Welche Funktion haben Molekularsiebe?

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Folge 50 - Mo erklärt wie Molekularsiebe funktionieren.

In Folge 18 haben wir die Funktionsweise von Adsorptionstrocknern beschrieben. Das Prinzip dieser Trockenlufttrockner beruht darauf, dass heiße, trockene Luft die Feuchte aus dem Granulat löst und in einem so genannten Molekularsieb (auch Molsieb) anlagert (adsorbiert). Als "Molekularsieb" werden unter anderem natürliche und synthetische Zeolithe bezeichnet, die eine hohe Adsorptionsfähigkeit für gelöste Stoffe mit einer bestimmten Molekülgröße haben. Die Adsorptionswirkung beruht auf der mikroporösen Kristallgitterstruktur der Zeolithe, durch deren Porenöffnungen nur entsprechend kleinere Moleküle eindringen können. Bemerkenswert ist die spezifische innere Oberfläche von Zeolithen mit bis zu 1.000 m²/g.

Eine wichtige Anforderung an das Molekularsieb ist, dass die Wasseraufnahme reversibel sein muss. Denn hat das Molekularsieb seinen maximal erlaubten Sättigungspunkt erreicht, muss regeneriert werden. Dazu schaltet der Trockner die Patrone in einen speziellen Regenerierkreis, bei dem es sich um einen offenen Prozess handelt. Anschließend wird das Molekularsieb (Trocknungsmittel) mit sehr heißer Luft (ca. 250 – 300 °C) "durchspült". Diese von einer Regenerierheizung kommende Luft erhitzt das Wasser in den Poren des Molekularsiebs über den Siedepunkt hinaus, und transportiert dabei die Feuchte aus der Patrone nach außen.

Um schließlich die volle Adsorptionsfähigkeit wieder herzustellen, muss das Molekularsieb wieder abgekühlt werden. Denn je geringer die Temperatur des Molekularsiebs ist, desto höher ist dessen Wasseraufnahmefähigkeit. Würde stattdessen ein heißes Molekularsieb in den Trocknungskreislauf geschaltet besteht zudem die Gefahr, dass der zu trocknende Kunststoff thermisch geschädigt wird.

Abgekühlt wird das Molekularsieb meist, indem man es mit Luft durchströmt. Einfache Systeme verwenden (prinzipbedingt) dazu oftmals Umgebungsluft. Dabei kann das Molekularsieb allerdings vorzeitig wieder Feuchtigkeit aufnehmen, was im ungünstigsten Fall zu einem höheren Energieverbrauch führt. Bei sehr hoher Umgebungsfeuchtigkeit kann das Molekularsieb schlimmstenfalls nicht mehr genügend Wasser aufnehmen, um den geforderten Taupunkt zu garantieren. Deshalb ist es besser, das Kühlen des Molekularsiebs in einem geschlossenen Kreislauf mit Hilfe eines integrierten Kühlers zu realisieren.

Die verschiedenen Verfahren der Regenerierung stellen wir in der nächsten Folge vor.

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