Grundsätze der Molekularfilterung

Das Element Kohlenstoff existiert schon seit Anbeginn der Zeit. Es ist in unserer Welt vielfältig vertreten, das bekannteste Beispiel ist die Kohle. Diamanten, mit ihrer geordneten Struktur, sind die reinste Form des Kohlenstoffs. Ketten von Kohlenstoffatomen bilden das Rückgrat aller Moleküle im menschlichen Körper und aller Lebewesen um uns herum. Aus diesen Quellen, insbesondere pflanzlichem Material, hat sich eine weitere Form des Kohlenstoffs – die Aktivkohle – entwickelt. 

Aktivkohle ist definiert als mikroporöser Adsorber aus kohlenstoffhaltigem Material. Gewerbliche Rohstoffe sind Kohle, Holz, Torf und Kokosnussschalen. Der Begriff “mikroporös” bedeutet, dass Aktivkohle, trotz ihrer festen Erscheinung, eigentlich aus einem Netz untereinander verbundener Spalten und Poren besteht, die im ganzen Material vorhanden sind. Die Poren sind äußerst klein, in einem Größenbereich von <2>1000 Nanometern (10-9m), und sind nur unter einem starken Rasterelektronenmikroskop zu erkennen. Die Zahl der Poren und deren Größenbereich spiegeln in hohem Maße die Struktur des ursprünglichen Materials wider. Flüchtiges Material, wie Wasser, Teere und Harze, werden während des Fertigungsprozesses verbrannt. Danach wird die verbleibende Matrix der Kohlenstoffatome selektiv oxidiert, um das ursprüngliche pflanzliche Porennetzwerk aufzubrechen. Das Ergebnis ist ein Material mit extrem großer Innenfläche (~1000 m2/g).

Aufgrund der komplexen inneren Porenstruktur wird Aktivkohle bei der Reinigung und Filterung von Gasen eingesetzt. Gasmoleküle von Schadstoffen in einem Luftstrom können in die großen Poren an der Oberfläche des Kohlenstoffs durch einen Prozess eindringen, der als Diffusion bezeichnet wird, und sich bis zur Innenfläche der kleinsten Poren vorarbeiten. Wenn ein Gasmolekül an einer geeigneten Stelle mit der Kohlenstoffoberfläche in Berührung kommt, findet eine Anziehung statt und es wird zurückgehalten. Gasmoleküle sind äußerst klein und werden in den Poren mit dem kleinsten Durchmesser am stärksten adsorbiert. Gewerbliche Kohlenstoffe, die diese Kriterien traditionell erfüllen, werden aus Kokosnussschalen und Kohle hergestellt.

Erste Nutzung im 1. Weltkrieg

Die erste größere Anwendung von Aktivkohle in der Luftfilterung vollzog sich im 1. Weltkrieg, als sie in Atemmasken zum Schutz vor chemischen Kampfstoffen, wie Chlorin, Senfgas und Phosgen, eingesetzt wurde. Achtzig Jahre später wird Aktivkohle in großem Umfang für die Bekämpfung von Gerüchen und toxischen oder korrosiven Gasen verwendet. Die folgende Tabelle stellt einige Beispiele fest etablierter Anwendungen vor.

Prüfanlage

Camfil steht in der Aktivkohle-Filtertechnologie mit seiner einzigartigen Prüfanlage in Schweden ganz weit vorne. Mit dieser Anlage können maßstabsgerechte Lüftungsfiltersysteme auf ein breites Spektrum an anorganischen Gasen und organischen Dämpfen getestet werden. Diese Anlage ist wirklich einzigartig in der Filterindustrie und zeigt Camfils Engagement bei der Bereitstellung von Weltklasse-Produkten für die Kontrolle der Gasphasen-Schadstoffe in jeder Umgebung.

Kohlenstoff ist wirklich ein altes Material, aber angesichts der oben genannten Entwicklungen hat es eine frische und unerlässliche Zukunft im Bereich der Luftfilterung.