Unter Adsorption versteht man den Prozess der Anlagerung bzw. Konzentrierung einer Flüssigkeit oder eines Gases an einer festen Oberfläche.
Warum werden Moleküle an Aktivkohle adsorbiert?
Adsorption wird durch die sogenannte „London Dispersionskraft“ hervorgerufen. Sie ist eine Form der zwischen Molekülen wirkenden Van der Waals Kraft.
Die London Dispersionskraft kann ähnlich wie die Gravitationskraft verstanden werden, wie sie z.B. zwischen zwei Planeten auftritt. London Dispersionskräfte haben nur eine sehr kurze Reichweite und sind daher stark abhängig von dem Abstand der zwischen der Aktivkohleoberfläche und dem zu adsorbierenden Molekül besteht. Es handelt sich um eine additiv wirkende Kraft, d.h. die Adsorptionskraft ist die Summe aller zwischenmolekular auftretenden Anziehungskräfte. Die kurze Reichweite und die additive Wirkung dieser Kräfte verleihen Aktivkohle die stärksten physikalischen Adsorptionskräfte von allen bekannten Materialien.
Adsorption aus der Gasphase – Hierbei handelt es sich um einen Kondensationsprozess, bei dem die Adsorptionskräfte die Moleküle aus der freien Gasphase (Bulk) heraus an den Porenwänden innerhalb der Aktivkohle kondensieren. Die Adsorptionsgeschwindigkeit hängt von dem Verhältnis des Partialdruckes zum Dampfdruckes des gasförmigen Stoffes ab.
Adsorption aus der Flüssigphase – Die zu adsorbierenden Moleküle bewegen sich aus der freien Flüssigphase (Bulk) in die Adsorptionsporen hinein in einem quasi-flüssigen Zustand. . Die Adsorptionsgeschwindigkeit hängt von dem Verhältnis der Konzentration zur Löslichkeit des flüssigen Stoffes ab.
Welche Verbindungen werden adsorbiert?
Alle Verbindungen sind zu einem gewissen Grade adsorbierbar. In der Praxis wird Aktivkohle vorwiegend zur Adsorption von organischen und anorganischen Verbindungen mit hohem Molekülgewicht, wie zum Beispiel Jod oder Quecksilber, eingesetzt.
Generell steigt die Adsorbierbarkeit einer Verbindung mit:
- steigendem Molekülgewicht
- steigender Anzahl von funktionellen Gruppen wie Doppelbindungen oder Halogenliganden
- steigender Polarisierbarkeit des Moleküls – ein Effekt der mit der Verteilung der Elektronenwolke eines Moleküls. zusammenhängt
