen sollte so sein, daß neben den Micro-Kleinstporen, welche die eigentliche Sorbtionsfläche bieten, genügend Makroporen vorhanden sind, durch die der Transport des Adsorbtivs möglichst schnell in das Innere der Sorbtionsflächen oder -zentren erfolgen kann. Eine Selektivität für eine Komponente aus einem Gemisch kann bei der Adsorbtion auf verschiedene Weise gegeben sein. Allgemein wird fast immer die Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck bevorzugt. Es wird eine Komponente aus dem Adsorbtiv schneller oder auch besser als die andere an das Adsorbens angelagert. Letztlich kann ein sterischer Effekt eine Selektivität und damit eine Trennung ergeben, wenn die Moleküle einer Komponente nicht in die Poren des Adsorbens eindringen können. All diese Effekte werden für thermische Trennverfahren genutzt. Technische Adsorbentien mit den vorgenannten Eigenschaften sind: a) Aktivkohle > 95% Kohlenstoff b) Aktivtonerde > 92% Aluminiumoxid c) Silikate > 95% Silicat d) Molekularsiebe Zeolite mit einer Porenweite von 0,3 - 1,0 nm Bei der Regeneration oder auch Desorbtion des Adsorbens wird das Beladungs-gleichgewicht zu niedrigeren Werten verschoben. Die Differenz der Beladung (x1-x2) wird an das Spülgas abgegeben und die im Trägergas enthaltenen desorbierten Stoffe werden durch Kühlung und/oder Druckwechsel zurückgewonnen. Nach Abkühlen des Adsoberbettes auf Adsorbtionstemperatur (TAds) besitzt das Bett die Vorbeladung x2. Durch weiteres Spülen mit einem adsorbtiv-freien Gas, kann die Beladung weiter verringert werden. In den meisten Fällen wird das Desorbtionsgas (wie auch in unserem Versuch) auch zur Aufheizung des Adsorbens benutzt, indem es durch den Wärmetauscher auf die gewünschte Desorbtionstemperatur gebracht wird. Um ein Austreten des beladenen Desorbtionsgases zu vermeiden, wird die Desorbtion in einem geschlossenen Kreislauf durchgeführt.