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Adsorptionsisotherme

 
     
  funktioneller Zusammenhang zwischen der Beladung eines Adsorbens und der Aktivität der zu adsorbierenden Stoffe in der gasförmigen oder flüssigen Phase. Sie gilt streng nur für konstante Temperaturbedingungen (isotherm). Gemeint ist i.a. die graphische Darstellung dieses Verhältnisses. Die Langmuir-Adsorptionsisotherme (Abb.) wurde ursprünglich für die Adsorption von Gasen an festen Oberflächen entwickelt und kann sowohl aus thermodynamischen als auch einfachen kinetischen Überlegungen hergeleitet werden. Ihr liegen folgende Modellannahmen zu Grunde: Je aktiver Stelle auf der Oberfläche des Adsorbens wird nur ein Teilchen adsorbiert. Die einmal adsorbierten Teilchen sind ortsfest (kein Grenzflächenwandern), die zu adsorbierenden Teilchen beeinflussen sich nicht gegenseitig. Es herrscht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den bereits adsorbierten und den noch gelösten Teilchen und alle reaktiven Stellen des Adsorbens sind gleichwertig (homogene Oberfläche). Die Langmuir-Isotherme erlaubt die Berechnung einer Maximalbeladung des Adsorbens. Bei sehr kleinen Aktivitäten des Adsorbats geht sie in die Form der linearen Henry-Adsorptionsisotherme über. Bei sehr grossen Aktivitäten des Adsorbates nähert sie sich der Form q = an, d.h. die Beladung des Adsorbens wird unabhängig qmax


von der Aktivität des Adsorbates.
Auf einer empirischen Potenzfunktion beruht die Freundlich-Adsorptionsisotherme bzw.
van-Bemmelen-Freundlich-Adsorptionsisotherme (Abb.). Die oft zu beobachtende gute Anpassung
dieser Isotherme an experimentelle Daten ist Ausdruck der Heterogenität vieler Adsorberoberflächen.
Allerdings erlaubt diese Isothermengleichung nicht die Ermittlung einer maximalen Beladung. Der Freundlich-Exponent ist ein Mass für die Abweichung der Isotherme von einer linearen Beziehung
zwischen Adsorbataktivität und Beladung.
Die Grenzfälle homogener und heterogener Adsorbensoberfläche werden durch die Toth-Adsorptionsisotherme verknüpft. Schliesslich erlaubt die aus der Langmuir-Isotherme abgeleitete
Frumkin-Adsorptionsisotherme, auch als Frumkin-Fowler-Guggenheim-Adsorptionsisotherme
bezeichnet, die Berücksichtigung lateraler Wechselwirkungen auf der Adsorberoberfläche (Tab.).


AdsorptionsisothermeAdsorptionsisothermen: Doppellogarithmische Darstellung der charakteristischen Verläufe der beiden häufigsten Isothermengleichungen (qmax = maximale Belastung des Adsorbens).

AdsorptionsisothermeAdsorptionsisothermen (Tab.): Adsorptionsisothermen mit q = Beladung des Adsorbens [mmol/g], qmax = maximale Belastung des Adsorbens, [A] = Aktivität des zu adsorbierenden Stoffes in der Lösung bzw. in der Gasphase [mmol/l], K = Konstante, n = Freundlich-Exponent, α, β = Anpassungsparameter nach Toth, a = Interaktionskoeffizient nach Frumkin.
 
 

 

 

 
 
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