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Praktikum Adsorption (Methan bei 1200 hPa)

Einführung zum Praktikumsversuch "Adsorption"

Adsorptive Abtrennung von Gasen aus Gasgemischen

Zur adsorptiven Abtrennung von Gasen aus einem Gasgemisch wird eine Adsorberkolonne eingesetzt, welche kontinuierlich von dem zu trennenden Gemisch durchströmt wird. Diese Arbeitsweise wird in der Technik als dynamische Adsorption bezeichnet. Das Gasgemisch durchläuft dabei einen Adsorber, der mit Adsorbens gefüllt ist.

Beim Durchströmen einer hinreichend langen Adsorbensschicht (has) wird das Adsorptiv fast vollständig aus dem Gas entfernt. Die Adsorption/Desorption ist ein Gleichgewichtsprozess.

Abb.1
Vorgänge und Begriffe der Adsorption

Die Grafik zeigt die wesentlichen Begriffe und Vorgänge der Adsorption. Im durchzuführenden Versuch wird ein Gasgemisch aus Methan (Adsorptiv) und Stickstoff (Trägergas) mittels Aktivkohle (Adsorbens) getrennt.

Das Verhältnis von freien zu adsorbierten Molekülen wird in vielen Fällen durch Adsorptionsisothermen beschrieben. Dabei unterscheidet man zwischen Einfachbelegung (Langmuir-, Freundlich-Isotherme) und Mehrfachbelegung (BET-Isotherme) des Adsorbens.

Abb.2
Langmuir-Isotherme

Trägt man im Diagramm die Menge adsorbierten Substrats gegen den Partialdruck p des Gases (Konzentration c bei Flüssigkeiten) auf, erhält man eine Adsorptionsisotherme.

Ist das Adsorbens beladen, muss es für einen neuen Betriebszyklus regeneriert werden, dies erfolgt durch Desorption des Adsorptivs. Die Desorption kann durch alle Einwirkungen erreicht werden, die das Adsorptionsgleichgewicht stören. Erwähnt sei die (Partial-) Druckerniedrigung des Adsorptivs (z.B. Spülen mit Trägergas oder Anlegen eines Vakuums) sowie Temperaturerhöhung des Adsorbers. Das Adsorptions-Gleichgewicht wird dann in Richtung Desorption verschoben.

Oftmals kann das Adsorbens nicht vollständig vom Adsorptiv getrennt werden. Man spricht dann von der Restbeladung, die meist auf eine Chemisorption zurückzuführen ist.

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