Molekularer Transport in porösen Netzwerken - Adsorbentien, Katalysatoren

Poröse Feststoffe, wie Silikagel, Aktivkohle, Zeolithe, Pellets aus feinteiligen Oxiden oder keramische Materialien, spielen in der Technik eine große Rolle. Insbesondere handelt es sich dabei um Prozesse der Stofftrennung und der Heterogenen Katalyse. Beispiele sind die Trennung von Kohlenwasserstoffen in der Petrolchemie oder die Luftzerlegung durch Adsorptionsverfahren. Ferner katalytische Reaktionen, wobei poröse Feststoffe als Katalysator oder Träger für Katalysatoren dienen. Entscheidend ist in allen Fällen die Größe und Zugänglichkeit der inneren Oberfläche der porösen Festkörper. Hierfür ist maßgebend die Porosität, die Verteilung der Porenweiten dp, sowie die Porentextur und Vernetzung. Man unterscheidet Makroporen dp > 50 nm, Mesoporen 2 < dp < 50 nm und Mikroporen dp < 2 nm. Typischerweise beträgt für mesoporöse Adsorbentien und Katalysatoren die spezifische Oberfläche lO bis 200 m2/g. Poröse Feststoffe, wie Silikagel, können aus unregelmäßig verzweigten Netzwerken von Makro-, Meso- und Mikroporen bestehen. Andererseits können in kompaktierten Pellets mesoporöse Haufwerke von massiven Teilchen unterschiedlicher Größe und Gestalt vorliegen. Bei Pellets aus Zeolithen handelt es sich um Aggregate aus mikroporösen Kristalliten, die durch Bindemittel miteinander verbunden sind.