DE4020427A1

DE4020427A1 - Anpassungsfaehiges filtersystem

Info

Publication number: DE4020427A1
Application number: DE19904020427
Authority: DE
Inventors: Hasso Von Bluecher; Ernest De Dr Ruiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-01-02

Description

Die immer höher werdenden Ansprüche an unsere Luft, die aus einem steigenden Umweltbewußtsein, aber auch aus dem besseren Verständnis des eigentlichen Wirkungsmechanismus von vielen Schadstoffen resultieren, verlangen nach Methoden, um Schadstoffe aus Gasströmen zu entfernen. Neben Wäschern, diversen Partikelfiltern, katalytischen und chemischen Reaktionen spielen Adsorptionsfilter in zunehmendem Maße eine wichtige Rolle. Dabei wird heute fast immer noch auf Aktivkohle zurückgegriffen, weil diese aufgrund ihrer doch sehr unspezifischen Adsorption fast immer einsetzbar ist und zu vertretbaren Kosten produziert werden kann. Andere Adsorptionen, wie z. B. Molekularsiebe, kalzinierte Ionenaustauscher bzw. ihre Matrix, sind zwar in besonderen Fällen hervorragend geeignet, aber doch wesentlich teurer als Aktivkohle.

Grundsätzlich kann die Adsorption in einem "fixed bed" oder in Wirbelschicht stattfinden. Letzteres verlangt abriebfeste, kugelförmige Adsorber und relativ aufwendige Anlagen, die für die Rückgewinnung von Lösemittel, insbesondere in höherer Konzentration, geeignet sind. Das klassische Beispiel für ein festes Bett sind Schüttfilter. Der Name ist ein Hinweis auf die Herstellung des Betts: Die Adsorber werden in den hierfür vorgesehenen Raum in loser Schüttung eingefüllt. Allerdings muß hier hinsichtlich der Teilchengröße der Adsorber ein Kompromiß eingegangen werden: Während man zur Erzielung eines akzeptierbaren Druckabfalls relativ große Teilchen braucht, sind dagegen für eine gute Adsorptions- und Desorptions kinetik kleine Teilchen erforderlich. Dieser Kompromiß wurde nach der DE 38 13 563 A1 dadurch vermieden, daß auf einem dreidimensionalen Trägergerüst Adsorberteilchen mit Hilfe einer Haftmasse angebracht wurden. Dadurch war es möglich, kleine Adsorberteilchen bei gleichzeitig niedrigem Druckabfall zu verwenden. Man könnte hier von einem "expanded fixed bed" sprechen.

In vielen Fällen kann es vorteilhaft sein, Gasströme in Zuluftleitungen zu reinigen, nämlich überall dort, wo ein nachträglicher Einbau eines größeren Filterhalters nicht mehr möglich ist. Typische Beispiele sind Geruchsfilter für PKW-Innenräume, wo ein Geruchsfilter zum Beispiel in den Zuluftschlächen untergebracht werden könnte, Klimaanlagen usw.

Es war Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Filter zu schaffen, welches leicht den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann, gleichzeitig aber auch einen überdurchschnittlich geringen Luftwiderstand aufweist.

Das erfindungsgemäße Adsorptionsfilter besteht aus einem zu einem Zylinder bzw. Quader aufgerollten wasserfesten Papierstreifen, der auf einer Seite etwa in der in der DE 33 04 349 A1 beschriebenen Art mit kugelförmigen Adsorbern beladen ist, nämlich durch punktförmiges Bedrucken mit einer geeigneten Haftmasse und Bestreuen mit kugelförmigen Adsorbern. Die Adsorber spielen die Rolle eines Abstandhalters zwischen Papierlagen. Der Durchmesser des Filterzylinders wird durch die Zahl der Lagen und die Größe der Kugeln bestimmt, die im Bereich 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm, liegen, jedoch eine relativ enge Teilchen größenverteilung haben sollten.

Unter enger Teilchengröße ist zu verstehen: mindestens 70% haben Solldurchmesser ±10%, die restlichen 30% haben Solldurchmesser ±20%. Vom Zylinder lassen sich Scheiben jeder gewünschten Dicke abschneiden. Der Luftwiderstand einer solchen Filterscheibe hängt, abgesehen von der Schichtdicke, von der Größe und von der Menge der Adsorberkügelchen ab. Filterleistung und Luftwiderstand sind demnach auf einfachste Weise beeinflußbar.

Die Herstellung des Filters wird erleichtert, wenn die Wicklung um einen festen Kern erfolgt.

Als Adsorber kommen praktisch nur kugelförmige in Betracht, denn nur diese besitzen die erforderliche Regelmäßigkeit, Härte und Abriebfestigkeit, obschon ausgesuchte Kornkohlefraktionen nicht ausgeschlossen werden dürfen. Die Adsorber können neben Aktivkohle auch aus kugelförmigen Molekularsieben, die durch ein Pelletierverfahren hergestellt werden, bzw. auch porösen Polymeren bestehen.

Anstelle des wasserfesten Papiers können auch andere Träger verwendet werden. Voraussetzung ist eine gewisse Steifheit, die das Zusammendrücken der Lagen verhindert.

Für das Verkleben der Lagen stehen dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung. So kann die Rückseite des Trägers mit einer Schmelzkleber-Dispersion besprüht werden und die Rolle kann durch Erhitzen verklebt werden.

Beispiel

Ein Streifen eines wasserfesten Papiers wurde mittels einer 14 mesh-Druckschablone mit Impranil HS 62 und dem dazugehörenden Vernetzer bedruckt (Trockenauflage ca. 35 g/m²), mit einer kugelförmigen Aktivkohle auf Pechbasis, Durchmesser ca. 1 mm, bestreut (Auflage ca. 150 g/m²) und durch eine Spannrahmenpassage bei 165°C auskondensiert. Das Papier wurde anschließend mit einer PA- Schmelzkleberdispersion auf seiner Rückseite besprüht (Trockenauflage ca. 5 g/m²) und nach Trocknung in Abschnitten stramm auf einen Holzstab mit ⌀1 cm aufgewickelt und durch nochmalige Erhitzung verklebt. Von dem Zylinder mit Durchmesser von ca. 12 cm (49 Lagen) wurde eine Scheibe von 2 cm Dicke abgeschnitten. Bei einem Durchsatz von 5 l/sec. betrug der Druckverlust etwas mehr als 1 mm Wassersäule.

Claims

1. Adsorptionsfilter, das aus einem aufgerollten Trägermaterial, welches auf einer Seite mit Adsorberteilchen beladen ist, durch Verkleben zu einem festen Zylinder oder Quader gefertigt ist.

2. Adsorptionsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein steifes, vorzugsweise wasserfestes Papier ist.

3. Adsorptionsfilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber aus Aktivkohle, Molekularsieben oder porösen Polymeren bestehen.

4. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber kugelförmig sind und eine hohe Bruch- und Abriebfestigkeit besitzen.

5. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber einen Durchmesser von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm, bei relativ enger Teilchengrößenverteilung haben.

6. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verklebung der Lagen auf der Rückseite des Trägers ein Schmelzkleber aufgebracht ist.

7. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 1 l Filtermaterial 50-400 g Adsorber enthält.

8. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftwiderstand bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 500 cm/sec. und einer Schichtdicke von 1 cm je nach Beladung 0,5 bis 10 mm Wassersäule beträgt.