Warum werden Molekularsiebe für präzise Adsorption eingesetzt?

Molekularsiebe sind die Spezialisten, wenn es um das Erreichen extrem niedriger Taupunkte oder die Trennung von Gasgemischen geht. Aufgrund ihrer exakt definierten Porengröße adsorbieren sie verschiedenste Moleküle hochselektiv, selbst bei sehr geringen Konzentrationen oder hohen Umgebungstemperaturen. Sie sind unverzichtbar, wenn spezifische Stoffzusammensetzungen prozesskritisch sind, etwa in der Pharmazie oder der Gasaufbereitung. 

Warum selektive Adsorption nicht in jeder Anwendung erforderlich ist.

Die hohe Leistungsfähigkeit erkauft man sich durch einen hohen Energieaufwand bei der Regeneration (bis zu 300∘C) und höheren Beschaffungskosten. Für einfache Entfeuchtungsaufgaben ist die selektive Porenstruktur von Molekularsieben überdimensioniert. Gleichzeitig können je nach Typ des Molekularsiebes bereits "zu viele" Stoffe aus einem Gemisch getrennt werden. Der Einsatz dieses Adsorbens erfordert Klarheit darüber, welche Stoffe im Prozess konkret adsorbiert werden und welche Bestandteile nicht adsorbiert werden dürfen. 

Selektivitätstabelle

Warum wird aktiviertes Aluminiumoxid für technisch anspruchsvolle Entfeuchtung eingesetzt?

Aktiviertes Aluminiumoxid ist das Arbeitstier unter den Adsorbentien. Es wird überall dort eingesetzt, wo hohe mechanische Stabilität und thermische Belastbarkeit gefragt sind, z.B. in der  Drucklufttrocknung oder bei der Reinigung saurer Gase (HF, HCl) in der Gasaufbereitung. Im Gegensatz zu Silicagel bleibt es auch bei Kontakt mit flüssigem Wasser strukturstabil und neigt nicht zum Zerplatzen. Es ist die erste Wahl für den industriellen Dauerbetrieb, bei dem Prozesssicherheit und Abriebfestigkeit wichtiger sind als die reine Adsorptionskapazität. 

Warum robuste Adsorbentien nicht in jeder Anwendung notwendig sind.

Für statische Anwendungen oder einfache Lagerung ist die extreme mechanische Festigkeit von Aluminiumoxid nicht erforderlich. Hier sind leichtere und günstigere Adsorbentien wie Silicagel wirtschaftlicher, da die hohen Anforderungen an Druckfestigkeit und Standzeit unter dynamischer Last nicht gegeben. sind

Warum wird Aktivkohle für die selektive Gas- und Flüssigkeitsreinigung eingesetzt? 

Aktivkohle unterscheidet sich grundlegend von den drei vorgenannten Adsorbentien: Während Silicagel und Zeolithe hydrophil sind (wasserliebend), ist Aktivkohle hydrophob und besitzt eine Affinität zu unpolaren, organischen Molekülen. Sie ist das Standard-Adsorbens zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen, Geruchsstoffen, Farbstoffen und Lösungsmittelrückständen aus Luft und Wasser.

Warum organische Adsorption nicht in jeder Anwendung notwendig ist.

Wenn es lediglich um die Entfernung von Feuchtigkeit geht, ist Aktivkohle ungeeignet, da sie Wasser kaum bindet. Zudem ist die Handhabung bei der Regeneration deutlich aufwendiger. In reinen Trocknungsprozessen oder Anwendungen mit Anforderungen an präzise Selektivität wäre ihr Einsatz funktionslos.