Charakterisierung von Adsorbentien

Der Adsorptionsprüfstand kann Adsorbentien bezüglich ihrer Aufnahmefähigkeit gegenüber einem Adsorptiv charakterisieren. Dazu werden Isobaren und Isothermen aufgenommen und ausgewertet. Derzeit wird als Adsorptiv destilliertes Wasser sowie Methanol verwendet. Vermessen wurden bisher verschiedene Varianten von Silicagel und Zeolith.

Die Darstellung mittels Isothermen und Isobaren ermöglicht eine Aussage darüber, bei welchem Druck oder Temperatur ein Adsorbens zu welchem Prozentanteil beladen ist. Die Beladung ist eine Massenprozentangabe, die die Masse des adsorbierten Adsorptivs ins Verhältnis zum Ausgangsgewicht der getrockneten Adsorbensprobe setzt. Die Messbereiche für Drücke liegen zwischen 5 und 65 mbar, der Messbereich für Temperaturen bei 5 bis 90 °C.

Die folgende Abbildung zeigt das Ergebnis einer Messreihe mit Zeolith und destilliertem Wasser. Abgebildet sind Adsorptionsisothermen, aufgenommen bei 25 und 30 °C, sowie Desorptionsisothermen bei 80 und 90 °C. Auf der Ordinate ist die Beladung zu sehen, auf der Abszisse der Quotient aus Messdruck an der Probe und Sättigungsdruck des Adsorptivs.

Die nächste Abbildung zeigt das Anlagenschema des Prüfstandes. Vor jeder Messung muss der Prüfstand vorbereitet werden. Dazu wird er auf rund 55 °C erhitzt. Genutzt werden dazu Heizfolien, die die Oberfläche des Prüfstandes bedecken. Um die Wärme zu halten, ist der Prüfstand mit Schaumstoff umhaust. Mit Hilfe der Vakuumpumpe (3) wird die Anlage auf 0,5 mbar evakuiert. Die Adsorbentienprobe wird bei 90 °C und 5 mbar getrocknet. Die Dauer ist dabei abhängig vom Probenmaterial. Im Verdampfer (2) wird Wasser- oder Methanoldampf erzeugt. Vor einer Messung wird die Vorratskammer (1) damit befüllt. Die zuvor getrocknete und somit unbeladene Probe befindet sich in der evakuierten Probenkammer (5). Mittels Peltierelement wird  die Probe auf die gewünschte Temperatur geregelt. Das Peltierelement wird über einen Wasserkreislauf gekühlt. Ein Rückkühler (4) unterstützt eine konstant niedrige Wassertemperatur. Startet der Versuch, wird der Wasserdampf geregelt über ein Eck- und Nadelventil von der Vorratskammer in die Probenkammer geleitet. Ist das thermodynamische Gleichgewicht an einem Messpunkt erreicht, wird zum nächsten Messpunkt hin geregelt.