Wie werden Adsorptionsmittel zur Umweltsanierung eingesetzt?

Auch wenn wir manchmal in den Nachrichten von aufsehenerregenden Verschüttungen hören , ist der unsachgemäße Umgang mit gefährlichen Materialien und Abfällen keine Seltenheit. Laut der Environmental Protection Agency (EPA) ist es an Zehntausenden von Standorten in den Vereinigten Staaten passiert, wo die gefährlichen Materialien Land, Wasser und/oder Luft kontaminiert haben [Quelle: EPA ]. Materialien, die als Adsorptionsmittel bekannt sind, sind für den Reinigungsprozess unerlässlich.

Es ist wichtig zu beachten, dass Adsorption nicht derselbe Prozess wie Absorption ist. Ein Absorptionsmittel saugt andere Materialien auf und nimmt sie in seinen Körper auf, wodurch das Volumen des Absorptionsmittels anschwillt. Denken Sie an einen Schwamm oder ein Papiertuch, das Ihre verschüttete Milch aufsaugt. Andererseits zieht ein Adsorptionsmittel andere Flüssigkeiten oder Gase nur an seiner Oberfläche an. Die "Oberfläche" kann jedoch auch innere Oberflächen wie Poren und Kapillaren umfassen. Hochporöse Substanzen wie Aktivkohle sind hervorragende Adsorptionsmittel.

Eine Adsorptionsmittelbindung kann entweder physikalisch oder chemisch sein. Die physikalische Adsorption beinhaltet eine schwache elektrostatische Anziehung (auch Van-der-Waals-Anziehung genannt ) zwischen Molekülen. Polare Substanzen mit negativen und positiven Oberflächenladungen wie Wasser werden von polaren Adsorptionsmitteln angezogen. Unpolare Substanzen ohne ausgeprägte Oberflächenladung, wie organische Substanzen, werden von unpolaren Adsorptionsmitteln angezogen. Die physikalische Adsorption ist in einem als Desorption bezeichneten Prozess reversibel. Die chemische Adsorption erfolgt jedoch als Ergebnis einer chemischen Bindung und ist weitgehend irreversibel. Da Adsorptionsmittel im physikalischen Adsorptionsprozess wiederverwendbar sind, sind sie billiger und für Umweltreinigungszwecke vorzuziehen.

Bei der Adsorption handelt es sich häufig um einen sogenannten Festbettadsorber, bei dem ein Stoff wie Luft durch ein Bett aus festem Adsorptionsmittel strömt. Beim Durchströmen der Luft zieht das Adsorptionsmittel die in der Luft enthaltenen unerwünschten Partikel an. Das Platzieren mehrerer Schichten dieser Betten hilft, die Effizienz zu verbessern. Dies kann ein regenerativer Prozess sein, bei dem das Adsorbens desorbiert und dann wieder in Betrieb genommen werden kann.

Jetzt, da wir ein wenig darüber wissen, was Adsorption ist und wie sie funktioniert, können wir verstehen, wie Adsorptionsmittel für die Reinigung von Gefahrstoffen nützlich sind. Lesen Sie mehr auf der nächsten Seite.

Mehrere Faktoren bestimmen, wie effektiv ein Adsorptionsmittel bei der Umweltreinigung ist. Dazu gehören nicht nur die Oberfläche, sondern auch die chemische Struktur, die Porengröße und die Partikelgröße. Aktivkohle, weil sie so porös ist, ist ein Beispiel für ein sehr wirksames und weit verbreitetes Adsorptionsmittel. Erstaunlicherweise kann ein Gramm Aktivkohle unter den richtigen Bedingungen eine Gesamtoberfläche von fünf Fußballfeldern haben [Quelle: EPA ]. Kohlenstoff wird aktiviert, wenn er erhitzt und mit Sauerstoff behandelt wird, um die Porenstruktur zu vergrößern. Die Aktivkohle ist dann wirksam bei der Entfernung von Verunreinigungen aus Wasser (daher der Einsatz in Haushaltswasserfiltern ) sowie bei der Reinigung der Luft von schädlichen Gasen in Gasmasken. Andere Anwendungen für Aktivkohle umfassen die Beseitigung von Lösungsmitteln, Gerüchen, Gasen und Benzindämpfen.

Andere gebräuchliche Adsorptionsmittel umfassen Silicagel, das beim Entfernen von anorganischen Gasen und Reinigen von Gas wirksam ist, und Molekularsiebe, die beim Entfernen von Stickstoffoxid wirksam sind. Aktiviertes Aluminiumoxid dient unter anderem dazu, polychlorierte Biphenyle ( PCBs ) zu entfernen . PCBs sind synthetische Verbindungen, die vor allem in der Elektroindustrie bis in die 1970er Jahre, als sie verboten wurden, verwendet wurden. Aber weil sie nicht biologisch abbaubar sind, verschmutzen große Mengen PCB immer noch Wasser, Boden und Luft.

Darüber hinaus werden Adsorptionsmittel (eher als Absorptionsmittel) zur Ergänzung der Reinigung von Ölverschmutzungen verwendet . Sie sind normalerweise als primäre Reinigungsmethode nicht effektiv, es sei denn, die Ölpest ist sehr gering, aber sie sind für die letzten Phasen der Reinigung nützlich. Die besten Adsorptionsmittel zum Reinigen von Öl aus Wasser sind sowohl oleophil (ölanziehend) als auch hydrophob (wasserabweisend). Denken Sie darüber nach, wie Sie Seife und nicht nur Wasser brauchen, um die natürlichen Öle aus Ihrem Haar zu entfernen, oder wie gefiederte Tiere von schwarzem Öl durchnässt werden können, das sich nicht abspülen lässt. Aus den gleichen Gründen sind Haare und Federn wirksame Adsorptionsmittel zur Beseitigung von Ölverschmutzungen im Wasser.

Viele weitere Informationen zur Umweltsanierung finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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