Sorptionsmessung

Was versteht man unter dem Begriff Sorption?
Die Sorption ist ein Sammelbegriff für adsorptive und absorptive Prozesse. Unter Adsorption versteht man die Anlagerung von Molekülen einer fluiden Phase an die Oberfläche eines Feststoffes oder einer Flüssigkeit. Bei der Absorption kommt es nach der Anlagerung zu einem Einlösen bzw. Eindiffundieren der Moleküle in die stationäre Phase. Der Umkehrprozess beider Sorptionsvorgänge ist die Desorption, welche die Entfernung zuvor sorbierter Moleküle und die Rückkehr in die fluide Phase beschreibt. Die Nomenklatur ist am Beispiel der Adsorption in der linken Abbildung dargestellt. Demnach werden die zu adsorbierenden Molekülen als Adsorptiv bezeichnet. Der Feststoff, an dem die Moleküle adsorbiert werden, wird Adsorbens genannt. Darüber hinaus steht die Bezeichnung Adsorbat für bereits adsorbierte Moleküle. Kommt es zu einer Adsorption von unterschiedlichen Fluidmolekülen, so spricht man von einer Koadsorption.

Wie werden Sorptionsprozesse großtechnisch genutzt?
Großindustriell werden derartige Sorptionsvorgänge beispielsweise in Druckwechseladsorptionsanlagen für die Aufbereitung von Biogas verwendet. Das Adsorptionsvermögen der Sorbentien steigt mit zunehmendem Druck innerhalb der Sorptivgasphase. Diese Eigenschaft wird, in einer PSA-Anlage großtechnisch für die Biogasreinigung, d.h. für die Trennung von CO2 und CH4 verwendet. Dabei wird ein, beispielsweise mit einem Kohlenstoffmolekularsieb gefüllter Adsorber unter erhöhtem Gasdruck vom Biogas durchströmt. Derartige Kohlenstoffmolekularsiebe weisen eine definierte Porengrößenverteilung auf. Aufgrund der unterschiedlichen Moleküldurchmesser der einzelnen Gaskomponenten werden vermehrt kleinere Gasmoleküle, wie die des Kohlendioxids adsorbiert. Auf diese Weise wird am Kopfstrom des Adsorbers ein methanreicher Produktstrom erzeugt. Nach vollständiger Beladung des Adsorbers kann dieser unter niedrigem Gasdruck wieder regeneriert werden. Eine parallele Verschaltung mehrerer Adsorber ermöglicht eine konstante Bereitstellung an reinem Biomethan.

Wie kann man Sorptionsvorgänge messtechnisch aufnehmen?
Für die Auslegung derartiger Systeme ist die Kenntnis der sorptiven Aufnahmekapazität der jeweiligen Sorbentien von großer Bedeutung. Aus diesem Grund ist die genaue Messung des Sorptionsvermögens von besonderem Interesse. Dieses wird oftmals anhand von Soptionsisothermen beschrieben. Zur Durchführung derartiger Sorptionsmessungen bietet Rubolab verschiedene Instrumente der RuboSORP-Produktreihe an. Die Magnetschwebewaage ist die aktuell genauste Messmethode für die Sorptionsmessung an kleinsten Probenmassen und extremsten Messbedingungen. Volumetrische Messintrumente der RuboSORP MPA-Reihe sind das perfekte Instrument für die Durchführung von Screenings, d.h. die zeitsparende Charakterisierung einer Vielzahl von Probenmaterialen. Zur realitätsnahen Betrachtung von dynamischen Adsorptionsvorgängen eignet sich die Verwendung von Messinstrumenten der RuboSORP BTC / PSA-Reihe.

Rubolab GmbH - Messen & Analysieren