PORESPHERE™ A Weiss besitzt eine hydrophile Oberfläche und eine einzigartige engporige Mikrostruktur, die ausschließlich Feuchtigkeit bindet, während unpolare Moleküle kaum adsorbiert werden. Dies macht es ideal für Anwendungen, die eine niedrige Restfeuchte erfordern, ohne andere Gase oder Stoffe zu beeinflussen.  

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:

Engporiges Silicagel kann bereits kleinste Mengen Wasserdampf aus einer relativ trockenen Umgebung binden (z.B. <20% rF). Bei einer Luftfeuchtigkeit von 20-60% rF verläuft die Adsorption weiterhin gleichmäßig und schnell. Ab einer hohen Luftfeuchtigkeit von >60% sättigen sich die Poren schneller und die Adsorption verlangsamt sich, bis die maximale Kapazität erreicht ist. 

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Die Adsorption von Wassermolekülen in Kieselsäure-Perlen ist ein rein physikalischer Prozess, der reversibel ist. Dieser Vorgang wird als Regeneration bezeichnet. Unser PORESPHERE™ A Weiss kann bei einer Temperatur von 140°C regeneriert werden. Dabei muss das Granulat über mehrere Stunden konstant erwärmt werden. Temperaturen unterhalb von 100°C reichen nicht aus, um die Trockenperlen vollständig zu regenerieren, während Temperaturen über 180°C die Struktur der Poren beschädigen können, in diesem Fall speziell den Farbindikator. Je nach Anwendung und Reinheitsanforderung stehen dabei unterschiedliche Regenerationsverfahren zur Option.   

Thermische Regeneration von Silicagel

Die thermische Regeneration von Silicagel kann entweder durch Heißluft – zum Beispiel in Öfen – oder bei besonders empfindlichen Prozessen mithilfe von Inertgasen wie Stickstoff (N₂) oder Argon (Ar) erfolgen. Beim Erhitzen des beladenen Silicagels werden die Wassermoleküle aus den Poren und von der Oberfläche gelöst. Ohne die Unterstützung eines Trägergases besteht jedoch die Gefahr, dass die Moleküle erneut adsorbiert werden: Zwar verlassen sie die Poren, verbleiben jedoch in der unmittelbaren Umgebung und können kurz darauf wieder aufgenommen werden. Ein kontinuierlicher Inertgasstrom sorgt dafür, dass die freigesetzten Wassermoleküle effizient aus dem Adsorberbett abtransportiert werden. Gleichzeitig reduziert das Inertgas den Partialdruck, wodurch auch tief in den Poren gebundene Feuchtigkeit zuverlässig entfernt wird.

Der Einsatz von Inertgasen bietet zudem Vorteile in Prozessen mit brennbaren Gasen, Lösungsmitteln oder empfindlichen Chemikalien, da Sauerstoff in diesen Szenarien zu Oxidation, Zersetzung oder sogar Explosionsgefahr führen könnte. Stickstoff und Argon sind chemisch inert, reagieren weder mit dem Silicagel noch mit den adsorbierten Molekülen und gewährleisten so eine kontaminationsfreie und sichere Regeneration. Besonders trockener Stickstoff mit niedriger absoluter Feuchte kann den Wasserdampf besonders effizient aufnehmen und abführen.

Typische Anwendungsbereiche der thermischen Regeneration sind industrielle Trockenanlagen und die Gasaufbereitung, bei denen eine zuverlässige Feuchtigkeitskontrolle und die langfristige Nutzung des Materials entscheidend sind. In technischen Adsorbern erfolgt die Regeneration häufig im Wechsel- oder Zweikammerbetrieb, wie es beispielsweise bei Drucklufttrocknern üblich ist. Während eine Kammer Feuchtigkeit adsorbiert, wird die andere Kammer erhitzt und mit einem Teil der bereits getrockneten Luft durchströmt, wodurch sie regeneriert wird. Dieses kontinuierliche Verfahren stellt sicher, dass stets trockene Luft zur Verfügung steht, ohne dass der Prozess unterbrochen wird.

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.

Alle numerischen Daten zu Porenvolumen, spezifischer Oberfläche, Wasseraufnahme, Partikelgröße etc. finden Sie separat in der Produkttab​elle weiter unten.