Sorption

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Sorption ist der Oberbegriff für Abläufe, die zur Anreicherung (Adsorption) bzw. Aufnahme (Absorption) führen.
Der Begriff "Sorption" wird auch verwendet für Vorgänge bei denen nicht eindeutig zwischen Ad- und Absorption unterschieden werden kann.
Der noch nicht sorbierte Stoff wird als Sorptiv bezeichnet. So spricht man z. B. von sorptiven Dämmstoffen.

Adsorption

Adsorption (lat. adsorbere, adsorptio: ansaugen) beschreibt die Anreicherung von etwas (Flüssigkeiten, Gase) an der Oberfläche eines Stoffes.
In der Bauphysik handelt es sich in der Regel um Wassermoleküle, die sich in den ersten 2-3 mm der Oberfläche eines Materials anlagern und dort durch physikalische Kräfte festgehalten werden (überlicherweise van-der-Waals-Kräfte).
Die Oberfläche kann dabei auch die Oberfläche im inneren Porenraum eines Materials liegen. Die Wassermoleküle sind dann zwar ins Materialinnere vorgedrungen, dennoch liegen sie lediglich an der Grenzfläche zwischen dem eigentlichen Material und der Porenluft.
Im Bauwesen findet sich diese Eigenschaften z. B. in porösen mineralischen Materialien wieder. In ihnen spielen praktisch nur Adsorptions- und Kondensationsvorgänge eine Rolle.

Absorption

Absorption (lat. absorptio: aufsaugung) beschreibt das Aufsaugen, das In-sich-Aufnehmen, eine intensivere Bindung, etwa durch chemische Bindung des Wassers in Form von Hydraten (Kristallwasser), oder eine "Lösung" der Wassermoleküle im Materialinneren.
(Vgl. O. Krischer, W. Kast: Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik, Springer 1978, S. 50f.) Ein gutes Beispiel im Bauwesen: Kunstoff-Folien, die infolge "Lösung" der Wassermoleküle im Polymergefüge Wasser aufnehmen können, obwohl sie keine Poren enthalten.

Holz, das komplexe Material

Es ist davon auszugehen, dass angesichts unterschiedlichster Zellstrukturen/-größen diverser Hölzer bzw. Holzarten, wuchsbedingter Unterschiede (Äste, schwankender Jahresringbreiten und Dichten) sowie der feuchteabhängigen Diffusionseigenschaften, beide oben genannten Vorgänge nebeneinander und im Wechsel auftreten können:
Adsorption eher im vergleichsweise großen Zellgewebe leichter bzw. schnell gewachsener und trockener Hölzer.
Absorbtion eher bei dichteren bzw. feuchteren Hölzern. Ein Wechsel von Adsorption zur Absorption erscheint naheliegend durch das sukzessive Auffeuchten vom Holz.

Desorption; die Umkehr

Desorption (lat. de-sorbere: abgeben) bezeichnet den Prozess, bei dem z. B. Wasserdampf die Oberfläche eines Stoffes verlässt. Die Desorption ist somit der Umkehrvorgang der Sorption.


Die Relevanz in der Bauphysik bei hygrothermischen Simulationen wie mit WUFI

Für WUFI ist die Unterscheidung zwischen Ad- und Absorption nicht wesentlich, da es für die in der hygrothermischen Simulation verwendeten vereinfachten Transportmodelle nicht auf die detaillierten Bindungsmechanismen des Wassers im Material ankommt. Wesentlich ist hier nur die Menge des gebundenen Wassers bei gegebener Luftfeuchte.
Diese Wassermenge wird durch die "Feuchtespeicherfunktion" beschrieben.

Quelle

  • mit freundlicher Unterstützung von Thomas Schmidt, Fraunhofer Institut für Bauphysik Holzkirchen (IBP); 01.08.2017
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