Sorption

Sorption ist ein Prozess, bei dem eine Flüssigkeit oder ein Gas eine feste Substanz aufnimmt, um vollständiger darin einzutauchen und eine dichtere Mischung zu bilden. Dieses Verfahren wird in vielen Bereichen eingesetzt, unter anderem in der chemischen, pharmazeutischen, Lebensmittel- und biologischen Industrie. Es gibt verschiedene Arten der Sorption, darunter hydrophobe, hydrophile und alkalische.

Die hydrophobe Sorption ist charakteristisch für Öle und Fettstoffe, die aufgrund ihrer geringen Oberflächenspannung von porösen Materialien absorbiert werden. Hydrophile Sorption funktioniert, wenn das System Wasser oder polare Moleküle wie Elektrolyte, organisch lösliche Substanzen und Hormone enthält. Allerdings kann ein alkalisch sorbiertes System nicht nur polare Substanzen enthalten, sondern auch andere Arten von Partikeln, die unter natürlichen Bedingungen weniger häufig vorkommen. Bei dieser kombinierten Art der Sorptionskapazität können viele starke Säuren und Basen Wasserstoff- und Stickstoffionen im Wasser binden, wodurch effektivere und stärkere Bindungen entstehen.

Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Kohlenstoff sind die vier Elemente, die in den meisten organischen Verbindungen vorkommen. Chemiker klassifizieren sie außerdem anhand der Anzahl der elektromagnetischen Bindungen innerhalb des 3D-Orbitals (3D-Elektronen) in vier verschiedene Typen. Das bedeutet, dass jedes Element dieser vier Typen bei der Suche nach einer Bindung eine andere Art der Sorption nutzt: N2, O2 und S2 – haben 2 Elektronen, Cx2y2z2 – 4 Elektronen, Cx1y1z1 – 3 Elektronen.

Die Sorptionskapazität ist die Menge an Flüssigkeit oder Gas, die von festen Partikeln absorbiert werden kann. Dieser Indikator kann zur Bestimmung der Effizienz eines Materials verwendet werden, da er direkt von der Art der Wechselwirkung des Moleküls mit der Oberfläche abhängt. Die Verbesserung dieses Indikators führt zu einer besseren Adsorption. Die Sorptionsgeschwindigkeit ist die Zeit, die benötigt wird, um ein Gleichgewicht zwischen dem Adsorbens und dem absorbierten Stoff zu erreichen. Der Begriff „Adsorption“ sollte nicht mit einer anderen Art von Wärmewiderstand (externer Wärmeeintrag) verwechselt werden, der zu einer adiabatischen Erwärmung führt. Bei der Untersuchung eines Behälters auf Sorption müssen verschiedene Analysen durchgeführt werden, um den Grad der Zugänglichkeit der Oberfläche für Moleküle zu beurteilen. Dies kann durch die Untersuchung der Sorptionsstellen einer Substanz auf Oberflächen anderer Klassen oder durch den Vergleich mit Standardproben erfolgen. Es gibt verschiedene Techniken wie Bildgebung (Elektronenmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie oder Mikrofokus-Röntgenfotografie), Elektronenstreuung (Oberflächensicht), Ultraschallvibration (kernmagnetische Induktion und Kernspinresonanztechniken). Diese Methoden helfen, die Struktur eines Materials und seine Parameter zu messen.