Adsorption

Die Anlagerung von Stoffen an die Oberfläche fester Körper (Adsorbens) durch molekulare Bindungskräfte. 

Im Rahmen der biologischen Abwasserreinigung erfolgt die Adsorption zahlreicher Wasserinhaltsstoffe (z.B. Schwermetalle) u.a. an die Biomasse. 

Definition Adsorption

Die Anreicherung eines Stoffes an der Oberfläche einer benachbarten Phase wird allgemein als Adsorption bezeichnet. Bei Festkörpern (z.B. Aktivkohle) kann die Adsorption sowohl aus der Gasphase wie aus umgebenden Flüssigkeiten (Wasser) erfolgen. Bei Absorption dringen Moleküle ins Innere der Nachbarphase ein, z.B. Einlagerung von Wasserstoff in Metalle. Desorption ist die Umkehrung von Adsorptionsvorgängen.

Bei der Adsorption wird i.d.R. zwischen physikalischer Adsorption und Chemisorption unterschieden:

Die physikalische Adsorption wird hauptsächlich durch van-der-Waalsche-Kräfte bewirkt. Bei diesem Vorgang bleibt die adsorbierte Verbindung chemisch unverändert. Die physikalische Adsorption ist reversibel, d.h. die adsorbierten Substanzen können unter bestimmten Bedingungen wieder im Originalzustand von der Oberfläche gelöst werden. 

Bei der Chemisorption tritt eine chemische Bindung zwischen adsorbierter Substanz und Oberfläche ein, wodurch das adsorbierte Molekül in seiner chemischen Natur verändert wird. Die Chemisorption ist nicht direkt reversibel.

Adsorbierbare Stoffe

An Aktivkohle werden im allgemeinen organische und nicht-polare Stoffe adsorbiert, beispielsweise, organische Stoffe: Lösemittel (u.a. chlorierte Kohlenwasserstoffe), Farbstoffe und Öl. Bevorzugt adsorbiert werden: höhermolekulare und unpolare Verbindungen. Allgemein gilt, dass mit abnehmender Wasserlöslichkeit, Flüchtigkeit und Polarität, sowie zunehmendem Molekulargewicht die Adsorbierbarkeit steigt.

Darstellung der Adsorption

Bei einem Adsorptionsvorgang wird mittels Adsorptionsisothermen die Höhe der Adsorption in Abhängigkeit der Konzentration der zu adsorbierenden Substanz dargestellt. Die Adsorptionsisotherme beschreibt den Gleichgewichtszustand zwischen "Schadstoff" in der Flüssigkeit oder in der Luft (Restkonzentration) und "Schadstoff' adsorbiert am Adsorbens. Daraus kann die maximale Beladbarkeit abgelesen werden.

Adsorption in der Abwasserbehandlung

Adsorptive Reinigungsverfahren spielen in der Abwassertechnik eine wichtige Rolle. In der Abwasserbehandlung werden Adsorptions- und Ionenaustauschverfahren zur Entfernung geringer Konzentrationen an Inhaltsstoffen aus relativ reinen Wässern eingesetzt. Auch die Rückgewinnung von Werkstoffen spielt hierbei eine Rolle. Die verfahrenstechnischen Abläufe sind dabei die gleichen, wie bei Reinigungsoperationen zur Trink- und Betriebswassererzeugung.