Adsorption ist ein zentraler physikalisch-chemischer Prozess in der industriellen Wasserbehandlung, bei dem Moleküle oder Ionen aus einer Flüssigkeit oder einem Gas an der Oberfläche eines Feststoffes haften. Dies erfolgt entweder durch Physisorption (schwache intermolekulare Kräfte) oder Chemisorption (starke chemische Bindungen). Adsorption ist besonders wichtig in der Abwasserbehandlung, um gelöste Schadstoffe wie Schwermetalle, organische Verbindungen oder Farbstoffe aus dem Wasser zu entfernen.

Technische Hintergründe

Adsorption beruht auf der Oberflächenaktivität eines Feststoffs, meist eines porösen Materials, wie z. B. Aktivkohle, Silicagel, oder Zeolithe. Diese Materialien bieten durch ihre hohe spezifische Oberfläche eine große Anzahl an Adsorptionsplätzen, auf denen die Schadstoffe gebunden werden können.

  1. Physisorption: Hierbei haften Moleküle durch Van-der-Waals-Kräfte an der Oberfläche des Adsorbenten. Dieser Prozess ist in der Regel reversibel, da keine chemischen Bindungen zwischen dem Adsorbat (dem Stoff, der adsorbiert wird) und dem Adsorbens (dem Feststoff) gebildet werden.

  2. Chemisorption: Dieser Prozess ist stärker und irreversibel, da es zur Bildung von kovalenten Bindungen zwischen dem Adsorbat und dem Adsorbens kommt. Dies wird bei der Entfernung von schwer abbaubaren Verbindungen oder stark toxischen Stoffen genutzt.

Anwendung in der Praxis der Wasser- und Abwasserbehandlung

In der industriellen Abwasserbehandlung spielt Adsorption eine entscheidende Rolle, um das Wasser von Schadstoffen zu befreien, bevor es wieder in den Kreislauf zurückgeführt oder abgeleitet wird.

  • Aktivkohle ist das am häufigsten verwendete Adsorptionsmittel in der Trinkwasseraufbereitung und der Abwasserreinigung. Es wird insbesondere zur Entfernung von organischen Schadstoffen, Geruchs- und Geschmacksstoffen, Pestiziden, und Schwermetallen wie Quecksilber oder Blei eingesetzt.

Filtertechnik von ALMAWATECH als Kies- und Sandfilter oder Aktvkohlefilter

Foto: Aktivkohlefilter in GFK-Tanks (ALMA FIL AK)

  • Ionenaustauscher: Ein weiterer bedeutender Adsorptionsprozess ist der Ionenaustausch, bei dem gelöste Ionen wie Schwermetalle (z. B. Kupfer, Zink) oder Nitrate gegen unschädliche Ionen ausgetauscht werden. Dies ist besonders relevant in der Kesselwasseraufbereitung und der Kühlwasserbehandlung, wo die Bildung von Ablagerungen und Korrosion verhindert werden muss. Ein Beispiel für Ionenaustauscheranlagen in der Wasseraufbereitung sind unsere ALMA ION-Anlagen.

  • Zeolithe und Silicagel: In speziellen Anwendungsbereichen werden auch Zeolithe oder Silicagel als Adsorbentien verwendet, um beispielsweise organische Lösungsmittel oder Kohlenwasserstoffe aus Abwässern zu entfernen.

Vorteile und Herausforderungen der Adsorption

Vorteile:

  • Hohe Effizienz bei der Entfernung spezifischer Schadstoffe, auch bei niedrigen Konzentrationen.
  • Relativ einfache Implementierung in bestehende Wasseraufbereitungssysteme.
  • Vielfältige Anwendungen in der Trinkwasseraufbereitung, industriellen Abwasserreinigung und Luftreinhaltung.

Herausforderungen:

  • Die Kapazität des Adsorbens ist begrenzt, sodass regelmäßige Regeneration oder Erneuerung erforderlich ist, um die Adsorptionsleistung aufrechtzuerhalten.
  • Die Auswahl des geeigneten Adsorbens muss an die Zusammensetzung des Abwassers angepasst werden, um eine optimale Leistung zu erzielen.

Fazit

Die Adsorption ist ein unverzichtbarer Prozess in der industriellen Wasseraufbereitung. Ob durch Aktivkohle (ALMA FIL AK), Ionenaustausch (ALMA ION) oder andere spezialisierte Adsorbentien – die effektive Entfernung von Schadstoffen sorgt dafür, dass hohe Anforderungen an die Wasserqualität erfüllt werden. In Kombination mit anderen Aufbereitungstechnologien trägt die Adsorption dazu bei, die Umweltbelastung durch industrielle Prozesse deutlich zu reduzieren.