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Grundlagen der Adsorption

Adsorptionsgleichgewicht

Zwischen den freien und den adsorbierten Teilchen bildet sich ein dynamisches Gleichgewicht aus. Für eine gegebene Temperatur besteht eine Beziehung zwischen der Zahl der pro Oberflächeneinheit adsorbierten Teilchen und dem Druck des Adsorptivs in der Gasphase (bzw. seiner Konzentration in der Lösung).

Die Kurven, die diese Beziehung zwischen der adsorbierten Menge, ausgedrückt durch die Beladung und dem Druck (bzw. der Konzentration), beschreibt, wird Adsorptionsisotherme genannt.

Eine typische Adsorptionsisotherme für ein mikroporöses System hat die folgende Gestalt.

Abb.1
  1. Trägt man die Adsorptionsisothermen technischer Adsorbentien (wie z.B. Aktivkohle, Zeolithe oder Silicagel) auf, so beobachtet man meistens bei kleinen Drücken zunächst einen linearen Anstieg, wie er in diesem Bereich auch bei anderen Vorgängen auftritt und durch das Henry'sche Gesetz beschrieben wird.
  2. Bei steigendem Druck strebt die Beladung zunächst gegen einen Grenzwert, der von Langmuir als monomolekulare Belegung der Oberfläche gedeutet wurde.
  3. Mit weiter ansteigendem Druck wird der Anstieg der Beladung bei technischen Adsorbentien immer steiler. Dies ist zunächst auf einen Bereich mehrschichtiger Belegung zurückzuführen, der von Brunauer, Emmett und Teller beschrieben wurde. Daran schließt sich dann die Kapillarkondensation und die endgültige Füllung der Poren mit dem Adsorptiv an.

Diese drei genannten Bereiche gehen fließend ineinander über und lassen sich nicht genau voneinander abgrenzen.

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