Erklär mal: Zeolith

Im Jahre 1756 machte der schwedische Mineraloge Baron Axel F. Cronstedt eine interessante Entdeckung:
Bestimmte Minerale beginnen zu brodeln, wenn man sie stark genug erhitzt. Er nannte diese Substanzen Zeolithe von griechisch „zeo“ (sieden) und „lithos“ (Stein).

Zeolithe sind kristalline Alumosilikate, die Wasser oder andere niedermolekulare Stoffe aufnehmen und bei Erhitzung wieder abgeben. Ihre
Kristallstruktur bleibt bei diesen Prozessen erhalten. Die eingesetzten Arbeitsstoffe Zeolith und Wasser sind ungiftig, nicht brennbar und in jeder Hinsicht umweltverträglich.
Die Eigenschaften des Zeoliths werden bereits seit Jahrzehnten in der Gastrennung / Gasreinigung als sogenannte Molekularsiebe genutzt.
Seit Beginn der achtziger Jahre haben sie in Haushaltswaschmitteln die Polyphosphate ersetzt. Sie dienen hier zur umweltschonenden
Wasserenthärtung. Zeolithe kommen in der Natur in zahlreichen Modifikationen vor, können aber auch synthetisch hergestellt werden.

Die Aluminiumdioxid- (AlO2) und Siliciumdioxid- (SiO2) Atome bilden sogenannte Sodalithkäfige. Sehr viele von diesen Sodalithkäfigen
bilden zusammen eine Makroporenstruktur. Durch diese Makroporenstruktur erhält der Zeolith eine extreme Porösität und somit eine
sehr große innere Oberfläche. Die Porengröße des Zeolithen entspricht der Größe eines Wassermoleküls. Freie Wassermoleküle vollziehen
im Raum eine Eigenbewegung die sogenannte Brownsche Molekularbewegung.
Da der Zeolith sehr stark hygroskopisch ist, zieht er die Wassermoleküle an. Er lagert die Wassermoleküle in den Poren an seiner Oberfläche an (er adsorbiert die Wassermoleküle) und das Wassermolekül kann seine Eigenbewegung nicht mehr vollziehen, es wird „abgebremst“.


Die Bewegungsenergie des Wassermoleküls wird in Wärme umgewandelt. Diese sogenannte Adsorptionswärme wird dem Heizsystem als
Nutzwärme zur Verfügung gestellt. Dies ist ein vollkommen reversibler physikalischer Prozess. Bei der Aufnahme von Wasser entwickelt
das Zeolith in einem thermodynamischen Prozess Wärme von bis zu 80 °C, die im Heizprozess genutzt werden kann. Mit hoher Temperatur kann das Wasser wieder als Wasserdampf aus dem Zeolith ausgetrieben und die entstehende Kondensationswärme genutzt werden.

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