PORESPHERE™ Makro B besitzt eine hydrophile Oberfläche und eine einzigartige weitporige Struktur, die über ein breites Spektrum relativer Luftfeuchtigkeiten Wasserdampf gleichmäßig bindet. Unpolare Moleküle werden dabei nur in sehr geringem Maße adsorbiert, was den Fokus klar auf die Feuchtigkeitskontrolle legt. Das macht die Trockenperlen besonders geeignet für Anwendungen, in denen eine konstante und gleichmäßige Feuchtigkeitsaufnahme bei hoher Luftfeuchtigkeit erforderlich ist.

Adsorptionsmechanismus: 

Regeneration:

Da die Adsorption auf physikalischen Prinzipien beruht (Physisorption), ist sie auch wieder reversibel. Silicagel ist durch eine Temperaturerhöhung vollständig regenerierbar. Bei diesem Prozess werden die gebundenen Wassermoleküle wieder aus den Poren freigesetzt und eine lange Einsatzdauer mit zuverlässiger Performance kann gewährleistet werden. 

Temperatur Abhängigkeit:

Grundsätzlich gilt, je höher die Umgebungstemperatur, umso mehr nimmt die Adsorptionskapazität (Gleichgewichtsbeladung) ab. Die Wasserstoffbrückenbindung an der Silicagel-Oberfläche ist in unteren Temperaturbereichen begünstigt und nimmt nach oben hin ab. 

Wie auf der Grafik zu sehen erreicht das Silicagel seinen höchsten Beladungszustand bei 20°C und nimmt bis 80°C konstant ab. Bei 120°C wird keine Feuchtigkeit mehr aufgenommen bzw. der gesamte Vorgang wird umgekehrt (Regeneration)

Abhängigkeit von Luftfeuchtigeit:

Weitporiges Silicagel (Typ B) nimmt in einer trockenen Umgebung bei niedriger relativer Luftfeuchte (<20 % r. F.) nur vergleichsweise geringe Mengen Wasser auf, da die Poren größer sind und die Anziehungskräfte auf einzelne Wassermoleküle schwächer wirken. 

Im Bereich 20–60 % r. F. steigt die Adsorption langsam, aber kontinuierlich an. Der entscheidende Vorteil zeigt sich bei hoher Luftfeuchtigkeit (>60 % r. F.): hier setzt die Kapillarkondensation ein, und die weitporige Struktur ermöglicht eine starke Zunahme der Beladung. Dadurch kann Typ B bei hoher Luftfeuchte deutlich größere Wassermengen aufnehmen als engporige Typen.

Die Adsorption von Wassermolekülen in weitporigen Kieselsäure-Perlen ist ein rein physikalischer und reversibler Prozess. Dieser Vorgang wird als Regeneration bezeichnet. PORESPHERE™ Makro B kann durch Erhitzen auf Temperaturen von 140°C regeneriert werden. Bei Temperaturen unter 100 °C wird die Feuchtigkeit nicht vollständig entfernt, während Temperaturen über 180 °C die Porenstruktur schädigen können. Da unser Makro B Silicagel ohne Farbindikator eingesetzt wird, entfällt das Risiko einer Indikatorschädigung. 

Thermische Regeneration von Silicagel

Die thermische Regeneration kann entweder durch Heißluft (z. B. in Öfen) oder in besonders empfindlichen Prozessen mithilfe von Inertgasen wie Stickstoff (N₂) oder Argon (Ar) erfolgen. Beim Erhitzen werden die Wassermoleküle aus den Poren und von der Oberfläche gelöst. Ohne Trägergas besteht die Gefahr, dass die Moleküle in unmittelbarer Umgebung direkt erneut adsorbiert werden (Resorption). Ein kontinuierlicher Inertgasstrom sorgt dafür, dass die freigesetzten Wassermoleküle effizient abtransportiert werden und auch tief in den Poren gebundene Feuchtigkeit zuverlässig entfernt wird. 

Die Regeneration mit Inertgas bietet noch weitere Vorteile: Sie schützt das Silicagel vor Oxidation oder Zersetzung, was insbesondere bei brennbaren Gasen, Lösungsmitteln oder empfindlichen Chemikalien wichtig ist. Gleichzeitig gewährleistet die chemische Inertheit von Stickstoff oder Argon eine kontaminationsfreie Regeneration. Besonders trockener Stickstoff kann den freigesetzten Wasserdampf sehr effizient aufnehmen und abführen, sodass auch tief in den Poren gebundene Feuchtigkeit zuverlässig entfernt wird. Typische Anwendungsbereiche für diese thermische Regeneration sind industrielle Trockenanlagen, die Gasaufbereitung sowie Drucklufttrockner. 

Beim Zweikammerbetrieb von Drucklufttrocknern wird das Silicagel in zwei separate Kammern unterteilt, um eine kontinuierliche Trocknung der Luft zu gewährleisten. Während in der ersten Kammer die feuchte Luft getrocknet wird, befindet sich das Silicagel in der zweiten Kammer bereits in der Regeneration. Dabei werden die beladenen Trockenperlen erhitzt, beispielsweise mit Heißluft oder einem Inertgasstrom, sodass die aufgenommene Feuchtigkeit vollständig entfernt wird. Nach einem definierten Zeitraum wechseln die Kammern ihre Funktion, sodass die zuvor regenerierte Kammer nun die feuchte Luft trocknet, während die andere regeneriert wird. Dieses wechselnde Verfahrenstellt sicher, dass jederzeit trockene Luft verfügbar ist, ohne dass der Trocknungsprozess unterbrochen werden muss. Der Zweikammerbetrieb ist besonders vorteilhaft in industriellen Anwendungen, in denen eine konstante Feuchtigkeitskontrolle und hohe Betriebssicherheit gefordert sind.

Neben der klassischen thermischen Regeneration gibt es weitere Verfahren, die je nach Prozessanforderung und Materialempfindlichkeit spezifische Vorteile bieten.

Vakuumregeneration:

Bei der Vakuumregeneration wird der Druck im Adsorberbett reduziert. Dadurch schwächt sich die Bindung der Wassermoleküle an die Porenoberflächen, sodass Feuchtigkeit bereits bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen verdampft. Dieses Verfahren ist besonders energieeffizient und materialschonend, eignet sich daher ideal für temperaturempfindliche Anwendungen. Der Nachteil liegt im höheren technischen Aufwand, da Vakuumpumpen und druckfeste Systeme erforderlich sind.

Mikrowellen- oder IR-Regeneration:

Eine weitere Methode nutzt Strahlungswärme, um die Wassermoleküle direkt in den Poren anzuregen und zu verdampfen. Diese Technik ermöglicht eine schnelle Regeneration mit geringeren Energieverlusten im Vergleich zu herkömmlicher Heißluft. Aufgrund ihrer speziellen Anforderungen eignet sie sich vor allem für Labor- oder High-Tech-Anwendungen, während sie für großtechnische Anlagen weniger praktikabel ist.