Gasübertragung

Gasübertragung bezeichnet den Prozess, bei dem Gasbestandteile zwischen Phasen transportiert werden oder innerhalb einer Gasphase durch Diffusion und Konvektion verteilt werden. Typische Formen sind der Massentransfer zwischen Gas und Flüssigkeit (Gas–Flüssig-Übertragung) sowie der Transfer zwischen Gas und Feststoffen oder innerhalb gasförmiger Medien. Die treibenden Kräfte sind Partialdruck- und Konzentrationsunterschiede, bedingt durch Unterschiede in Löslichkeit, Temperatur und Strömung.

Auf mikroskopischer Ebene erfolgt der Transport durch Diffusion nach Fick sowie durch Bulk-Bewegung des Gases. In vielen technischen Systemen wirken zusätzlich Widerstände an Grenzflächen: ein Gasfilmwiderstand und ein Flüssigkeitsfilm sowie interne Diffusion innerhalb von Feststoffen oder porösen Medien. Für Gas–Flüssig-Transfers wird oft das Zwei-Film-Modell herangezogen; bei gut vermischten Systemen dominieren die Grenzschicht-Widerstände. Häufig verwendet man die Größenkoppelung durch k_L und k_G bzw. k_L a und k_G a, die den Massenübertragungskorridor beschreiben. Der Massentransfer wird oft mit N_A = k_L a (C* - C_L) oder alternativ N_G = k_G a (P* - P_G) beschrieben. C* ist die Gleichgewichtskonzentration in der Flüssigkeit, P* der Gleichgewichtsdruck des Gases; C* lässt sich über Henrys Gesetz C* = H P ausdrücken.

Anwendungen finden sich in der Umwelt- und Verfahrenstechnik, etwa bei der Abgasreinigung, der Luftreinhaltung, Aeration in Kläranlagen und Bioreaktoren, in der Gasaufbereitung sowie in der Brennstoffzellen- und Verbrennungstechnik. Praktisch wird Gasübertragung durch Erhöhung der interfacialen Fläche, Optimierung von Strömung und Temperatur sowie durch Druck- oder Diffusionskontrollen verbessert.

---