Sorptionsvorgangs

Der Sorptionsvorgang bezeichnet den Prozess, bei dem ein Sorbat von einer Phase in eine andere überführt wird, indem es sich an einer Oberfläche eines Sorbens anlagert oder in das Volumen des Sorbens eindringt. Sorption umfasst damit Prozesse, bei denen der Sorbat entweder an der Oberfläche haftet (Adsorption) oder in das Sorbenvolumen diffundiert (Absorption); häufig wird auch Ionenaustausch oder Komplexbildung als Teil des Vorgangs verstanden.

Man unterscheidet in der Praxis vor allem Adsorption und Absorption. Adsorption beschreibt die Anlagerung eines Stoffs an eine Grenzfläche, Absorption die Verteilung des Stoffs im Inneren des Sorbens. Adsorption kann physikalisch (Physisorption, van-der-Waals-Wechselwirkungen) oder chemisch (Chemisorption, Bindungen) erfolgen. Sorptionsvorgänge können reversibel sein, so dass Desorption möglich ist, wodurch der Sorbent wieder eingesetzt werden kann.

Wichtige Größen sind Oberflächenbereich und Porosität des Sorbents, Temperatur, Druck, Konzentration des Sorbats sowie der pH-Wert der Umgebung. Gleichgewichte der Sorption werden oft durch Isothermen beschrieben, etwa Langmuir (Monolagerbildung auf homogener Oberfläche) oder Freundlich (heterogene Oberflächen). Die Sorptionskinetik lässt sich mit Modellen wie pseudo-erster Ordnung, pseudo-zweiter Ordnung und Diffusion in Poren (Intrapartikel-Diffusion) beschreiben.

Anwendungen sind unter anderem Wasser- und Luftreinhaltung, Gasabsorption (z. B. CO2), Trockenmittel, Katalysatorträger sowie Sensorik. Die Desorption dient der Freigabe des Sorbats und der Regeneration des Sorbents. Typische Untersuchungen erfolgen im Batch- oder Durchflussbetrieb, ergänzt durch Oberflächen- und Strukturcharakterisierung (BET-Oberfläche, Porengrößenverteilung, Zeta-Potential) zur Bestimmung der Sorptionskapazität.