Aktivkohle

Wie wird das Adsorbat aufgenommen?

Aktivkohle kann als Material mit einer phänomenalen Oberfläche aus Millionen von Poren betrachtet werden - eher wie ein „molekularer Schwamm“. Aktivkohle ist eine mikroporöse Inertkohlenstoffmatrix mit einer sehr großen Innenfläche (700 bis 1 500 m² / g). Die innere Oberfläche ist ideal für die Adsorption. Aktivkohle wird aus Materialien hergestellt, die amorphen Kohlenstoff enthalten, wie Holz, Kohle, Torf, Kokosnussschalen. Sie wird durch einen thermischen Prozess gebildet, bei dem flüchtige Bestandteile in Gegenwart von Sauerstoff aus dem kohlenstoffbeladenen Material (Rohmaterial) entfernt werden.

Der Prozess, bei dem eine solche Oberfläche Fluidmoleküle durch chemische und / oder physikalische Kräfte konzentriert, ist als ADSORPTION bekannt (während ABSORPTION ein Prozess ist, bei dem Fluidmoleküle von einer Flüssigkeit oder einem Feststoff aufgenommen und in dieser Flüssigkeit oder diesem Feststoff verteilt werden).

Während des physikalischen Adsorptionsprozesses werden Moleküle von der Kohlenstoffoberfläche durch schwache Kräfte gehalten, die als Van-der-Waals-Kräfte bekannt sind und aus intermolekularer Anziehung resultieren. Der Kohlenstoff und das Adsorbat sind somit chemisch unverändert. Bei dem als CHEMISORPTION bekannten Prozess reagieren Moleküle jedoch chemisch mit der Kohlenstoffoberfläche (oder einem Imprägniermittel auf der Kohlenstoffoberfläche) und werden von viel stärkeren Kräften gehalten - chemischen Bindungen.

Im Allgemeinen ist es notwendig, das zu adsorbierende Molekül in einer Pore vergleichbarer Größe darzustellen. Auf diese Weise sind die Anziehungskräfte in Verbindung mit dem Effekt der entgegengesetzten Wand maximal und sollten größer sein als die Energie des Moleküls.

Beispielsweise hat ein feinporiger Kokosnussschalen-Kohlenstoff schlechte Entfärbungseigenschaften, da Farbmoleküle dazu neigen, größere molekulare Spezies zu sein, und daher der Zugang zu einer feinporigen Struktur verweigert wird. Im Gegensatz dazu sind Kokosnussschalen-Kohlenstoffe besonders wirksam bei der Adsorption von niedermolekularen Spezies. Krypton und Xenon werden zum Beispiel leicht von Kokosnussschalen-Kohlenstoff adsorbiert, desorbieren jedoch leicht von großporigen Kohlenstoffen wie Holz.

Die maximale Adsorptionskapazität wird durch den Grad der Flüssigkeitspackung bestimmt, der in den Poren auftreten kann. Bei sehr hohen Dampfdrücken kann die Mehrschichtadsorption auch in Mesoporen (25A) zu Kapillarkondensation führen.