Versuchsanlage zur Adsorption von hochtoxischen Komponenten im Spurenbereich
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Neben Messreihen an neu entwickelten Adsorbentien verschiedener Forschergruppen wurden überwiegend Untersuchungen im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1570 „Poröse Medien mit definierter Porenstruktur in der Verfahrenstechnik – Modellierung, Anwendungen, Synthese“ durchgeführt. Dies betraf vor allem die Teilprojekte „Adsorption von Spurenkomponenten aus der Gasphase“ und „Adsorption von Toxinen und Inhalationsanästhetika durch neuartige hierarchisch strukturierte kugelförmige Adsorbentien“, die gemeinsam mit der Universität Hamburg (Prof. Fröba) und der Universität Leipzig (Prof. Enke) durchgeführt wurden/werden. Inhaltlich befassen sich diese Projekte mit folgenden Fragestellungen: Die Adsorption von Toxinen im Spurenbereich ist dabei sowohl von der anwendungstechnischen als auch der wissenschaftlichen Seite hoch interessant, da in diesem Bereich praktisch keine Messdaten zur Verfügung stehen. Aufgrund der fehlenden Daten ist unklar, wie ein optimales Adsorbens für diese Anwendung aussehen soll. Die Projekte adressieren daher u.a. die Fragestellungen, ob ein möglichst mikroporöses Adsorbens mit großer Oberfläche vorteilhaft oder zur Beschleunigung der Kinetik eine hohe Mesoporosität anzustreben ist und welche Vorteile eine Funktionalisierung der inneren Adsorbens-Oberflächen liefert. Hierzu werden nanoporöse anorganisch-organische Hybridmaterialien mit definierter Porenstruktur und auf die Adsorptive abgestimmter Funktionalisierung synthetisiert, charakterisiert und auf ihre Eignung für die Adsorption von Toxinen aus Luft getestet. So wurden Adsorptionsgleichgewichte und -kinetiken von geruchsintensiven und gesundheitsschädlichen Adsorptiven (Acetaldehyd, Hexanal und Meythlamin) an handelsüblichen Aktivkohlen und neuen funktionalisierten periodisch mesoporösen Organosilicas (PMOs) im Spurenbereich untersucht. Es zeigt sich, dass die neuen Adsorbentien die Adsorptive fester binden und eine höhere Kapazität aufweisen. Ein gravierender Nachteil in der technischen Anwendung dieser Materialien besteht aber darin, dass sie nur pulverförmig anfallen. Das Ziel der weiteren Arbeiten ist es daher, auf der Basis von makroporösen Gläsern mit einheitlicher Kugelform und -größe hierarchisch strukturierte meso-/makroporöse Kohlenstoffe und PMOs herzustellen und diese bezüglich ihres Adsorptionsvermögens von ausgewählten Toxinen und Inhalationsanästhetika zu untersuchen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Chemical vapor infiltration of activated carbon with Tetramethylsilane. Carbon 79 (2014), 28-35
C. Pflitsch, B. Curdts, B. Atakan, M. Helmich, C. Pasel, D. Bathen
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Periodic Mesoporous Organosilicas as Adsorbents of Toxic Trace Gases out of the Ambient Air. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 640 (2014) 632 – 640
S. Martens, R. Ortmann, F.J. Brieler, C. Pasel, Y. J. Lee, D. Bathen, M. Fröba
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Untersuchungen zur Adsorption von Geruchsstoffen aus Luft. Gefahrstoffe - Reinhalt. Luft 74 (2014) 5, 187 - 191
R. Ortmann, C. Pasel, M. Luckas, M. Fröba, D. Bathen
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Novel silica-based adsorbents with activated carbon structure. Microporous and Mesoporous Materials 2015
B. Curdts, C. Pflitsch, C. Pasel, M. Helmich, D. Bathen, B. Atakan
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Sorption of acetaldehyde and hexanal in trace concentrations on carbon-based adsorbents. Chemical Engineering Technology 38 (2015) 1, 125-130
R. Ortmann, C. Pasel, M. Luckas, S. Kraas, M. Fröba, D. Bathen
