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Tutorial MenueKompaktkurs AdsorptionLerneinheit 3 von 4

Anwendungen der Adsorption

Anwendungsprinzipien

Um ein beladenes Adsorbens zu regenerieren, sind Bedingungen einzustellen, die zu einem Beladungsgleichgewicht in der Nähe der Beladung null führen. Folgende Verfahren werden zur Regeneration angewandt:

  1. Desorption durch Temperaturerhöhung
  2. Desorption durch Druckerniedrigung
  3. Desorption durch Verdrängung des Adsorbats mit einer weiteren Komponente

Regeneration durch Temperaturwechsel

Durch Temperaturerhöhung wird das Beladungsgleichgewicht zu niedrigeren Werten verschoben.

Abb.1
Beladungsänderung bei der Regeneration durch Temperaturwechsel

Die Differenz der Beladung ( Θ 1 Θ 2 ) wird an das Gas abgegeben und muss ausgespült werden. Nach Erwärmen des Betts auf die Desorptionstemperatur besitzt das Bett die Vorbeladung Θ 2 . Durch weitergehendes Spülen mit einem adsorptivfreien Gas kann die Beladung weiter verringert werden.

Regeneration durch Druckwechsel

Durch Absenken des Gesamtdrucks - und damit proportional der Partialdrücke der adsorbierten Komponenten - wird die Beladung eines Adsorbens gemäß der Sorptionsisotherme verringert.

Abb.2
Beladungsänderung bei der Regeneration durch Druckwechsel

Je stärker die Krümmung der Isotherme ist, desto geringer ist der Desorptionseffekt der Drucksenkung. In diesem Beispiel führt der Druck p A d s zu gleichen Bedeckungsgraden, eine Druckabsenkung auf p D e s aber zu deutlich unterschiedlichen Bedeckunsgraden. Bei der Adsorption mehrerer Komponenten wird bei unterschiedlichen Krümmungen der Sorptionsisothermen für die einzelnen Komponenten eine selektive Desorption möglich.

Möglichkeiten der Desorption durch Temperatur- und/oder Druckänderung

Abb.3
Möglichkeiten der Regeneration durch Temperatur- bzw. Druckänderung
aus Gmehling/Brehm, Grundoperationen - Lehrbuch der Technischen Chemie Band 2, 1996, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Abb. 5.15, S. 329

mit freundlicher Genehmigung des Georg Thieme Verlag

Regeneration durch Verdrängung

Erfolgt die Desorption durch Druckabsenkung oder durch Temperaturerhöhung zu langsam oder ist die zulässige Temperatur aus stofflichen Gründen begrenzt, so kann die Desorption mit einer Zusatzkomponente in Frage kommen, die die adsorbierten Komponenten verdrängt und sich an ihre Stelle auf dem Adsorbens setzt. In einem nachfolgenden Schritt muss diese Komponente wieder ausgetrieben werden. Dies kann durch das Adsorptiv selbst geschehen oder durch eine zusätzliche Spülung (Trocknen bei Wasserdampf). Der Einsatz der Verdrängungsdesorption kann auch energetische Vorteile haben, da sich die Zusatzkomponente häufig leichter, d.h. mit geringerem Energieaufwand, desorbieren lässt als die verdrängte Komponente.

Beispiel: Desorption organischer Komponenten von Aktivkohle durch Wasserdampf

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