Sorptionsverhaltens

Sorptionsverhalten bezeichnet in Umwelt-, Bodenkunde- und Materialwissenschaften das Verhalten eines Stoffs, der an einer festen Phase sorbiert wird. Es umfasst zwei Grundprozesse: adsorption, die Anlagerung an Oberflächen, und absorption, die Aufnahme in das Volumen des sorbierenden Materials. In der Praxis werden beide Prozesse oft gemeinsam als Sorption beschrieben. Sorption kann physikalisch (Physisorption) oder chemisch (Chemisorption) sein; chemische Sorption schließt oft Ionenaustausch, Komplexierung oder kovalente Bindung ein.

Faktoren, die das Sorptionsverhalten beeinflussen, sind die Oberflächenbeschaffenheit und -größe, Porosität, Mineralogie, Geologie sowie der Gehalt an organischer Substanz. Weitere wichtige Einflussgrößen sind pH-Wert, Temperatur, Ionenstärke und das Vorhandensein konkurrierender Ionen oder Liganden. Die Sorption ist häufig nicht vollständig reversibel und kann hysteretisch verlaufen, insbesondere bei organischer Substanz oder komplexen Böden.

Isothermen und Kinetik dienen der Modellierung des Sorptionsverhaltens. Isothermen wie Langmuir und Freundlich beschreiben das Verhältnis zwischen sorbierter Menge und freier Konzentration bei konstanten Bedingungen; weitere Modelle wie Sips oder Temkin werden ebenfalls verwendet. Zur Beschreibung der Geschwindigkeit werden oft pseudo-erste- oder pseudo-zweite Ordnung-Modelle herangezogen, gelegentlich mit Berücksichtigung intra-partikulärer Diffusion.

Bedeutung und Anwendungen liegen in der Umwelttechnik und Bodenkunde: Das Sorptionsverhalten bestimmt die Mobilität und Verfügbarkeit von Schadstoffen, beeinflusst die Retardation im Grundwasser und dient der Bewertung von Boden- und Gewässerrisiken, der Abwasserbehandlung sowie der Entwicklung von Sorbentien wie Tonmineralien oder Aktivkohle. Grenzen bestehen in der Abhängigkeit von Umweltbedingungen, der potenziellen Hysterese und der Komplexität realer Mischungen.