Adsorbens
Ein Adsorbens oder Adsorptionsmittel dient zur Entfernung von Spurenstoffen aus Fluiden. Diese Spurenstoffe lagern sich aufgrund von Van-der-Waals-Kräften adsorptiv an der Oberfläche des Adsorbens an.
Grundlagen
Die in der Laborpraxis und insbesondere in der Abgasreinigungstechnik verwendeten technischen Adsorbentien lassen sich wie folgt unterteilen:
- Kohlenstoffhaltige Adsorbentien (z. B. Aktivkohle, Aktivkoks, Kohlenstoffmolekularsiebe)
- Oxidische Adsorbentien (z. B. Aktivtonerden, Kieselgele, Zeolithe, Trass)
- Polymeradsorbentien (häufig Styrolpolymere unter Einsatz eines Vernetzungsmittels)
- Mischsorbentien (z. B. Mischung aus Kalkhydrat und Aktivkoks)
- Metallorganische Gerüstverbindungen; diese werden noch nicht in nennenswertem Umfang technisch angewendet
Aufgrund ihrer Porosität weisen Adsorbentien eine große innere Oberfläche auf. Diese kann teilweise mehr als tausend Quadratmeter pro Gramm betragen.<ref name="wirth">Hans Wirth: Eigenschaften und Auswahlkriterien für Adsorptionsmittel. In: Staub – Reinhalt. Luft. 36, Nr. 7, 1976, ISSN 0949-8036, S. 288–292.</ref> Porendurchmesser und Porengrößenverteilung hängen vom jeweiligen Adsorbens ab. Während beispielsweise Zeolithe einen klar definierten Porendurchmesser aufweisen, kann bei Aktivkohlen je nach Porendurchmesser zwischen Makro-, Meso- und Mikroporen unterschieden werden. Das spezifische Volumen der Mikroporen beträgt in der Regel zwischen 0,25 und 1,2 Kubikzentimeter pro Gramm Adsorbens.<ref name="wirth" />
Für bestimmte Trennaufgaben werden Adsorbentien imprägniert. Das Imprägniermittel dient dabei entweder als Reaktionspartner (Chemisorption) oder als Katalysator für die heterogene Katalyse.<ref name="q1">VDI 3928:2017-01 Abgasreinigung durch Chemisorption (Waste gas cleaning by chemisorption). Beuth Verlag, Berlin, S. 21–23.</ref> Die Adsorbentien können entweder durch Tauch- und Sprühverfahren oder durch Adsorption aus der Gasphase imprägniert werden. Der Massenanteil der Imprägniermittel kann bis zu 30 Prozent betragen.<ref name="q1"/> Beispiele für den Einsatz imprägnierter Adsorbentien sind mit Schwefelsäure oder Brom behandelte Aktivkohlen zur Abscheidung von Quecksilber aus Feuerungsabgasen<ref>Wolfgang Esser-Schmittmann, Simone Schmitz: Chemisorption von Quecksilber aus Feuerungsabgasen. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 74, Nr. 5, 2014, ISSN 0949-8036, S. 175–177.</ref> und mit Metalloxiden versehene Aktivkohlen zur Reduktion von Stickstoffdioxid bei der Kraftfahrzeuginnenraumfiltration<ref>Uta Sager, Eckhard Däuber, Christof Asbach, Dieter Bathen, Frank Schmidt, Claudia Weidenthaler, Jo-Chi Tseng, Wolfgang Schmidt: Unterschiede bei der Adsorption von NO2 und NO an modifizierter Aktivkohle. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 74, Nr. 5, 2014, ISSN 0949-8036, S. 181–184.</ref>.
Anwendung
Adsorbentien werden unter anderem in Abgasreinigungsanlagen, Wasseraufbereitungsanlagen, Dunstabzugshauben, Einlegesohlen, Adsorptionskältemaschinen und Kabinenluftfiltern eingesetzt. Die Auswahl des jeweiligen Adsorbens richtet sich neben den abzuscheidenden Komponenten unter anderem auch nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten und nach Sicherheitsaspekten. Für die Trennaufgabe ist die Wechselwirkung zwischen dem zu adsorbierenden Stoff (Adsorptiv) und dem Adsorbens von Bedeutung.<ref>Harald Jüntgen: Grundlagen der Adsorption. In: Staub – Reinhalt. Luft. 36, Nr. 7, 1976, ISSN 0949-8036, S. 281–288.</ref> Zu den wirtschaftlichen Gesichtspunkten gehört auch die Regenerierbarkeit des eingesetzten Adsorbens. Dies setzt voraus, dass keine Reaktion zwischen dem adsorbierten Stoff (Adsorpt) und dem Adsorbens stattfindet.<ref>Jürgen Klein: Regeneration von Adsorptionsmitteln. In: Staub – Reinhalt. Luft. 36, Nr. 7, 1976, ISSN 0949-8036, S. 292–297.</ref> Bei den Sicherheitsaspekten spielt die Reaktivität und Brennbarkeit von Aktivkohle eine herausragende Rolle.<ref>Götz-Gerald Börger: Glimmbrandentstehung in Aktivkohleadsorbern, Teil 1 und Teil 2. In: Chem.-Ing.-Techn. ISSN 0009-286X, 69, Nr. 1 + 2, 1997, S. 130–132 und 69, Nr. 3, 1997, S. 358–361.</ref> Ebenso können adsorbierte Kohlenwasserstoffe eine nicht zu vernachlässigende Brandlast darstellen.
Medizinische Anwendung
In der Medizin spielen Adsorbenzien (so die medizinisch verbreitete Schreibweise<ref>Pschyrembel Online. Abgerufen am 27. Oktober 2023.</ref><ref>Gelbe Liste Online: Phytopharmaka, Adsorbenzien und andere Substanzen | Gelbe Liste. Abgerufen am 27. Oktober 2023.</ref>) eine wichtige Rolle in der Behandlung von Intoxikationen oder in der symptomatischen Behandlung von Toxin-abhängigen Erkrankungen. Beispiele oral zu verabreichender Adsorbenzien sind Aktivkohle bei einigen oral aufgenommenen Giften, Smektit (dioktaedrisch) zur Senkung der Durchfalldauer bei Bakterientoxin-bedingten akuten infektiösen Gastroenteriden im Kindesalter<ref>S2k-Leitlinie Akute infektiöse Gastroenteritis im Säuglings-, Kindes- und Jugendalter der Gesellschaft für Pädiatrische Gastroenterologie und Ernährung e. V. (GPGE). In: AWMF online </ref> und Antazida bei der Behandlung von gastroösophagealem Reflux<ref>S2k-Leitlinie Gastroösophageale Refluxkrankheit und eosinophile Ösophagitis der Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselkrankheiten e. V. (DGVS). In: AWMF online </ref>. Extrakorporal ist beispielsweise die Hämoperfusion zu nennen, welche Adsorbenzien wie Aktivkohle oder Ionenaustauscherharze verwendet<ref>Pschyrembel Online. Abgerufen am 27. Oktober 2023.</ref>.
Literatur
- VDI 3674:2013-04 Abgasreinigung durch Adsorption; Prozessgas- und Abgasreinigung (Waste gas cleaning by adsorption; Process gas and waste gas cleaning). Beuth Verlag, Berlin. (Zusammenfassung und Inhaltsverzeichnis online)
Weblinks
Einzelnachweise
<references />