Anreicherung von Stoffen

Gesundheitslexikon: Adsorption

1. April 2019 - 13:29 Uhr

Adsorption – die Anreicherung von Stoffen auf der Oberfläche von Adsorbenzien

Adsorptionen stellen in der Natur weitverbreitete physikalische oder chemische Prozesse dar, die vielfältige Anwendungen in Industrie, Technik, Medizin, Pharmazie, Lebensmitteltechnologie oder Umwelttechnologie finden. Unter dem Begriff Adsorption werden Vorgänge zusammengefasst, die zur Anreicherung von gasförmigen oder flüssigen Stoffen an der Oberfläche von Feststoffen oder Flüssigkeiten führen.

Was ist eine Adsorption?

Gesundheitslexikon: Bekannte Adsorptionsmittel sind Aktivkohle und Kieselgel.
Bekannte Adsorptionsmittel sind Aktivkohle und Kieselgel.
© iStockphoto

Adsorption ist ein Sammelbegriff für die Anreicherung von Stoffen auf der Oberfläche von Festkörpern oder Flüssigkeiten im Grenzbereich zwischen zwei Phasen. Im Gegensatz zur Absorption dringen die auf der Oberfläche der Adsorbenzien angereicherten Moleküle nicht in den Feststoff oder die Flüssigkeit ein. Meist werden die Moleküle oder Atome durch physikalische Kräfte gebunden, die durch Ladungsverschiebungen entstehen. Die physikalische Bindung beruht also auf der einfachen Tatsache, dass sich positive und negative Ladungen anziehen. Die gebundenen Moleküle bleiben unverändert. Bei der chemischen Adsorption werden die entsprechenden Moleküle durch die stärkeren chemischen Kräfte an der Oberfläche gebunden. Dabei verändert sich auch die chemische Struktur der adsorbierten Stoffe.

Wer profitiert von den charakteristischen Eigenschaften der physikalischen Adsorption?

Bei der oberflächlichen Bindung von Molekülen an die Adsorbenzien wird Energie freigesetzt. Durch Zufuhr der gleichen Menge an Energie kann nach einer physikalischen Adsorption eine Desorption stattfinden. Dabei werden die oberflächlich gebundenen Stoffe unverändert wieder abgegeben. Nach einer chemischen Adsorption ist eine unveränderte Freisetzung der adsorbierten Stoffe nicht mehr möglich, weil diese bereits chemisch verändert sind. Daher profitieren alle medizinischen und die meisten technischen Anwendungen von der physikalischen Adsorption. So können bei einigen Anwendungen bestimmte Stoffe voneinander getrennt werden, indem die unterschiedliche physikalische Bindung der einzelnen Stoffe an der Oberfläche ausgenutzt wird.

Wie wird die Adsorption angewendet?

Physikalische Adsorptionsprozesse können unter anderem zur Trennung von Gasgemischen, zur Chromatografie im Labor, zur Bindung von schädlichen und giftigen Gasen oder zur Reinigung von Abwässern genutzt werden. In der pharmazeutischen Industrie werden Adsorptionen zur Isolierung von Wirkstoffen eingesetzt. Oftmals sind industrielle und medizinische Anwendungen nicht klar voneinander zu trennen. Das betrifft besonders die Aktivkohle, die neben ihrer industriellen Anwendung auch medizinisch eingesetzt wird. Ein weiteres interessantes Anwendungsgebiet von Adsorbenzien sind sogenannte Adsorptionskältemaschinen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die auf der Oberfläche der Adsorbenzien gebundenen Stoffe nur unter Energiezufuhr wieder freigesetzt werden können.

Warum bestehen gute Voraussetzungen für die Anwendung der Adsorption in der Medizin?

Neben der Aktivkohle gehören Silikagel und Zeolithe, als Molekularsiebe eingesetzt, zu den wichtigen Adsorbenzien, die auch häufig für medizinische Zwecke eingesetzt werden. Da diese giftige Stoffe aus der Gasphase entfernen können, finden sie wie Aktivkohle häufig in Gasfiltern und Gasmasken Anwendung. Aktivkohle spielt außerdem eine große Rolle bei der Reinigung von Abwässern, der Luftreinigung und in der Medizin bei Durchfallerkrankungen zur Bindung von Giften aus dem Magen-Darm-Bereich. In industriellen Abgasen bindet sie solche Gifte wie Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid und andere gefährliche Geruchsstoffe. Alle genannten Adsorbenzien besitzen eine sehr aktive und große Oberfläche, da sie eine poröse Struktur aufweisen.