Trennen (Verfahrenstechnik)

Das Trennen von Stoffgemischen gehört zu den wichtigsten verfahrenstechnischen Grundoperationen.

Die meisten Rohstoffe und Produkte aus chemischen Reaktionen sind Stoffgemische. Diese müssen zur weiteren Verarbeitung getrennt werden.

Will man aus einer Mischung verschiedener Stoffe einen davon rein gewinnen, nutzt man eines von zahlreichen Trennverfahren. Die Funktionsweise jedes Verfahrens beruht auf der Ausnutzung unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften der miteinander vermischten Stoffe.

Thermische Trennverfahren

Thermische Trennverfahren sind alle Trennverfahren, die auf der Einstellung eines thermodynamischen Phasengleichgewichtes beruhen. Es gibt im wesentlichen sieben verschiedene Trennprozesse:

1. Bei der Rektifikation und der Destillation stellt sich ein Gleichgewicht zwischen einer Flüssigphase und einer Dampfphase (oder Gasphase) ein. Die Trennung erfolgt hierbei durch wiederholtes Verdampfen und Kondensieren. Dieses Verfahren funktioniert gut bei Komponenten mit stark unterschiedlichen Siedepunkten, scheitert aber bei azeotropen Systemen. Verfahren, die zur Trennung azeotroper Gemische verwendet werden, sind bspw.
   • das Zweidruckverfahren
   • die Extraktivrektifikation
2. Bei der Adsorption stellt sich ein Adsorptionsgleichgewicht zwischen einer Festkörperoberfläche und einer Gas- oder Flüssigphase ein.
3. Bei der Kristallisation stellt sich ein Löslichkeitsgleichgewicht zwischen dem kristallisierenden Festkörper und dessen Lösung ein. Hierzu wird eine Lösung soweit eingedampft, bis der gewünschte Wertstoff ausfällt.
4. Bei der Extraktion stellt sich ein Verteilungsgleichgewicht zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten ein. Hierbei wird der Wertstoff mit einem Schleppmittel, der den Wertstoff gut löst, jedoch keine der anderen Beimengungen, aus einem Gemisch extrahiert. Der Wertstoff muss anschließend vom Schleppmittel getrennt werden. Neben dieser Flüssig-Flüssig-Extraktion gibt es auch noch:
   • Pervaporation (kontinuierliche Extraktion)
   • Feststoffextraktion
5. Bei der Absorption und der Gaswäsche stellt sich ein Gleichgewicht auf Grund der Gaslöslichkeit zwischen einer Flüssigkeit und dem Gas ein.
6. Bei der Trocknung stellt sich ein Verteilungsgleichgewicht zwischen einer Flüssigkeit bzw. einem Feststoff und der Gasphase ein. Die Trocknung ist eins der häufigsten thermischen Trennverfahren.
7. Beim Ausfrieren werden Stoffe auf Grund der unterschiedlichen Schmelzpunkte getrennt.

Mechanische Trennverfahren

Trennung aufgrund der Dichte

• Sedimentation, Dekantation und Abscheiden
• Flotation
• Zentrifugation
• Schwertrübetrennung

Trennung aufgrund der Partikelgröße

• Filtration, speziell Abnutschen, Rechen
• Sieben
• Sichten: Plansichter, Windsichten
• Membrantrennverfahren

Trennung aufgrund der Partikelträgheit

• Fliehkraftabscheider (Zyklon)
• Impaktor
• Strahlumlenksichter

Trennung aufgrund der Magnetisierbarkeit

• Magnettrennung
• Wirbelstromtrennung
• Haftbarkeit

Trennung aufgrund der elektrischen Beweglichkeit

• elektrostatische Staubabscheider

Trennung aufgrund der Zusammensetzung

• Sortierung

Andere

Trennung aufgrund der Löslichkeit

• Chromatografie (Neben der Löslichkeit können allerdings eine ganze Reihe anderer Phänomene wie beispielsweise die Adsorption eine wichtige Rolle spielen.)
• Waschen
• GCxGC-TOF-MS
• Extrahieren
• Eluieren

Trennung aufgrund des chemischen Aufbaus und der chemischen Eigenschaften

• Ätzung Salpetersäure (Scheidewasser)
• Elektrolyse
• Elektrophorese
  • Gelelektrophorese
• Ionenaustausch
• Fällung

Trennung aufgrund der unterschiedlichen Schmelztemperatur

• Ausschmelzen

Noch nicht zugeordnet

• Sublimation
• Einfrieren und Zerschlagen
• Biologische Reinigung
• Nass- und Trockenschütteltisch
• Umkehrosmose

Trennverfahren finden Anwendung in der Chemie-Technik und bei Reinigungsverfahren, zum Beispiel bei der Abwasserreinigung und Sortierung von Leichtverpackungsmüll (Gelber Sack).

Siehe auch nicht

• Chemische Grundbegriffe
• Läuterung (Metall)
• Biologische Reinigungsverfahren