tion, Membranverfahren, Kristallisationund chromatographischer Verfahren.

Als neuer Ansatz werden anorgani-sche Materialien wie Layered DoubleHydroxides (LDH) als Adsorbens zurBindung von organischen Säuren unter-sucht. Ihr amphoterer Charakter, indu-strielle Verfügbarkeit, Regenerierbarkeit,Umweltverträglichkeit und Ausbleibenvon Biofouling sprechen für ihren Ein-satz. Die Bindung von negativ gelade-nen Molekülen aus wässrigen Lösungenan LDH kann mittels Adsorption undIonenaustausch erfolgen, da LDH so-wohl eine positive Netto-Oberflächen-ladung als auch austauschbare Gegen-ionen aufweisen. Hydrotalcite stellendie bekanntesten Vertreter dieser Ver-bindungsklasse dar und sind Gegen-stand der Untersuchungen.

Die Anwendbarkeit von Hydrotalcitenin chromatographischen Säulen ist auf-grund der sehr feinen pulverförmigenKristalle unmöglich. Die Entwicklungeiner Methode zur Herstellung von Gra-nulaten kann die Anwendung undHandhabung von Hydrotalciten verbes-sern. Eine Granulierung des Stoffgemi-sches aus Hydrotalcit, Bentonit undWasser führt nach anschließender Kalzi-nierung zu einem porösen Material mitspezifischer Oberfläche von ∼ 150 m2g–1.Die physikalische Stabilität der Granu-late wurde über 168 h in einer Chro-matographiesäule mit Wasser bestätigt.Adsorptionsversuche unter moderatenVersuchsbedingungen (10 g L–1 Bern-steinsäurelösung, pH 6,5) erzielen ähnli-che Adsorptionskapazitäten von ∼ 50 mgpro Gramm Granulat (85 Gew.-% Hy-

drotalcit) wie die gleiche Menge an rei-nem Hydrotalcit. Die Arbeitskapazitätist vergleichbar mit Kunstharz-Ionen-austauscher mit quaternärem Ammoni-um als funktionelle Gruppe. In zwölfaufeinanderfolgenden Sorptionszyklenkonnte in gravimetrischen Untersu-chungen weder eine signifikante Mas-senabnahme des Granulats noch eineAbnahme der Ausgangsadsorptionska-pazität über 10 % beobachtet werden.Die Granulate sind gegenüber der ver-wendeten Säurelösung und 1M Natron-lauge chemisch stabil. In Abhängigkeitdes Volumenstroms können bis zu 95 %der zuvor am Granulat gebundenen or-ganischen Säure in der Desorptions-lösung wiedergefunden werden.

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Chemische Charakterisierung von AktivkohleoberflächenDipl.-Ing. J. Treese1) (E-Mail: julian.treese@uni-due.de), Prof. Dr.-Ing. D. Bathen1), PD Dr.-Ing. M. Luckas1), Dr. rer. nat. C. Pasel1)

1)Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Lotharstraße 1, D-47057 Duisburg, Germany

DOI: 10.1002/cite.201250628

Bei Aktivkohlen handelt es sich umtechnisch häufig genutzte Adsorbentien.Sie werden durch thermische oder che-mische Aktivierung bei hohen Tempera-turen aus einem kohlenstoffhaltigenAusgangsmaterial hergestellt. Bei die-sem Prozess bilden sich die für die Ad-sorption erforderlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften der Aktiv-kohle heraus: das Porensystem und dieaktiven Zentren an der inneren Oberflä-che. Während es für die Charakterisie-rung des Porensystems bereits Metho-den gibt, ist die chemische Charak-terisierung von Aktivkohlen schwierig[1].

Bisherige Forschungsergebnisse zeig-ten, dass unpolare Substanzen an Aktiv-kohlen besser adsorbiert werden alspolare Substanzen und aromatischeSubstanzen besser als nicht-aromatische[2]. Aufgrund dieser Erkenntnisse wirddie folgende Modellvorstellung von derAktivkohleoberfläche entwickelt. DieOberfläche der Kohle stellt drei Artenvon Bindungsplätzen zur Verfügung:aromatische, aliphatisch-polare und ali-

phatisch-unpolare. Die chemische Cha-rakterisierung der Aktivkohle soll nunmithilfe von Adsorptionsisothermen bi-närer Gemische von ausgewählten Pro-bemolekülen in der flüssigen Phase er-folgen. Als Adsorptive werden Toluol

(aromatisch), Aceton (polar) und Me-thylcyclohexan (unpolar) verwendet. Eswird angenommen, dass jedes der dreiMoleküle bevorzugt eine Art dergenannten Bindungsplätze besetzt.Als Untersuchungsgegenstand wurden

ChemieIngenieurTechnik

Chemie Ingenieur Technik 2013, 85, No. 9, 1361–1371 © 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.com

Abbildung. Gleichgewichtsisothermen für das System Toluol (Adsorptiv) in Methylcyclo-hexan (Lösungsmittel) an neun verschiedenen Aktivkohlen.

1 Adsorption 1367

neun Aktivkohlen der Firma Norit ge-wählt.

Bisher gemessene Adsorptionsisother-men im Spurenbereich zeigen deutlicheUnterschiede zwischen den verwende-ten Aktivkohlen. Die Beladungskapazi-täten für Toluol unterscheiden sich deut-lich. Daraus wird geschlossen, dasseinige der Kohlen deutlich mehr aroma-tische Bindungsplätze zur Verfügungstellen als andere (Abb.). Weitere Ergeb-

nisse zeigen ebenfalls stark verschie-dene Kapazitäten für Aceton.

In Folgestudien sollen die gemesse-nen Adsorptionsisothermen qualitativund quantitativ diskutiert werden. Essoll untersucht werden, inwieweit sichdie gemessenen Beladungen der Probe-moleküle als ein Maß für die Anzahl derentsprechenden Bindungsstellen aufder Oberfläche interpretieren lassen.Mit einer solchen Information kann ein

Gruppenbeitragsansatz zur Modellie-rung der Flüssigphasenadsorption anAktivkohlen entwickelt werden.

[1] T. J. Bandosz, Activated Carbon Surfacesin Environmental Remediation, Elsevier,Oxford 2006.

[2] T. Gräf, Dissertation, Universität Duis-burg-Essen 2011.

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Ad- und Desorption von Schwefelverbindungen ausmethanreichen GasenV. Chowanietz1) (E-Mail: volkmar.chowanietz@uni.due.de), Prof. Dr.-Ing. D. Bathen1), Dr. rer. nat. C. Pasel1)

1)Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Lotharstraße 1, D-47057 Duisburg, Germany

DOI: 10.1002/cite.201250585

Erd- und Biogas enthalten organischeund anorganische Schwefelverbindun-gen (z. B. H2S, COS, CH3SH, C2H5SH),die aufgrund ihrer toxischen und korro-siven Eigenschaften abgeschieden wer-den müssen, bevor eine technischeNutzung möglich ist. Ein verbreitetesVerfahren zur Entschwefelung ist dieAdsorption. Für eine optimierte Ausle-gung solcher Adsorptionsprozesse ist esnötig, genaue Kenntnis über die Ad-und Desorptionseigenschaften der ein-gesetzten Adsorbentien zu haben. DasZiel dieses Forschungsvorhabens ist es,in Kooperation mit einem Industriepart-

ner das Ad- und Desorptionsverhaltenkommerziell verfügbarer Adsorbentienbezüglich der o. g. Schwefelverbindun-gen bei unterschiedlichen Temperatu-ren zu untersuchen.

Für die Durchführung der Messungwurde eine Versuchsanlage mit einemFestbett-Adsorber konstruiert, die esermöglicht, Prozesstemperaturen zwi-schen 25 °C und 300 °C einzustellen. Indiesem Temperaturfeld werden zu-nächst Durchbruchskurven für binäreStoffsysteme aus einem Trägergas undeinem Adsorptiv vermessen. Aus denDurchbruchskurven werden mittels

Massenbilanzen die Adsorptionsisother-men berechnet. Anschließend werdenVersuche zur Charakterisierung des De-sorptionsverhaltens durchgeführt. DieDurchbruchskurven werden basierendauf Stoff- und Energiebilanzen für diefeste und fluide Phase mit dem Soft-ware-Tool Aspen Custom Modeler dy-namisch simuliert. Man erhält unterVerwendung des LDF-Ansatzes einen ef-fektiven Stoffdurchgangskoeffizienten,mit dem die Kinetik der Adsorption imbetrachteten Temperaturfeld beschrie-ben werden kann.

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Adsorptive Wasserentfernung aus organischenLösungsmitteln im unteren ppmw-BereichM. Sc. B. Burrichter1) (E-Mail: bernd.burrichter@uni-due.de), Dr. C. Pasel1), Dr. M. Luckas1), Prof. Dr. D. Bathen1)

1)Universität Duisburg-Essen, Lotharstraße 1, D-47057 Duisburg, Germany

DOI: 10.1002/cite.201250587

In der verarbeitenden Industrie wächstzusehends der Bedarf an extrem tro-ckenen organischen Lösungsmitteln.Wasser führt zu ungewünschten Neben-reaktionen und kann Katalysatoren ver-giften, daher muss es aus vielen Flüssig-keiten nahezu vollständig entferntwerden. Ein vielfach in der Praxis ange-wendetes Verfahren ist die adsorptiveTrocknung an Zeolithen, Silicagelen

und Aluminiumoxiden. Entgegen seinerVerbreitung wurde die Adsorption vonWasser aus der Flüssigphase wissen-schaftlich bislang wenig untersucht, so-dass es an systematischen Betrachtun-gen der relevanten Einflussparametermangelt [1].

Im Rahmen dieses Projektes werdenzum einen anhand von Schüttelkolben-versuchen Adsorptionsgleichgewichte

von Wasser aus verschiedenen Lösungs-mitteln an 3A- und 4A-Zeolithen aufge-nommen. Die Analytik wird extraktivmittels coulometrischer Karl-Fischer-Titration durchgeführt, die verlässlicheMessungen bis in den Bereich< 10 ppmw ermöglicht. Zum anderensollen an einer kontinuierlich durch-strömten Adsorptionsanlage Durch-bruchskurven für die Adsorption von

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1368 1 Adsorption