Silicagel nachhaltig regenerieren: So geht`s.
Wenn Silicagel seine maximale Kapazität erreicht hat, kann es keine weiter Feuchtigkeit mehr aufnehmen. Um die Trockenperlen trotzdem weiterhin zu verwenden, können sie regeneriert werden.
Physikalische Hintergründe
Den richtigen Zeitpunkt erkennen
Regenerationsverfahren
Anleitung zur Regeneration
Technischer hintergrund Regenerations-Zeitpunkt Regenerations-verfahren Kontrolle
Die Physik dahinter – Warum ist Silicagel wiederverwendbar?
Silicagel besteht aus einem hochporösen Siliziumdioxid-Netzwerk (SiO₂). Die Trockenperlen nehmen Feuchtigkeit durch einen rein physikalisch Vorgang (Adsorption) auf. Wassermoleküle aus der Luft werden mittels van-der-Waals-Kräften an der Oberfläche der zahlreichen Poren gebunden.
Da es sich um einen physikalischen und nicht um einen chemischen Prozess handelt, ist dieser wieder reversibel. Dafür muss dem Granulat Energie in Form von Wärme oder durch Druckabsenkung zugeführt werden. Die Wassermoleküle, die zuvor an der Porenoberfläche gebunden wurden, werden durch die zugeführte Energie wie ein Magnet wieder losgelöst (Desorption). Dieser Vorgang wird als Regeneration bezeichnet.
Den richtigen Zeitpunkt für die Regeneration erkennen.
Alle Trockenmittel haben eine maximale Adsorptionskapazität, die beschreibt, wie viel Wasser das Material aufnehmen kann – z.B. 35% des Eigengewichtes bei unserem Silicagel. Diese hängt von mehreren Faktoren, wie den spezifischen Materialeigenschaften ab, aber auch von Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchte. Ist die maximale Beladung erreicht, sind die Trockenperlen gesättigt und können keine weiter Feuchtigkeit mehr adsorbieren und müssen ausgetauscht oder regeneriert werden.
Um den aktuellen Sättigungsstand des Silicagels zu messen gibt es verschiedene Methoden. Die Einfachste ist ein im Granulat enthaltener Farbindikator, der während der Produktion eingearbeitet wird. Sobald der Feuchtigkeitsgehalt in den Perlen steigt, verändert sich stetig die Farbe und signalisiert bei vollständigem Farbumschlag, dass das Zyklusende erreicht wurde.
Wenn kein Farbindikator enthalten ist, wird der Sättigungsstand mit folgenden Methoden kontrolliert:
- Feuchtigkeitsmessung: Angebrachte Sensoren messen eine ansteigende Restfeuchte, die den Austauschzeitpunkt signalisiert.
- Gewichtsänderung: Der Sättigungsstand wird rechnerisch durch das Wiegen des Trockenmittels ermittelt.
- Druckabfallmessung: In manchen Fällen ist ein Abfallen des Systemdrucks ein Indiz auf gesättigtes Silicagel
- Zeit/Betriebszyklussteuerung: Die Trockenmittel-Füllung wird basierend auf Erfahrungswerten und zu erwartender Feuchtigkeitsbelastung zyklisch ausgetauscht.
GIEBEL PORESPHERE® Indikator Silica Gel mit Farbumschlag.
Mit steigendem Feuchtigkeitsgehalt verändert sich die Materialfarbe bis zum vollständigen Farbumschlag.
So kann regeneriert werden:
Welches Verfahren wann geeignet ist.
Wie oft kann regeneriert werden?
Bei ordnungsgemäßer Regeneration kann in der Regel von mehreren hundert Regenerationszyklen ausgegangen werden, bevor das Silica Gel vollständig ausgetauscht werden sollte.
Die Lebensdauer ist stark abhängig von Einsatzbedingungen im Betrieb: Temperatur, Druck, Gasführung, mechanische Belastung etc. Auch, wenn Silicagel ein beständiges Material ist, treten mit der Zeit unweigerlich Beschädigungen an der Oberfläche der Trockenperlen auf, die sich negativ auf die Adsorptionskapazität auswirken.
Im Testversuch wurde bei einem engporigen Silicagel nach 534 Regenerationszyklen ein Verlust von 700g/m² auf 340g/m² Oberfläche festgestellt werden. Dadurch sinkt die maximal mögliche H₂O Beladung von ⁓35% auf ⁓25% des Eigengewichtes.
Der Prozess der Adsorption funktioniert nach wie vor, nur die maximal aufnehmbare Wassermenge des Materials nimmt ab. Über 500 Zyklen hinaus konnte jedoch keine weitere signifikante Verschlechterung festgestellt werden – der Verschleiß nimmt zu Beginn demnach linear zu und flacht mit über die Zeit ab.
Erfolgreich regeneriert oder nicht?
Ob ein Regenerationsvorgang erfolgreich war und die Feuchtigkeit vollständig ausgetrieben wurde, kann im Nachhinein ganz klar festgestellt werden:
Farbindikator
Durch Farbindikatoren kann der Sättigungsstand ganz einfach direkt visuelle abgelesen werden. Nach einer erfolgreichen Regeneration müssen alle Trockenperlen wieder ihre Ursprungsfarbe erreicht haben.
Sollwert-Vergleich
Viele Anlagen setzten auf feste Zyklenzeiten mit standardisierten Referenzwerten. Wenn die geplante Standzeit nicht erreicht wird, lässt dies auf eine ineffektive Regeneration schliesen.
Restfeuchte-Messung
Durch genaues Wiegen der Silicagel Schüttung zeigt sich, ob das Material vollständig trocken ist oder nicht. Dafür muss die Probe vor und nach dem Regenerationsprozess gewogen werden.
Taupunkt-Messung
Nach der Regeneration wird ein Gasstrom durch die Silicagel Schüttung geleitet und dessen Taupunkt am Auslass gemessen. Erreicht das Gas den geforderten Taupunkt, wurde das Silicagel erfolgreich regeneriert.
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