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Abb. 1: Aus derzeit verfügbaren In- Abb. 2: Aktivkohlefasergewebe
formationen konstruierte mögliche ACC507-15, im Original (links),
Anordnung von ~6 Mikrographiten 30-fach vergrößert (mittig) und
und 3 Porenbreiten, P-0, P-1 und 850-fach vergrößert (rechts)
P-2, mit inneren Poren zwischen
den Mikrographiten sowie Nanopo-
ren zwischen den Graphen-Lagen
Als Adsorption bezeichnet man die Anreicherung erklärt werden. Generell bestehen Aktivkohlen
von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der hauptsächlich aus amorphen Graphenstruktu-
Oberfläche von Festkörpern. Adsorptive Verfah- ren und besitzen aufgrund ihres ausgeprägten
ren zählen zu den am häufigsten eingesetzten Porensystems eine sehr große innere Oberflä-
industriellen Trennverfahren. Sie zeichnen sich che. Diese kann mitunter 2500 m² pro Gramm
durch Energieeffizienz und geringe Kosten aus. Aktivkohle betragen. Zwei Gramm Aktivkohle
Das Institut für Physikalische Prozesstechnik beinhalten somit die Fläche eines Fußballfelds.
(ipp-htw saar) arbeitet seit Jahren an der Mate- An jeder Oberfläche kann Adsorption stattfin-
rialcharakterisierung, innovativen Anwendungen, den, weshalb Materialien mit besonders großen
der Optimierung bestehender Verfahren und an inneren Oberflächen auch besonders gut für
der Entwicklung neuer Prozesse. Dabei helfen ei- die Adsorption geeignet sind. Trotzdem bleibt
gens entwickelte Werkzeuge wie das ALI -Modell die Form und Größe der Poren, d. h. die Poren-
c
zur Beschreibung der Adsorption und experimen- struktur, entscheidend für die Leistungsfähigkeit
telle Einrichtungen wie die Gleichgewichtsad- solcher Materialien. Besitzt beispielsweise ein
sorptionsanlage. Neben industrieller Forschung Material ausschließlich so kleine Poren, dass
steht das ipp-htw saar auch für Grundlagenfor- Schadstoffmoleküle aufgrund ihrer Größe nicht
schung sowie die Verknüpfung beider Diszipli- in diese eindringen können, findet auch keine
nen. Zum Arbeitsgebiet Adsorption zählen unter Adsorption statt und das Material ist, trotz der
anderem Projekte, in denen neueste Materialien eventuell riesigen inneren Oberfläche, für diese
auf ihre noch unbekannte Aufnahmekapazität Anwendung ungeeignet. Die genaue Beschaf-
für beispielsweise aus der Luft zu entfernende fenheit der Aktivkohleporen, d. h. Form, Größe
Schad- oder Geruchsstoffe untersucht wer- und Anzahl, ist unbekannt. Aktivkohle ist wohl,
den. Diese Materialien können in industriellen auch wegen der unzähligen Ausgangsmateriali-
Prozessen als regenerierbare Alternative zu en, Aktivierungsarten und Aktivierungsgrade so
„Wegwerf-Chemikalien“ eingesetzt werden. komplex, dass ein einheitliches Bild der Struktur
Im Fokus stehen als traditionelle Adsorbentien nicht gegeben werden kann und in der Literatur
auch aktivierte Kohlen. Spezielle Aktivkohle- nicht zu finden ist. Dies macht wiederum die
fasergewebe wurden intensiv untersucht. So Interpretation von Phänomenen bei der Adsorp-
konnten neue Erkenntnisse zu deren innerer tion und anderen makroskopischen Erscheinun-
Struktur sowie zu industriellen Anwendungen gen schwierig und erfordert weitere Forschung.
erlangt werden. Aktivkohlen zählen seit langem Zusammenfassend sei gesagt, dass die innere
aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit und hohen Struktur von mikroporösen Aktivkohlefasergewe-
Beladekapazität zu den wichtigsten Adsorpti- be (ACCs) aus Mikrographiten besteht, die sehr
onsmaterialien. Trotzdem ist ihre innere Struktur kleine Ausdehnungen haben, ~ 2 nm breit bzw.
bis heute nicht vollständig geklärt. Makroskopi- lang und aus wenigen Graphen-Lagen aufgebaut
sche Phänomene, wie elektrische Leitfähigkeit sind. Daneben sind fullerenartige Strukturen, d. h.
oder thermische und mechanische Stabilität, gebogene Strukturen enthalten. Mit diesen und
können nicht vollständig durch Modellvorstel- weiteren Aussagen wurde ein hypothetischer
143 lungen des inneren Aufbaus dieser Materialien Ausschnitt aus dem Gefüge von ACCs konstru-