„Welchen Zeolithen verwenden wir da eigentlich?“
Dies Frage wird in den verschiedensten Zusammenhängen gestellt. In den folgenden drei Beispielen wird gezeigt, wie Laboruntersuchungen an Zeolithen es möglich machen, nicht nur funktionierendes Material (nach)zukaufen, sondern auch Kosten zu sparen.
Beispiele
- Die Katze im Sack – wer als Betreiber einer Abluftanlage vom Anlagenbauer gleich das „passende“ Adsorbens dazu erhält, könnte gezwungen sein, Preisaufschläge zu zahlen, weil er nicht weiß, womit genau seine Anlage betrieben wird. Wird der Austausch von Adsorbens nötig, kann schon ein relativ bescheidener Aufschlag von 1,1 zu Mehrkosten von 5.000,- €/t führen – das ist mehr als die Laboranalytik kostet.
- Akute Verwechselungsgefahr – die Verwender von Zeolith 3A sind darauf angewiesen, eine Identitätsprüfung am Wareneingang durchzuführen, weil der kaum von 3A unterscheidbare 4A zu großen technischen Problemen im Endprodukt führen kann. Ungeeignete Testmethoden können jedoch zu falsch-positiven oder auch falsch-negativen Ergebnissen führen.
- Das Qualitätskontinuum – Zeolithite („Naturzeolithe“) kommen in vielen feinen Abstufungen verschiedener Eigenschaften vor. Wie stellt man fest, welches Material geeignet ist?
Die Katze im Sack
Verschiedene Zeolithe vom Typ 13Y verschiedener Hersteller.
Gelegentlich liefern Anlagenbauer umetikettierte Zeolithe, deren Spezifikation und Hersteller vom Kunden nicht mehr zu ermitteln sind. Wenn dann in einer Adsorptionsanlage das Adsorbens nachgekauft werden muss, kann der Kunde natürlich in den sauren Apfel beißen und vom Anlagenbauer bestellen – oder er kann versuchen, das Adsorbens auf eigene Rechnung nachzukaufen.
Manchmal steht auch kein Bereicherungswille hinter dem Problem, sondern die Information über den verwendeten Zeolithen ist verlorengegangen – bei den mehrjährigen Standzeiten dieser Materialien kann das durchaus passieren.
Nun lässt sich durch Augenschein ein pelletierter, synthetischer Zeolith nicht vom anderen unterscheiden. Die äußere Form und der Farbstich hängen vom Bindemittel und vom Pelletierungsprozess ab – also vom Hersteller und nicht vom Zeolithen, der in die Pellets eingearbeitet wurde. Die vier abgebildeten Zeolithe unterscheiden sich nur um Nuancen, sehen aber völlig unterschiedlich aus. Auf der anderen Seite kann die komplette Produktpalette eines Herstellers aus ähnlichen, bräunlichen Perlen bestehen.
Was tun?
Am einfachsten ist es, wenn noch ungebrauchter Zeolith – ein Rückstellmuster oder ungebrauchter Rest – zur Verfügung steht (es empfiehlt sich immer, derlei aufzuheben). Gebrauchte Adsorbenzien können sich massiv verändert haben, aber auch dort kann man eine Bestimmung versuchen.
Durch eine spezielle Röntgentechnik wird zunächst einmal der kristallographische Typ der mengenmäßig größten Phase – also des eingearbeiteten Zeolithen – festgestellt. Das und die äußere Form des Adsorbens erlauben bereits eine Einschränkung auf wenige Hersteller und Artikel. Um welches Material es sich genau handelt, wird dann mit Vergleichsuntersuchungen an entsprechenden Mustern festgestellt. Auf Wunsch kann noch getestet werden, ob wichtige Kenngrößen (etwa die innere Oberfläche oder die Adsorptionsisotherme für einen bestimmten Stoff) gleich geblieben sind.
Chance nutzen
Allerdings bietet die Nachfüllung eines Adsorbers immer auch die Chance, das Abluftproblem noch einmal zu betrachten und vielleicht eine noch bessere Lösung zu finden:
- Bei Änderungen der Abluftzusammensetzung
- Bei Änderungen der Betriebszeiten
- Von Zeit zu Zeit gibt es auch neue Adsorbenzien auf dem Markt, die besser geeignet sein könnten.
Akute Verwechselungsgefahr
Die Hauptmenge Zeolith 3A wird im Isolierglasbereich verwendet. 3A wird durch einen Ionenaustausch aus 4A hergestellt und unterscheidet sich von diesem (fast) nur durch eine Eigenschaft: 4A adsorbiert Argon und Stickstoff, 3A nicht. Irrtümliche Verwendung von 4A in Isolierglasfenstern führt zu völlig mangelhaften Endprodukten. Wie eine aussagekräftige Schnelluntersuchung zur Wareneingangsprüfung etabliert werden kann, lesen Sie hier.
Das Qualitätskontinuum
In der Natur kommen Zeolithe in knapp 50 verschiedenen Strukturtypen vor, die meisten von ihnen allerdings ausgesprochene Raritäten. In abbauwürdigen Mengen vorkommender Zeolithit (so bezeichnet man das zeolithhaltige Naturgestein) ist hauptsächlich Klinoptilolith, in geringeren Mengen auch Chabasit und einige andere.
Der Strukturtyp charakterisiert das Material aber noch lange nicht. Naturzeolithe ein und des selben Strukturtyps unterscheiden sich unter anderem:
- in der chemischen Zusammensetzung
- der Art und Menge der austauschbaren Kationen
- den Verunreinigungen: Im Gitter eingebauten oder frei in den Poren liegenden Nebenbestandteilen
- der inneren Oberfläche mit und ohne vorhergehende Aktivierung.
Der Verwender eines Naturzeolithen – ein Zementhersteller, ein Hersteller von Futtermittelzusätzen, u. a. – hat also ein Material nach mehreren Kriterien ausgewählt und muss die Ware eines neuen Lieferanten wiederum vollständig charakterisieren.
Der Lieferant von Naturzeolithen – vor allem, wen eine neue Lagerstätte erschlossen werden soll – muss zunächst feststellen, welches Marktsegment er mit seiner Ware überhaupt bedienen kann. In den folgenden Artikeln finden Sie weitere Beispiele zur
- Begutachtung von Naturzeolithen (aus Lieferantensicht)
- Wareneingangsprüfung von synthetischen Zeolithen (aus der Sicht von Anwendern und Einkäufern)