Was sind eigentlich Zeolithe? Wie unterscheiden sich die verschiedenen Arten? Wie geht Adsorption vor sich? Wie verhalten sich Zeolithe in technischen Abluftreinigungsanlagen? Zu diesen Fragen und noch einigen mehr in zwei mal 45 Minuten eine Antwort zu geben ist natürlich nicht möglich. Ich habe es auf den 1. Heidelberger Ablufttagen trotzdem versucht. Das Ergebnis - zwei Vortragsmanuskripte mit Folien - biete ich hier zum Download an. Im ersten Vortrag taucht ein Video auf, welches die Porenstruktur von Faujasit - dem Strukturtyp der Zeolithe X und Y - demonstriert. Ich habe es mit dem 3D-Builder der Strukturdatenbank der IZA erstellt. Was hier zu sehen ist, wird im ersten Manuskript erklärt und folgt noch einmal in aller Kürze: Im Stäbchenmodell erkennt man den Aufbau … [Weiterlesen...]
Glättungsfilter – Vortragsmanuskript ist zum Download verfügbar
Wie schon angekündigt, habe ich auf dem 5. Workshop zur Abluftreinigung zum Thema "Glättungsfilter" geredet. Der Glättungsfilter ist sozusagen der Negativabdruck des Adsorbers: Viele Faktoren, die eine gut funktionierende adsorptive Abluftreinigung ermöglichen, stehen einem gut funktionierenden Glättungsfilter im Wege. Ein Adsorptionsfilter soll über möglichst lange Zeiträume vorgegebene Emissionswerte einhalten, also VOCs festhalten und zunächst nicht loslassen. Ein Glättungsfilter soll dagegen VOCs nur temporär festhalten und dann konzentrationsabhängig, ohne zusätzliche Zufuhr externer Energie, wieder freisetzen. Nun muss ein Glättungsfilter nicht unbedingt ein Adsorber sein, auch Wäscher können sich gelegentlich als Glättungsfilter eignen. Mehr dazu, mit Anwendungsbeispielen, finden … [Weiterlesen...]
Über Adsorptionsisothermen, Teil I
Was ist eine Adsorptionsisotherme? Als Adsorptionsisotherme bezeichnet man die Beziehung zwischen der freien Adsorptiv-konzentration (als mg/m³ ausgedrückt oder als Partialdruck in Pa) und der im Gleichgewichtszustand gebundenen Menge an Adsorpt, gemessen bei konstanter Temperatur: θA = f(pA) oder auch mit dem Partialdruck als Anteil des Sättigungsdampfdruckes ausgedrückt: θA = f(pA/p°A) Ein Beispiel zeigt die Abbildung oben, mit der Besonderheit, dass die Adsorption einen Sättigungsbereich hat, d. h. eine Adsorbatmenge pro Gewichtsanteil Adsorbens, die nicht überschritten werden kann. Dies ist allerdings nicht für jedes Adsorbens-Adsorptiv-Paar der Fall. Zweck einer Adsorptionsisotherme Eine Adsorptionsisotherme kann mit zwei verschiedenen Absichten erstellt worden … [Weiterlesen...]
5. Workshop zur Thermischen Abluftreinigung
Die Caverion Deutschland GmbH, Krantz Abluftreinigung, hält vom 8. bis zum 9. November zum fünften Mal ihren Workshop "Thermische Abluftreinigung" in Aachen ab. Dieses Mal wurde ich eingeladen, ebenfalls einen Beitrag zu leisten, zum Thema "Glättungsfilter - was man von ihnen erwartet und was sie leisten können". Das Programm können Sie herunterladen. Glättungsfilter sind (wie auch der "Molekularsiebeffekt") ein Thema, über das viele falsche Vorstellungen herrschen. Insbesondere bei gut adsorbierenden VOC oder bei komplexen Mischungen läuft oft nicht alles wie erhofft - man kann die Machbarkeit aber oft im Vorfeld schon durch theoretische Überlegungen oder Laborversuche abklären. Mehr dazu demnächst in Aachen. … [Weiterlesen...]
Schüttdichte und Druckverlust, Teil II
Im ersten Teil dieses Beitrages haben wir einen sehr variablen und schwer nachzumessenden Einflussfaktor auf den Druckverlust betrachtet, nämlich die Porosität ε. "Epsilon" ε geht in die Ergun-Gleichung mehrfach ein, und kleine Fehler haben große Auswirkungen auf den berechneten Druckverlust. In der Praxis ist die Leerfraktion oder Porosität kaum direkt zu bestimmen: Die Porosität ergibt sich aus der Differenz der scheinbaren Korndichte und der Schüttdichte des Bettes. Die Schüttdichte im Adsorber selbst zu bestimmen ist so gut wie unmöglich - welcher Adsorber steht schon auf einer Waage? - und die identische Schüttdichte in einem kleineren Behälter bei nur "ähnlicher" Befüllungsmethode nachzumessen ist zumindest recht ungenau. Die scheinbare Korndichte - also die Dichte der … [Weiterlesen...]
Schüttdichte und Druckverlust, Teil I
Ursprünglich sollte dieser Artikel heißen "Über die Randgängigkeit von Schüttungen". Ich wollte darin der Frage nachgehen, ob die oft zitierte Behauptung, ein Schüttbett müsse für gleichmäßige Durchströmung wenigstens zehn Partikeldurchmesser als Durchmesser haben, irgendeine Grundlage hat. Diese Grundlage gibt es tatsächlich, aber die Frage ist nur eine Variation der größeren Frage nach der Schüttdichte, und somit dem Druckverlust eines Schüttbettes. … [Weiterlesen...]
Hysterese bei der Adsorption und Desorption, Teil II
Wie schon im Teil I dieses Beitrags erläutert, spricht man von Hysterese im Zusammenhang mit Adsorption, wenn die Isotherme des Adsorptionsvorgangs nicht mit derjenigen des Desorptionsvorganges zusammenfällt. Dies kann verschiedene Formen annehmen. Die IUPAC definiert zur Zeit sechs verschiedene Hysteresetypen (Abb. 1, Quelle: [1]) Was sagen die verschiedenen Formen der Hystereskurven über den dahinterliegenden Mechanismus aus? Und was kann man unternehmen, wenn ein solcher Effekt in der Praxis stört? … [Weiterlesen...]
Zeolithe zur Sanierung schwermetallkontaminierter Böden
Schwermetalle kommen von Natur aus im Erdboden vor, werden aber durch menschliche Tätigkeit angereichert: Durch Bergbau, Industrieabwasser, Emissionen von Kraftfahrzeugen, Herstellung von Batterien und anderem mehr. Ein Beitrag aus den "Appalachian Voices" zeigt Bilder einer Landschaft am Emory River in Tennessee (USA), welche durch die Flugasche eines Kohlekraftwerkes stark kontaminiert wurde (Vorsicht, Schockeffekt!). Arsen, Kupfer, Barium, Cadmium, Chrom, Blei, Quecksilber, Nickel, Thallium - alles wird hier in erhöhten Mengen gefunden. Hier wächst kaum noch etwas, und wenn, wäre es unklug, es in die Nahrungskette einzuschleusen. Verschiedene Ansätze zur Sanierung solcher Gelände sind getestet und durchgeführt worden, etwa Komplettaustausch der belasteten Böden Elution mit … [Weiterlesen...]
Überschwingverhalten in Adsorbern („overshoot“ oder „roll-up“-Phänomen)
Das Diagramm zeigt die Durchbruchkurven von verschiedenen Verunreinigungen in einem Modell-Dieselkraftstoff, welche flüssig über ein Adsorbens gegeben wurden. Naphthalin und 1-Methylnaphthalin (1-MN) erscheinen ziemlich bald am Säulenausgang, und zwar im angereicherten Zustand - 20% bzw. 40% höher konzentriert als sie ursprünglich aufgegeben wurden. Dieses Überschwingverhalten wird in der Literatur gewöhnlich als "roll-up phenomenon" bezeichnet. Im flüssigen Zustand ist es gewöhnlich schärfer ausgeprägt als in der Gasphase und wird z. B. in der Chromatographie zur Anreicherung von Wirkstoffen verwendet. Was treibt diesen Vorgang an? … [Weiterlesen...]
Hygroskopie, oder Wasserdampfsorption
Hygroskopie (manchmal fälschlich als "Hydroskopie" buchstabiert) bezeichnet die Neigung von Feststoffen oder Flüssigkeiten, Wasserdampf aus der Atmosphäre anzuziehen. Diese Eigenschaft kann nicht direkt mit einer einzelnen Zahl - einem "Hygroskopizitätsindex" - charakterisiert werden, sondern man benötigt mindestens eine Adsorptionsisotherme dazu. Stoffe können auf ganz unterschiedliche Weise hygroskopisch sein: Manche, wie Zeolithe, lagern eine definierte Menge Wasser ein und bleiben ansonsten äußerlich unverändert. Andere, wie Calciumchlorid CaCl2, nehmen so lange Wasser auf, bis sie sich im aufgenommenen Wasser auflösen, wie der folgende Zeitraffer zeigt: Deliquescence of Calcium Chloride von boborama, gesehen auf Vimeo. … [Weiterlesen...]