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Beispiel 2: Isothermen konstruieren, wo keine sind

Das folgende Beispiel stellt eine kinetische Untersuchung dar, es wurde PEG (Polyethylenglykol mit Molekulargewichten von 5.000 - 7.000) aus wässrigen Lösungen auf DAY adsorbiert (ein mittlerweile vom Markt verschwundener, aber vielfach kopierter hydrophober Faujasit, 13Y) [1]. Der DAY war vorher zermahlen, gesiebt, gewaschen und getrocknet worden.

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Natürlich machen wir alle im Ernstfall eigene Messungen, ehe wir eine Adsorptionsanlage planen (wir sind ja schließlich nicht lebensmüde!), möchten aber vorweg wenigstens eine Vorstellung davon bekommen, was uns erwartet. Also suchen wir in der wissenschaftlichen Literatur nach den Messungen anderer Leute - um dann auf Isothermen mit den Achsenbezeichnungen p/kPa und Molekül/Elementarzelle zu stoßen. Was nun?

Wie solche “enttäuschenden” Funde unter Umständen doch verwertet werden können, möchte ich Ihnen in diesem und dem folgenden Blogbeitrag anhand einiger Beispiele vorrechenen.

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Wo Naturzeolithe ihre synthetischen Gegenstücke ersetzen

Auf dem Bild sieht man vorne die rosig gefärbten  synthetischen Zeolithe, hinten Naturzeolith (Klinoptilolith) aus der Slowakei. Während der synthetische Zeolith ein mit Bindemittel geformtes Pulver ist, stellt der Naturzeolith gebrochenes Gestein dar.

Zur Übersicht seien die gängigsten Zeolithe noch einmal nach ihren chemischen Eigenschaften und der Porengröße aufgelistet. Diese (extrem vereinfachte) Einteilung weist auf die möglichen Anwendungen hin:

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Robert Virta, Industriemineralienspezialist für die U. S. Geological Survey (vielleicht am ehesten mit unserer Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe zu vergleichen), schreibt sinngemäß etwa:

“Natur- und synthetische Zeolithe machen sich keine Konkurrenz. Einerseits verhindert der hohe Preis der synthetischen Zeolithe ihren Einsatz auf den traditionellen Verwendungsbereichen von Naturzeolithen. Andererseits sind die strengen Anforderungen an Stabilität, Reinheit und Reproduzierbarkeit, die an die synthetischen Zeolithe in ihren typischen Einsatzgebieten gestellt werden, von Naturzeolithen nicht zu erfüllen.” [1]

Worin bestehen nun die eigentlichen Unterschiede zwischen natürlichen und synthetischen Zeolithen, und wofür werden sie verwendet?

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Was sind Nanozeolithe, wodurch unterscheiden sie sich von “Nicht-Nano”-Zeolithen, und was für Anwendungen sind mit Nano-Zeolithen möglich, die mit Zeolithen gewöhnlicher Partikelgröße nicht zugänglich sind?

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Berechnungstools und die Suche nach der idealen Kornform 

Obwohl die Ergun-Gleichung schon 1952 aufgestellt wurde, ist sie immer noch die am häufigsten verwendete Berechnungsmethode für den Druckverlust in Schüttungen. Der Vorteil der Ergun-Gleichung ist ihre Einfachheit, der Nachteil der, dass auch sie schüttungsspezifische Konstanten enthält, die sich wiederum nur aus Druckverlustmessungen ableiten lassen. Das fällt allerdings gelegentlich unter den Tisch. (more…)

Ein Leser hat mich vor einigen Tagen auf einen Ausschnitt aus der Sendung “Clever” auf Sat1 aufmerksam gemacht, den man bei YouTube sehen kann. Es ist eine kurze Show, in der thermodynamischen Wirkungen von Zeolith demonstriert werden.

Das ist ganz interessant, auch wenn ein paar Unklarheiten oder Fehler in dem Beitrag sind: (more…)

Gerade gelesen: P. L. Edmiston präsentiert ein neuartiges Material zur Wasseraufbereitung, welches in bestimmten Anwendungen Aktivkohle schlagen soll. Genauere Daten kann man der Patentanmeldung auch nicht entnehmen, es steht aber fest, dass es sich um Silicapartikel handelt, die mit organischen Molekülketten zu einem Netz verbunden sind. Die organischen “Maschen” sorgen dafür, dass das Material hydrophob wird - es nimmt nach Angaben des Herstellers kein Wasser auf - und dass es um den Faktor 8 quellbar ist. Besonders soll es sich für Aromaten, Butanon und ähnliches eignen. Beladenes Material schwimmt praktischerweise auf dem Wasser, wird abgeschöpft und wieder ausgeheizt (jetzt sind die VOC in der Gasphase).

Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, nullwertiges Eisen (Fe(0), in der Präsentation mit ZVI abgekürzt) in das Material einzubringen, so dass daraus ein Redoxkatalysator wird. Ich werde auf jeden Fall mein Möglichstes tun, um ein Muster zu ergattern…

28. September 2010: Da mittlerweile anscheinend alle Links gebrochen sind, hier das, was noch vorliegt:

• Die Präsentation
• Literaturverweis
• Das Patent hat die Nummer US 7,790,830

Wenn sich ein Molekül einer Oberfläche nähert - sei es ein Wassermolekül einem Trockenmittel, oder ein Stickoxidmolekül einer Katalysatoroberfläche - kann es dort chemisorbiert oder physisorbiert werden. Worin besteht der Unterschied, und wie kann man ihn feststellen, und warum ist die Unterscheidung wichtig? (more…)

Warum diffundiert Sauerstoff schneller aus einem Gummireifen als Stickstoff? Warum lässt sich in bestimmten Zeolithen para-Xylol von den anderen Isomeren abtrennen? Ein wichtiger Einflussfaktor, wenn auch nicht die ganze Antwort, liegt im kinetischen Durchmesser der Moleküle.

Für den kinetischen Durchmesser findet man stark abweichende Angaben in verschiedenen Datenquellen, und tatsächlich schwankt der ermittelte Durchmesser nach Art der Bestimmungsmethode. Schließlich gibt es keine Pico-Schieblehre, die man an die Moleküle halten könnte. Und selbst wenn es sie gäbe, so sind Atome und Moleküle keine harten Gebilde, sondern diffus begrenzt, wie von der Elektronenwellendichtefunktion beschrieben.

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