Wie funktioniert Aktivkohle

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Aktivkohle: Wirkung und Funktion

Wir schauen ganz genau hin

Aktivkohle ist bekannt für Ihre herausragende Adsorptionsfähigkeit, die auf ihrer einzigartigen Porenstruktur und ihrer enormen inneren Oberfläche beruht. Aufgrund der hohen Anzahl von Poren, ihrer unterschiedlichen Größen und ihrer starken Verzweigung besitzt Aktivkohle eine beträchtliche "innere" Oberfläche, die für die Adsorption von luft- und wassergebundenen Schadstoffen von entscheidender Bedeutung ist. Bei hochwertiger Aktivkohle kann 1 Gramm bis zu 1.500 Quadratmeter innere Oberfläche bieten. Diese Eigenschaften machen sie ideal für eine breite Palette von Anwendungen, darunter Luft- und Gasreinigung, Wasser- und Abwasserreinigung, Flüssigkeitsbehandlung, in Biogasanlagen und zahlreichen weiteren Anwendungen. Aktivkohle spielt eine entscheidende Rolle bei der organischen Schadstoffaufnahme nicht nur im medizinischen Bereichen, sondern auch in der Industrie durch Filtration von Giftstoffen, zur Filtration von Geruchsstoffen oder Beseitigung von Farbstoffen bei der Flüssigkeitsbehandlung.

Um die Wirkung von Aktivkohlen zu verstehen, sollte man die zwei wesentlichen Anwendungen von Aktivkohlen kennen.

Elektronenmikroskop Aktivkohle

Aktivkohle

Aktivkohle innere Darstellung

1. Physisorption(Typ A)

Die Physisorption oder auch physikalische Adsorption auf Aktivkohle erfolgt durch die Anreicherung von zu adsorbierenden Schadstoffen mithilfe von van der Waals-Kräften und Kapillarkondensation. Aktivkohle zeichnet sich durch eine hohe Anzahl von Poren aus, die unterschiedliche Größen und eine starke Verzweigung aufweisen. Schadstoffmoleküle strömen durch das Schüttbett aus Aktivkohle, und bei ausreichender Kontaktzeit finden sie die Öffnungen der Poren in denen sie haften bleiben.

Die Verweilzeit der Schadstoffmoleküle in der Aktivkohle hängt von deren Größe und Eigenschaften ab. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die gebundenen Moleküle nicht unbegrenzt an der Aktivkohle haften. Sie können durch Feuchtigkeit, insbesondere Wassermoleküle, verdrängt werden, ebenso wie durch Temperatur, insbesondere bei leichtflüchtigen Verbindungen.

Unter idealen Bedingungen kann Aktivkohle bis zu 70% ihres Eigengewichts an Schadstoffen adsorbieren (Laborwert), während in der Praxis oft nur etwa 20% erreicht werden. Dieser Unterschied zwischen Labor- und Praxiswerten ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, wie beispielsweise die spezifischen Umweltbedingungen und die Beschaffenheit der Schadstoffe.

2. Chemisorption durch chemische Veredelung

Aktivkohle Typ B, E, K, Hg, ABEKHg

Die Chemisorption auf Aktivkohle beinhaltet verschiedene Arten chemischer Bindungen. In diesem Verfahren wird Aktivkohle mit spezifischen chemischen Substanzen imprägniert, die zur Bekämpfung nicht-organischer Schadstoffe verwendet werden können. Hierzu zählen anorganische und saure Gase, Amine und Quecksilberdämpfe, um nur einige wichtige Gruppen zu nennen. Die Schadstoffe werden durch chemische Reaktionen an die Aktivkohle gebunden, wobei diese Bindungen in der Regel irreversibel sind.

Darüber hinaus kann die Imprägnierung dazu führen, dass Schadstoffe katalytisch abgebaut oder in andere Verbindungen umgewandelt werden. In diesem Prozess dient die Aktivkohle lediglich als Trägermaterial. Theoretisch könnten auch andere Trägermaterialien verwendet werden, jedoch zeichnet sich Aktivkohle durch ihre hohe Porosität aus, die es ihr ermöglicht, nicht nur die imprägnierten Chemikalien aufzunehmen, sondern auch organische Schadstoffe in den nicht imprägnierten Poren zu adsorbieren. Diese einzigartige Eigenschaft verleiht der Aktivkohle ihre Multifunktionalität und Einzigartigkeit.

Aktivkohle ABEKHg

A gegen die meisten organischen Schadgase

B gegen die meisten anorganischen Schadgase

E gegen die meisten sauren Schadgase

K gegen Ammoniak und Amine

Hg gegen Quecksilberdämpfe

Aktivkohle: Faktoren, die ihre Wirkung beeinflussen

Neben der Auswahl der Aktivkohle und der Imprägnierung gibt es weitere Faktoren, die das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle beeinflussen und sorgfältig berücksichtigt werden müssen:

Temperatur: Die Temperatur spielt eine entscheidende Rolle bei der Optimierung des Adsorptionsvermögens von Aktivkohle. Ein Temperaturbereich zwischen +10°C und +50°C ist ideal. Zu hohe Temperaturen können dazu führen, dass bereits adsorbierte Gase desorbiert werden, da sich die Schadgase von der Aktivkohle lösen. Die Gase in den Poren der Aktivkohle dehnen sich aus und entweichen. Bei niedrigen Temperaturen kann die Aktivkohle Luft von selbst ansaugen. Dies führt dazu, dass sich ein Vakuum in den Poren bildet, wodurch mehr Luft und Feuchtigkeit in die Aktivkohle gelangen. Die Aktivkohle wird mit Wasser gesättigt, und die Adsorption von Schadgasen wird beeinträchtigt.

Luftfeuchtigkeit: Hohe Luftfeuchtigkeit verringert die Schadstoffaufnahme. Das in der Luft enthaltene Wasser wird in der Aktivkohle gebunden und blockiert die Poren, wodurch das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle schneller erschöpft wird. Zudem verdrängt die aufgenommene Feuchtigkeit die adsorbierten Schadgase, die dann in die Umgebungsluft gelangen.

Kontaktzeit: Die Kontaktzeit bezieht sich auf das Verhältnis zwischen der Luftmenge und der Menge der Aktivkohle. Es ist die Zeit, die die Schadstoffe benötigen, um in die Poren der Aktivkohle zu gelangen. Ein zu hoher Luftstrom in Kombination mit zu wenig Aktivkohle führt dazu, dass Schadstoffe nicht vollständig adsorbiert werden und teilweise ungesichert in die Umgebung abgegeben werden.

Unsere Experten stehen Ihnen gerne zur Verfügung, um die optimale und wirtschaftlichste Lösung für Ihre Anforderungen zu finden.

Korngröße: Die Korngröße, also der Durchmesser der einzelnen Aktivkohle Extrudate (Pellets), beeinflußt den Druckverlust in dem Lüftungssystem und somit den Luftstrom und schließlich das Aufnahmevermögen der Aktivkohle. Kleine Aktivkohleextrudate erhöhen den Druck in dem System und verlangsamen den Luftstrom und geben der Aktivkohle eine höhere Kontaktzeit. Gleichzeitig kann es dazu führen, dass der Luftstrom staut und eine Reinigung der Luft / des Gases nicht mehr erfolgen kann. Zu große Aktivkohle Extrudate verringern den Staudruck führen aber zu niedrigeren Kontaktzeiten und reduzieren die Adsorption.

Wenn die Anlage mit der vorhandenen Aktivkohlenkorngröße gut funktionierte sollte bei einem Wechsel die Korngröße beibehalten werden. Die Korngröße wird immer über den Durchmesser nie über die Länge des Extrudates bestimmt.