DE2312040A1

DE2312040A1 - Filterwerkstoff

Info

Publication number: DE2312040A1
Application number: DE19732312040
Authority: DE
Inventors: Kurt Krug
Original assignee: Schenk Filterbau GmbH
Current assignee: Schenk Filterbau GmbH
Priority date: 1973-03-10
Filing date: 1973-03-10
Publication date: 1974-09-12
Also published as: SU562173A3

Description

Filterwerkstoff Die Erfindung betrifft einen Filterwerkstoff zur Herstellung von asbestfreien Filterschiehten, insbesondere von Filterplatten, die vornehmlich für die Nahrungsmittel-und Genußmittel-Industrie bestimmt sind, mit einem Gemisch aus Zellstoffen und einem bzw. mehreren Zusatzstoffen von hoher Adsorptionswirkung.
Die für die genannten Zwecke seither üblichen Filterschichten bestehen in der Regel aus verschiedenen Mengen und Sorten von Zellstoffen, in welchen unterschiedliche Mengen verschieden stark aufgeschlossene Asbeste, also unterschiedliche Mengen feine und feinste Asbestfasern eingelagert sind.
Bei der Schichtenfiltration muß zwischen zwei grundlegenden Arten unterschieden werden, nämlich der sogenannten Oberflächen-Filtration, bei welcher infolge der nur an der Oberfläche auftretenden Si#wirkung nur geringe Mengen leistungen erwartet werden dürfen, und der sogenannten Tiefen-Filtration, bei welcher der gesamte oder zumindest weitgehend der gesamte Raum innerhalb der gestrüppartigen Schicht wirkt. Die gestrüppartig verfilzten Feinfasern entwickeln zugleich eine recht wirksame Adsportionswirkung.
Eine wesentliche Voraussetzung für eine wirksame Tiefenwirkung ist der mittlere Porendurchmesser der Filterschicht. Er wird zweckmäßig größer gewählt als die bei der Filtration zurückzuhaltenden Teilchen. Dies trifft sowohl dann zu, wenn Hefen-und Mikro-Organismen ausgefiltert werden sollen, als auch dann, wenn kolloidale Trübungste-ilchen beseitigt werden sollen. Infolge ihres relativ großen, mittleren Porendurchmessers ergeben Schichten flilt Tiefenwirkung eine hohe Mengenleistung, Die Wiresamlreit der Tiefenfilter beruht vor allem auf der BrückeRtldng der sich ineinander verkeilenden, adsorptiv festgehaltenen Trübungsteilohen im oberen Teil der Sohichtentiefe. Auch wenn diese von den festgehaltenen Trübungsteilohen gebildeten Brücken bei größerem Druck teilweise zusammenbrechen, so werden die wieder freien Trübungsteilohen bzw.
Mikroorganismen in den noch unbelasteten, nachfolgenden-Bereichen der Filterschicht wieder adsorbiert und damit endgültig zurückgehalten. Der für einen hohen Mengendurchsatz erforderliche, relativ große Porendurchmesser ist aber nur dann möglich und wirksam, wenn ein ausreichend großer Anteil an adsorbierenden Fasern oder anderen entsprechend adsorbierenden Zusatzstoffen in das Zellulosefasergefüge eingebaut ist. Bei den üblichen, asbesthaltigen Filterschichten wirkt der Zellstoff vor allem als Träger für den fein und feinst aufgeschlossenen Asbest, der für die Bildung des adsorptiven Feinfasernetzes ursächlich ist.
Bei der Verwendung von asbesthaltigen Filterschichten für Nahrungsmittel- und Genußmittel-Filtration ist die Befürchtung geäußert worden, daß feinste Asbestteilchen mit dem gefilterten Gut in den Verdauungstrakt des Menschen gelangen könnten und dort bei einer hierfür vorliegenden Disposition evtl. zu Schädigungen führen könnten. Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Filterwerkstoff zur Herstellung von Filterschichten, insbesondere von Filterplatten, zu schaffen, bei welchem kein Asbest verwendet, sondern anstelle von adsorbierendem Asbest andere und natürlich unschädliche Zusatzstoffe mit hoher Adsorptionswirkung zugesetzt sind.
Es ist zwar früher bereits der Versuch unternommen worden, mit Kieselgur als Zusatzstoff eine ähnlich gute Wirkung wie mit Asbest zu erzielen. Da Jedoch Kieselgur keine oder nur sehr kleine Adsorptionswirkung aufweist, mußte der mittlere Porendurohmesser solcher Schichten entsprechend enger gehalten werden, um mit ausreichender Sicherheit verhindern zu können, daß Trübungsteilchen durchschlagen und die Sterilität des Filtrates gefährden. In ihrer Wirkungsweise ähneln solche, Kieselgur als Zusatzstoff enthaltende Schichten also mehr einer Membranschicht mit überwiegender Oberflächenwirkung als einer für die Tiefenfiltration geeigneten Schicht.
Zur LWsung der oben geschilderten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der adsorptiv wirkende Zitsatzstoff praktisch unlösliches Aluminium-Hydroxid enthält bzw. aus Aluminium-Hydroxid besteht. Die adsorptive Wirkung beruht vor allem darauf, daß Aluminium-Hydroxid starke positive Ladungen aufweist. Eine besonders gute Filterwirkung ergibt sich, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwei verschieden geladene Littel in dem adsorptiv wirkenden Zusatzstoff enthalten und auf den als Trägergerüst dienenden Zellstoff aufgezogen sind.
Hierzu ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Zusatzstoff Aluminium-Hydroxid und Aluminiumsilikat enthält. Das Aluminiumsilikat weist nämlich starke negative Ladungen auf. Anstelle von Aluminiumsilikat kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch ein besonderes Calciumsilikat verwendet werden, das ebenfalls starke negative Ladungen zeigt.
D rüber hinaus ist es sehr wichtig, daß das Aluminium-Hydroxid auf eine Korngröße von 0,5 bis 0,2 im (10 6m) zerkleinert ist.
Vorteilhaft kann das Aluminium- oder Calcium-Silikat als Komplex auf die negativ geladenen Zellstoff-Fasern aufgezogen sein, so daß sowohl ein entsprechend feiner mittlerer Porenradius als auch ein starkes elektronisches Mikrofeld innerhalb der gesamten Filterschicht sichergestellt ist. Der Anteil an Adsorptions-Zusatz-stoffen beträgt hierbei zweckmäßig etwa 20 bis 5o%.
Der Zellstoff kann teilweise auch durch feinste Kieselguren und/oder feinste Glasfasern ersetzt werden. Die feinste Kieselgur bzw. die feinen Glasfasern sollen hier vor allem den mittleren Porendurchmesser verringern. Letzteres kann aber auch durch entsprechenden Aufschluß der Zellstoffe erreicht werden.
Die Adsorptionswirkung beruht darauf, daß es sich bei Aluminium-Hydroxid und bei Aluminium-Silikat -bzw. Calciumsilikat ebenso wie beim Zellstoff um Polyelektrolyte handelt. Zunächst bindet sich infolge seiner negativen Ladungen das Silikat an das Alumlnium-Hydroxid, das positiv geladen ist. Weitere zur VerfUgung stehende positive Ladungen des Aluminium-Hydrbxids O 1(OH)) x reichen aus, um den Komplex Aluminium-Hydroxid-Aluminium-Silikat bzw. -Calcium-Silikat an die negativ geladene Zellstoff-Faser anzuhängen. Wichtig für diesen physikalisch-chemischen Vorgang ist Jedoch, daß das Verhältnis von Aluminium-Hydroxid zu dem Silikat und dem Zellstoff optimal eingestellt wird, wie dies in den unten beschtebenen Ausführungsbeispielen gezeigt ist.
Das optimale Aufziehen des oder der Adsorptionsmittel ist abhängig von verschiedenen Faktoren, z.B. von der Art und dem Aufschlußgrad des Zellstoffes, von der Beschaffenheit des sogenannten Kreislaufwassers sowie von dem gegebenenfalls erforderlichen Zusatz eines geeigneten Retentionsmittels.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei Ausffihrungs beispielen näher erläutert.
1. Ausführungsbeispiel: 32 g Sulfit-Zellstoff 16 g Aluminium-Hydroxid 30 ml O,5%ige Polygallösung als Retentionsmittel 1 ml Naßverfestiger.
Der aus dieser Mischung hergestellte Filterwerkstoff erlaubt die Herstellung von Filterschichten, mit welchen Hefe, insbesondere Bierhefe, mit Sicherheit ausgefiltert werden kann.
2. Ausführungsbeispiel: 25 g Sulfit-Zellstoff 9 gSulfat-Zellstoff 8 g Aluminium-Hydro#-id 8 g Aluminium-Silikat 50 ml 0,5'%ige Polygallösung als Detentionemittel 1 ml Naßverfestiger.
Aus einem Filterwerkstoff dieser Art hergestellte Filterschichten erlauben eine Steril-Filtration zur Entfernung von Hefen und verschiedenen Mikro-Organistren.r Ein mit dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführte, längere Versuchsreihe führte zu dem Resultat, daß eine solche Filterschicht bei sonst gleichen Bedingungen-um etwa 40C~ gegenüber den bekannten Asbest-Filterschichten überzogen wurde und bei einer maximalen Druckdifferenz von 2,5 atü noch absolut sterile Filtrate ergaben. Hingegen wird eine zur Steril-Filtration dienende Asbest-Filterschicht im allgemeinen schon bei Erreichung einer Druckdifferenz von 1,2 - 1,5 atü als zu 100% ausgenützt angesehen, weil die Praxis gezeigt hat, daß der angestrebte Steril-Effekt bei höheren Werten der Druckdifferenz nicht immer sichergestellt werden kann.

Claims

Ansprüche

1. Filterwerkstoff zur Herstellung von asbestfreien Filterschichten, insbesondere von Filterplatten, mit einem Gemisch aus Zellstoffen und einem Zusatzstoff von hoher Adsorptionswirkung, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff aus Aluminium-Hydroxid besteht bzw. Aluminium-Hydroxid enthält.

2. Filterwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff Aluminium-Hydroid und Aluminiuro-Silikat bzw. Calciumsilikat enthält.

Filterwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumhydroxid und das Aluminiumsilikat bzw.

das Calciumsilikat als Komplex auf die negativ geladenen Zellstoffasern aufgezogen ist.

4. Filterwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium-Hydroxid und das Aluminiumsilikat bzw. Calciumsilikata»eine Korngröße von 0,5 - 0,2µm zerkleinert ist.

5. Filterwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet> daß ein Teil des Zellstoffes durch feinste Kieselgur ersetzt ist.

6. Filterwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des adsorptiven Zusatzstoffes 20 bis 50 beträgt.

7. Filterwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterwerkstoff etwa 0,5,o' Polygal als Retentionsmittel enthält.

8. Filterwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der als Grundgerüst dienende Zellstoff den Gegebenheiten entsprechend mehr oder weniger aufgeschlossen wird.

9. Filterwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß evtl. ein Teil des Zellstoffes durch feinste Glasfasern ersetzt ist.