Desorption

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Desorption (aus dem lat. de-sorbere; sorbere: (auf-)saugen) bezeichnet den Vorgang, bei dem Atome oder Moleküle die Oberfläche eines Festkörpers verlassen. Die Desorption stellt damit den Umkehrvorgang der Sorption dar.

Um desorbieren zu können, muss das Teilchen genügend Energie zur Überwindung der Bindungsenergie besitzen oder zugeführt bekommen.

Einteilung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Entsprechend der Herkunft der dafür erforderlichen Energie gibt es die

  • thermische Desorption (Temperaturwechseldesorption; temperature swing)
  • optische Desorption (durch Absorption von Photonen)
  • akustische Desorption durch Ultraschall
  • elektrische Desorption
  • ionenstimulierte Desorption (durch Beschuss mit schnellen Ionen)
  • drucktechnische Desorption (Druckwechseldesorption; pressure swing)
  • technische Desorption (unterschiedliche Desorptionsanlagen zum Beispiel mit Festbett, Wanderbett, Wirbelschicht)
  • Verdrängungsdesorption (Einsatz eines leichter adsorbierbaren Stoffes; technisch meist Wasserdampf)

Desorptionsrate[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Thermische Desorptionsrate[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Desorptionsrate der Teilchen von der Oberfläche hängt zunächst ab von der Anzahl n der adsorbierten oder absorbierten Teilchen/Moleküle, der Temperatur T und der Desorptionsenergie (auch Bindungsenergie):

wobei eine Oszillationsfrequenz, Boltzmann-Konstante und m die Desorptionsordnung ist.

Die Desorptionsordnung hängt vom konkreten Mechanismus des Desorbierens ab:

  • m=0: Desorption von einer Multilage
  • m=1: Desorption von Atomen
  • m=2: Desorption von zwei-atomigen Molekülen
  • etc.

Ionenstimulierte Desorptionsrate[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beobachtete Desorptionsraten der ionenstimulierten Desorption liegen im Bereich von 1 (senkrechter Einfall, niedrige Energien der einfallenden Ionen) bis ca. 25.000 (streifender Einfall, Energien im Bereich einiger MeV/u der einfallenden Ionen). Im Allgemeinen ist die ionenstimulierte Desorptionsrate eine Funktion von:

,

wobei die Eindringtiefe der Ionen in das Material, der elektronische Energieverlust pro Eindringtiefe, der Einfallswinkel und eine zunächst empirisch bestimmte Konstante ist. Die Geschwindigkeit der Desorption und die dafür notwendige Energie ist ein entscheidender Faktor, ob die Kombination aus Adsorption und Desorption als technischer Prozess in Frage kommt.

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Epitaxie wird Desorption verwendet, um in der Gasphase eine bestimmte Konzentration aufrechtzuerhalten.

In der Forschung wird die ionenstimulierte Desorption verwendet, um Oberflächen von Adsorbaten zu reinigen, die mittels thermischer Desorption nicht zu reinigen wären.

Bei der Reinigung von Prozess- und Abgasen wird der Mechanismus der Desorption dazu genutzt, ein beladenes Adsorbens zu regenerieren.[1] Dies geschieht in der Regel über Wärmeeintrag oder Druckabsenkung.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. VDI 3674:2013-04 Abgasreinigung durch Adsorption; Prozessgas- und Abgasreinigung (Waste gas cleaning by adsorption; Process gas and waste gas cleaning). Beuth Verlag, Berlin. S. 15.