GIEBEL Know How


FRAGEN & ANTWORTEN

  

Auf dieser Seite möchten wir Ihre Fragen ausführlich und verständlich beantworten. Dabei greifen wir Fragen auf, die auch für andere interessant sein könnten.

  

Gibt es unterschiedene bei den Silicagelen mit Farbindikator?

Mit einem Versuch sollte beantwortet werden, welche Unterschiede es zwischen den üblichen Silicagelen beim Einsatz in einem Adsorber im Einsatz gibt. Für diesen Vergleich werden je 0,5kg der Silicagele Orange-Grün (OG), Orange-Farblos (OF), Blau-Rosa (BR) und die KC Tro-ckenperlen OC (KC) untersucht. Die Versuchsbedingungen für alle Adsorbenzien basieren auf einem Massenstrom von 46,6 g/h. Dieser wird über einen Volumenstrom von 50l/min, einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90% berechnet.
Alle Versuche zeigen ein für Silicagel charakteristisches Verhalten. Die Durchbruchskurven ver-laufen erst bei hohen Beladungen unterschiedlich, aufgrund der verschiedenen maximalen Beladungen.

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Welchen Einfluss hat relative Luftfeuchtigkeit auf den Adsorber?

Bei einer konstanten Temperatur von 20°C wurden 0,5kg Silicagel Orange mit einem Volumenstrom von 50l/min durchströmt. Die relative Luftfeuchtigkeit variiert zwischen 90%, 70%, 50% und 30%. Der Massenstrom reduziert sich mit abnehmender relativen Feuchtigkeit.

Tabelle: Eingestellte Massenströme und deren Berechnung.

Volumenstrom [l/min]

relative Feuchtigkeit [%]

absolute Feuchtigkeit [g/m³]

Massenstrom

[g/h]

50

90

15,6

46,6

50

70

12,1

36,2

50

50

8,6

25,9

50

30

5,2

15,5


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Welchen Einfluss hat der der Durchmesser eines Adsorbers?

Der Einfluss der Geschwindigkeit im Inneren des Adsorbers wurde zwei Durchmesser mit 110mm und 150mm getestet. Für beide Adsorber beträgt die Masse des verwendeten Silicagels Orange genau 0,5kg. Dieses wird bei einer Temperatur von 20°C, einer relativen Feuchtigkeit von 90% und einem Volumenstrom von 50l/min durchströmt.

Der Massenstrom beträgt damit 46,6g/h. Die berechneten Geschwindigkeiten im Inneren der Adsorber sind in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet. Die Erhöhung des Adsorber-Durchmessers von 110 mm auf 150 mm halbiert die Geschwindigkeit im Inneren des Adsorbers.

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Welchen Einfluss hat der Luftstrom auf den Einsatz eines Adsorbers?

Es wurden je 0,5kg des Silicagels Orange mit 90% relativer Feuchtigkeit und verschiedenen Luftströmen, bzw. Masseströmen durchströmt. Bei einer Temperatur von 20°C wird die absolute Feuchtigkeit auf 15,6g/m³ berechnet. Der berechnete Volumenstrom variiert zwischen 50l/min, 100l/min und 150l/min. Nach Gleichung 11 auf Seite 26 ist der Massenstrom direkt vom Volumenstrom abhängig.

Die berechneten Volumen- und Massenströme, sowie die Leerrohrgeschwindigkeiten sind in der Tabelle aufgelistet. Eine Erhöhung des Massenstroms, sorgt für eine höhere Adsorptiv-Konzentration in der Schüttung, was den Adsorptionsvorgang beschleunigt.

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Gibt es Unterschiede zwischen Silicagel und Molekularsieb im Adsorber?

Mit einem Versuch wurde der Unterschied zwischen Silicagel Orange-Grün und den Molekularsieben 4A und 13X beim Einsatz in einem Adsorber gezeigt. Für den Versuch wurden je 0,5kg der Trockenmittel bei einem Massenstrom von 46,6 g/h getestet. Dieser wird über einen Volumenstrom von 50l/min, einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90% berechnet. Aufgrund des fehlenden Feuchtigkeitsindikators werden für die Molekularsiebe Kennzahlen für die Farbumschläge bestimmt.

Das Verhalten der Durchbruchskurve von Molekularsieben differenziert sich von der des Silicagels. Diese besitzt für niedrige Beladungen einen Wert von annähernd 0. Gegen die maximale Beladung hin, steigt die Durchbruchskurve der Molekularsiebe steil bis zu dem Wert 1 an. Der steilere Anstieg der Durchbruchskurve spricht für eine vollständigere Beladung des Molekularsiebs.

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Welchen Einfluss hat die Trockenmittelmenge auf den Adsorber?

Mit einem Versuch sollte beantwortet werden, welchen Einfluss die Menge des Trockenmittels auf die Funktion des Adsorbers im Einsatz hat. Hierzu wurden zwei Adsorber mit 0,25kg, 0,5kg, 1kg und 2kg Silicagel Orange befüllt und getestet. Der Massenstrom von 46,6 g/h berechnet sich aus einer Temperatur von 20°C, einer relativen Feuchtigkeit von 90% und einem Volumenstrom von 50l/min.

Die Beladungsverläufe zeigen eine zeitliche Variation, so dass der Anstieg der Beladungskurven flacht mit zunehmender Adsorbens-Masse abnimmt.

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Ventile im Adsorber

Vor dem Hintergrund, dass viele Belüftungstrockner nicht dauerhaft durchströmt werden, interessiert die Frage, ob die Belüftungstrockner dennoch Feuchtigkeit adsorbieren und wie diese vor dieser unnötigen Beladung geschützt werden können. Dies ist vor allem für Belüftungstrockner interessant, welche während einem Großteil der Einsatzzeit nicht durchströmt werden. Wenn keine Strömung vorhanden ist diffundiert die Feuchtigkeit durch die Löcher im Boden in die Adsorbens-Schüttung. Es kommt zu einer Beladung und einem Farbumschlag, obwohl der Belüftungstrockner nur gering durchströmt wurde. Zur Vermeidung solcher Vorfälle hat GIEBEL verschiedene Lösungen erarbeitet.

Beim nachfolgend beschriebenen Versuch werden drei gleichen Belüftungstrocknern, mit verschlossenen Anschlussöffnungen getetest. Diese sind mit der gleichen Menge Silicagel Orange gefüllt. Sie besitzen unterschiedliche Öffnungen im Boden:
·         Löcher (Standard bei günstigen Lösungen)
·         Löcher, jedoch mit einer hydrophoben Membran abgedeckt
·         Ventile mit einem Öffnungsdruck von 6 mbar

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Welche Farbindikatoren werden eingesetzt?

Viele Silicagele sind, von Seiten des Herstellers aus, mit einem geringen Anteil an Feuchtigkeitsindikatoren versehen. Sie zeigen anhand eines Farbumschlags einen Beladungszustand an. Die Feuchtigkeitsindikatoren für Silicagele sind in zwei Arten unterteilt:

·         pH-Indikatoren
·         Metallsalze

Die pH-Indikatoren funktionieren nach dem Prinzip der Neutralisation. Im trockenen Zustand ist der Indikator von einem sauren oder alkalischen Milieu umgeben. Erzeugt wird das Milieu durch den Indikator oder einer zusätzlich aufgebrachten Säure oder Base. Der Eintrag von Wasser setzt das Milieu auf einen neutralen pH-Wert. Diese Änderung des pH-Wertes führt zu einem Farbumschlag des Feuchtigkeitsindikators.

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Grundlagen über Belüftungstrockner

Belüftungstrockner, auch Atmungstrockner, Silicagelfilter oder Adsorber genannt, dienen dem Schutz vor Wasser- und Schmutzeintrag. Hauptanwendungsgebiete sind die Belüftung von hydraulischen Flüssigkeiten, Schmierstoffen, Kraftstoffen und von elektrischen Systeme. Diese Systeme haben einen Anspruch auf eine niedrige Feuchtigkeit und saubere Luft. In Systemen mit Flüssigkeiten, kann auskondensiertes Wasser zu Schäden an mechanischen Teilen oder gar zum Ausfall des ganzen Systems führen.

Gründe hierfür sind:
·         die Förderung der Flüssigkeitsalterung
·         die Verschlechterung der Schmierwirkung
·         die Korrosion von Bauteilen
·         die Bildung von Zersetzungsprodukten.

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Grundlagen Adsorbtion

Der Begriff der Adsorption wird in die Gasphasen- und die Flüssigphasenadsorption unterteilt. Der namensgebende Unterschied liegt im Aggregatzustand der Fluidphase. Für Belüftungstrockner ist die Gasphasenadsorption von größerer Bedeutung.

Diese Form der Adsorption ist durch ein Gas oder ein Gasgemisch als Fluidphase gekennzeichnet. Dieses Gas oder Gasgemisch enthält die zu adsorbierenden Atome oder Moleküle. Diese werden mit dem Begriff "Adsorptiv" bezeichnet, siehe Abbildung. Die Oberfläche, an welcher sich das Adsorptiv anlagert, ist das "Adsorbens".

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Farbverlauf Adsorber

 Mit Zunahme der Beladung verändert der Feuchtigkeitsindikator seine Farbe. Der Farbverlauf einer Schüttung aus Silicagel mit Feuchtigkeitsindikator ist in drei Zonen eingeteilt:

·        "Unbeladen" ist die Zone mit der ursprünglichen Farbe des Feuchtigkeitsindikators.
·        "Beladen" ist die Zone mit dem ganz verfärbten Feuchtigkeitsindikator.
·        "Farbwechselzone" ist die Zone mit einer Mischfarbe aus der ursprünglichen und der beladenen Farbe.

Die Farbwechselzone FWZ ist der Übergangsbereich zwischen der "unbeladenen" und der "beladenen" Zone, siehe Abbildung. Der Farbeindruck entsteht aus einer Mischung des unbeladenen und des beladenen Indikators.


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Einsatz von hydrophoben PTFE-Membranen zur Wasserabscheidung

Polytetrafluorethylen oder PTFE ist ein synthetisches Fluorpolymer aus Tetrafluorethylen. Dieses Material ist bekannt für seine chemische Beständigkeit, thermische Stabilität und hervorragende Hydrophobie. PTFE ist ein einfaches Polymer, welches aus den zwei Elementen Kohlenstoff und Fluor besteht.

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Funktion - Be- Entlüfter besser als Belüfter

Der Einsatz eines Belüftungstrockners erfolgt zum Schutz einer hydraulischen Druckflüssigkeit, eines Getriebeöls, eines Kraftstoffes oder anderen hygroskopischen Flüssigkeit. Dabei wird die eingesaugte Luft durch ein Trockenmittel „gezogen“. Durch die „Van - der Waals“ Kräfte des enthaltenen Adsorbens diffundieren die Wassermoleküle in die Poren und haften an der Oberfläche an. Dieser Vorgang wird Adsorption genannt. Im Gegensatz dazu beschreibt die Absorption eine Verbindung/Vermischung zweier Stoffe.

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Grundlagen zur Regeneration von Silicagel

Silicagele besitzen eine amorphe, ungeordnete Mikrostruktur und dadurch eine breite Porenradienverteilung. Aufgrund seiner Polarität gehören Silicagele zu den hydrophilen Adsorbenzien, was sich in der Affinität zu Dipolmolekülen, wie z.B. Wasser, ausdrückt. Da es sich bei der Adsorption durch Silicagel um eine Physisorption handelt, wird das Wasser durch die nicht sehr starken van der Waalsschen Kräfte an der Oberfläche gebunden. Das adsorbierte Wasser bleibt dabei chemisch unverändert und kann leicht wieder gelöst werden.

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Regeneration von Silicagel im haushaltsüblichen Ofen

Voraussetzung zur Regeneration von beladenem Silicagel in einem haushaltüblichen Ofen ist, dass sich kein Öl oder andere Substanzen auf der Oberfläche befinden und die Regenerationstemperatur eingehalten wird.

1. Vorbereitungen
Eine Temperatur von 120°C und Umluft einstellen, um die Silicagelschüttung möglichst gut zu durchlüften.
Das Silicagel sollte möglichst flach in einem Backblech verteilt werden. Desto flacher die Schüttung ist, desto besser ist die Durchströmung mit heißer Luft und desto schneller wird die Regeneration stattfinden.

2. Vorgehensweise
Die Bleche mit möglichst viel Abstand zueinander in den Ofen schieben.
Die Regenerationsdauer bis zur vollständigen Trocknung hängt von der Schütthöhe auf dem Blech ab und ergibt sich wie folgt:

Silicagelmenge pro Blech

Regenerationsdauer

0,5 kg

ca. 90 min.

1,0 kg

ca. 180 min.

1,5 kg

ca. 270 min.

2,0 kg

ca. 360 min.


Nach der Trocknung des Silicagels ist dieses sehr heiß und sollte in einem geeigneten Behälter eingefüllt und möglichst Luftdicht verschlossen werden.
Die Abkühlung auf dem Blech unter Kontakt mit der Umgebungsluft, wird das Silicagel wieder beladen und den späteren Einsatz im Adsorber stark einschränken.

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Ist Silicagel mit Farbindikator giftig und kennzeichnungspflichtig?

Hierbei kommt es auf den Farbindikator an. Gemäß Gesetzgebung der Europäischen Union sind reines Silicagel, Molekularsieb und Aluminiumoxid nicht als gefährlich eingestuft. Weiterhin sind sie nicht brennbar und chemisch stabil. Bei sachgemäßer Handhabung und Verwendung sind keine ökologischen Probleme zu erwarten. Werden diese Adsorbenzien in Belüftungstrocknern verwendet, so wird oft mit ein Farbindikator aufgebracht.

Insbesondere bei Silicagelen sind diverse Farbumschläge verfügbar, die den Wassergehalt ab einem bestimmten Gewichtsanteil anzeigen. Einige Farbindikatoren sind als giftig und gesundheitsgefährdend eingestuft. Durch solche Farbindikatoren werden auch diese Silicagele kennzeichnungspflichtig.

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Kann Silicagel zur Belüftung von Ethanoltanks verwendet werden und ist Silicagel beständig gegen Ethanol?

Durchmesser AdsorberJa, Silicagel ist beständig und kann zur Belüftung von Ethanoltanks eingesetzt werden. Silicagel wird unter anderem in der Dünnschichtchromatographie zur Trocknung von Ethanol eingesetzt. Es zählt zu den polaren Adsorbenzien, an dem ca. 90 % aller Trennungen in der DünnschichtchromatographFarbverlauf im Adsorberie ausgeführt werden. Es handelt sich um ein poröses und amorphes Siliziumdioxid mit großer innerer Oberfläche. Getrennt werden mäßig polare Analyten, die in organischen Lösungsmitteln (z.B. Ethanol) löslich sind.

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