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Sorption

Sorption ist eine Sammelbezeichnung für Vorgänge, die zu einer Anreicherung eines Stoffes innerhalb einer Phase oder auf einer Grenzfläche zwischen zwei Phasen führen. Die Anreicherung innerhalb einer Phase nennt man genauer Absorption, die an der Grenzfläche Adsorption. J. W. McBain führte 1909 den Oberbegriff Sorption für Prozesse ein, bei denen nicht eindeutig zwischen Ad- und Absorption unterschieden werden kann.

Der sorbierende Stoff wird Sorbens, der Sorbent oder das Sorptionsmittel genannt. Der noch nicht sorbierte Stoff wird als Sorptiv bezeichnet, der an- bzw. eingelagerte (sorbierte) Stoff als Sorbat.

Inhaltsverzeichnis

Einteilung

Die Ursachen für Sorption sind in der Regel physikalische Wechselwirkungen zwischen Sorbent und Sorbat. Sorbtion ist ein Gleichgewichtsprozess zwischen Aufnahme und Abgabe (Desorption) eines Stoffes. Liegt kein Gleichgewicht vor, wird ein Gleichgewicht angestrebt. Durch Konzentrations- und Temperaturänderungen, sowie Verdrängungsreaktionen wird die Sorption beeinflusst und die Lage des Gleichgewichts verschoben. Praktisch wichtig sind Sorptionsprozesse, bei denen bestimmte Stoffe bevorzugt (selektiv) aufgenommen werden.

Die Begriffe Desorption und Desorbat werden sowohl für die Abgabe adsorbierter, als auch absorbierter Stoffen verwendet.

Messung & Beschreibung

Die Verteilung eines Stoffs zwischen Sorptionsmittel (z. B. einem Feststoff) und seiner Lösung (z. B. eine wässrige Phase) kann mittels Schüttelversuchen ermittelt werden. Hierbei stellt sich zwischen Sorption und Desorption eines Stoffes ein Gleichgewichtszustand ein. Das Verhältnis der Stoffkonzentrationen in beiden Phasen ist u. a. stark von der Temperatur abhängig. Die mathematische Beschreibung erfolgt mit Sorptionsisothermen.

Die Sorptionsaffinität von Stoffen kann vereinfacht mit dimensionslosen und konzentrationsunabhängigen Verteilungskoeffizienten beschrieben werden, z. B. dem Verteilungskoeffizienten zwischen dem organischen Kohlenstoff im Boden und Wasser (Koc oder log Koc).

Anwendung

Sorption, insbesondere die Adsorption, spielt beim Verhalten von Schadstoffen in der Umwelt eine wichtige Rolle, z. B. von organischen Schadstoffen in der Luft (Anlagerung an Aerosolpartikel) oder im Untergrund (Anlagerung an Bodenbestandteile oder an Kolloide). Schadstoffe können beispielsweise durch Sorption an Bodenpartikel längerfristig gebunden werden. Schwerwasserlösliche und/oder schwerflüchtige Schadstoffe können durch Sorption an Staubpartikel in der Atmosphäre oder an suspendierte Teilchen im Wasser (auch Bodensicker- und Grundwasser) über weite Strecken transportiert werden.

Technisch genutzt wird die Sorption in Absorptionskältemaschinen und bei der Lufttrocknung mit wasserziehenden Substanzen (siehe solare Klimatisierung).

Siehe auch