Silicagel: So funktioniert das Trockenmittel.
Silicagel - auch Kieselsäure genannt - ist eine chemische Verbindung aus Silizium und Sauerstoff (SiO₂), die sowohl natürlich vorkommt als auch synthetisch hergestellt werden kann. Silicagel ist chemisch stabil, inert (reagiert nur selten mit anderen Stoffen) und kommt bei zahlreichen industriellen wie technischen Anwendungen als Trockenmittel zum Einsatz. Es eignet sich, um Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung und Prozessgasen zu filtern und Feuchteschäden zu verhindern. Seine großporige Oberflächenstruktur mit tausenden Kapillaren und einer extrem großen Oberfläche von bis zu 800m² pro Gramm zieht Wassermoleküle aktiv an. Verantwortlich dafür sind die in den Kapillaren wirkenden Van-der-Waals-Kräfte. Dabei handelt es sich um eine rein physikalische Bindung, die bei hoher Luftfeuchtigkeit und moderaten Temperaturen besonders stark ist.
Feuchtigkeitsaufnahme.
1. Air contains moisture
Umgebungsluft enthält Wasserdampf – auch wenn wir ihn nicht sehen. Diese unsichtbare Feuchtigkeit kann Schaden verursachen.
PORESPHERE™ Silicagel
Trockenperlen haben eine enorm große und polare Oberfläche. Sie ziehen Wassermoleküle physikalisch an und binden sie - ganz ohne den Einsatz von Chemikalien.
Luft wird trockener
Die gebundene Feuchtigkeit bleibt an der Oberfläche des Granulat gebunden und die Luftfeuchtigkeit in der umgebenden Luft kann erfolgreich gesenkt werden.
4. Kontrolle per Farbindikator
Viele Silicagel-Varianten zeigen durch einen Farbwechsel an, wann sie gesättigt sind und kein weiteres Wasser mehr aufnehmen können. Zeit, die Trockenperlen auszutauschen!
Regeneration.
Warmluft & Inertgas
Kieselsäureperlen binden Wasserdampf physikalisch durch Adsorption an ihrer großen inneren Oberfläche. Diese Bindung ist rein physikalischer Natur und kommt durch Wasserstoffbrücken und Van-der-Waals-Kräfte zustande. Steigt die Temperatur über 100°C werden diese physikalischen Kräfte schwächer und Feuchtigkeit wird wieder freigesetzt. Die meisten Silicagele lassen sich daher bei Temperaturen von 120-140°C in handelsüblichen Backöfen regenerieren.
Bei besonders empfindlichen Prozessen ist eine Regeneration unter Zuhilfenahme von Inertgasen wie Sickstoff und Argon empfehlenswert. Sie unterbinden eine Resorption - sprich das erneute Adsorbieren der Feuchtigkeit, während sich diese noch in der Umgebung des Silicagels befindet. Ein kontinuierlicher Strom aus Inertgasen nimmt freigesetzte Wassermoleküle auf und führt sie sicher aus dem Silicagelbett heraus. Außerdem senken Inertgase den Partialdruck, wodurch auch tief in den Poren sitzende Wassermoleküle freigesetzt werden. Vorteile bietet die Regeneration mittels Inertgasen zudem bei brennbaren Gasen, Lösemitteln und sensiblen Chemikalien, bei denen Sauerstoff Oxidation, Zersetzung und die Explosionsgefahr fördern würde. Stickstoff und Argon sind auch hierfür gut geeignete Inergase, da sie chemisch stabil sind und weder mit Silicagel noch mit den adsorbierten Molekülen reagieren.
Typische Einsatzgebiete der thermischen Regeneration von Silicagel sind industrielle Trocken- und Gasaufbereitungsanlagen.
Zwei-Kammer-Betrieb
In technischen Adsorbern erfolgt die Regeneration meist im Wechsel- bzw. Zweikammerbetrieb - vor allem bei Drucklufttrocknern. Während eine Kammer Feuchtigkeit adsorbiert, wird die zweite Kammer erhitzt und mit der trockenen Luft aus Kammer 1 durchströmt.
Dieser kontinuierliche Wechsel zwischen den Kammern stellt sicher, dass stets trockene Luft zur Verfügung steht, ohne Prozessunterbrechung.
Vakuumregeneration:
Hier wird der Druck im Adsorberbett gezielt abgesenkt. Durch die Reduktion des Umgebungsdrucks wird die Bindung der Wassermoleküle an der Porenoberflächen geschwächt, sodass Wasser bereits niedrigen Temperaturen verdampft. Dieses Verfahren ist besonders materialschonend und energieeffizient, da keine hohen Temperaturen erforderlich sind. Es eignet sich hervorragend für temperaturempfindliche Prozesse. Der Nachteil liegt im höheren technischen Aufwand, da Vakuumpumpen und druckfeste Systeme benötigt werden.
Mikrowelle:
Eine weitere Möglichkeit bietet die Mikrowellenregeneration. Hier wird Strahlungswärme genutzt, um Wassermoleküle direkt in den Poren anzuregen und zu verdampfen. Der Vorteil dieser Methode ist die schnelle Regeneration bei gleichzeitig geringerem Energieverlust. Diese Regenerationsmethode ist jedoch nicht für Silicagele mit Farbindikator geeignet.