Grundlagen der Destillation, Absorption und Adsorption

Grundlagen der Verdampfung und des Siedens

1) Der Übergang von der flüssigen in die gasförmige Phase wird als Verdampfung bezeichnet. Diese kann entweder nur an der Oberfläche der Flüssigkeit (Verdunstung) oder im gesamten Volumen (Sieden) auftreten. Wenn man einer Flüssigkeit in einem Behälter Wärme zuführt, erhöht sich der Dampfdruck, bis er den Atmosphärendruck erreicht. Zu diesem Zeitpunkt entsteht Dampf in der gesamten Masse der Flüssigkeit und entweicht; die Flüssigkeit siedet. Die Siedetemperatur ist charakteristisch für jeden Stoff, variiert jedoch mit dem Umgebungsdruck. Der Dampfdruck ist von der Temperatur abhängig und steigt mit dieser an.

B) Je nach Beschaffenheit der Flüssigkeit gilt: Je intensiver die zwischenmolekularen Kräfte sind, desto niedriger ist der Dampfdruck und desto höher ist folglich die Siedetemperatur.

Das Verfahren der Destillation

2) Die Destillation ist ein thermisches Trennverfahren, bei dem Stoffgemische aus Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten oder unterschiedlicher Flüchtigkeit getrennt werden können. Das Verfahren besteht darin, das Flüssigkeitsgemisch in einem Behälter (Kessel) zum Sieden zu bringen und die entstehenden Dämpfe teilweise zu kondensieren. Die kondensierten Dämpfe bilden das Destillat, während die im Kessel verbleibende Flüssigkeit als Rückstand bezeichnet wird. Die flüchtigere Komponente des Gemischs reichert sich im Destillat an, während die weniger flüchtige Komponente dazu neigt, sich im Rückstand zu sammeln.

Bestandteile einer Destillationsapparatur

1. Thermometer
2. Destillationsaufsatz
3. Destillierkolben
4. Wärmequelle
5. Kondensator (Kühler)
6. Empfänger (Vorlage)
7. Vakuum-Adapter

Ergebnisse der Prüfung

3) FVFVVV

Spezielle Destillationsverfahren

• a) Wasserdampfdestillation: Zum Mitreißen von Stoffen mittels Dampf.
• b) Fraktionierte Destillation: Für Flüssigkeiten mit ähnlichen Siedetemperaturen.
• c) Vakuumdestillation: Für Stoffe, die sich bei hohen Temperaturen verändern oder zersetzen könnten. Je niedriger der Druck ist, desto moderater sind die Temperaturen, die zum Erreichen des Verdampfungspunkts benötigt werden.
• d) Rektifikation: Kontinuierliche Destillation (Gegenstromdestillation) mittels Kolonnen mit Füllkörpern oder Böden.
• e) Kontaktoptimierung: Um einen guten Kontakt zwischen Flüssigkeit und Dampf für den Stoffaustausch zu gewährleisten, werden verschiedene Bodenarten verwendet, z. B. Glockenböden, Siebböden oder Ventilböden.

Absorption und Adsorption

Absorption

Absorption: Dies ist als die Lösung eines Gases in einer Flüssigkeit bekannt. Im Labor wird dieses Verfahren verwendet, um bestimmte kommerzielle Reagenzien wie Salzsäure oder Ammoniak herzustellen. In der Industrie wird die Absorption eingesetzt, um Gasströme zu reinigen oder zu trennen. In Absorptionstürmen wird das Gas im Gegenstrom zur Flüssigkeit geführt, um unerwünschte Gaskomponenten zu entfernen.

Adsorption

Adsorption: Die Adsorption ist ein Trennverfahren, bei dem eine Substanz aus einer Flüssigkeit oder einem Gas an die Oberfläche eines festen Adsorbens gebunden wird. Man unterscheidet zwischen physikalischer Adsorption (Physisorption) und chemischer Adsorption (Chemisorption). Dieses Verfahren wird in der Industrie eingesetzt, wenn organische Substanzen entfernt werden müssen, die unerwünschte Farben, Gerüche oder Geschmäcker verursachen könnten.

Beispiele für Adsorbentien: Aktivkohle, Kieselgel, Aluminiumoxid, Zeolithe, Sepiolith, Kieselgur (Diatomeenerde).