DE4115404A1 - Verfahren zum herstellen eines filtermediums und danach hergestelltes filtermedium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, welches aus einem porösen Trägermaterial und darin eingebundener Aktivkohle besteht. Weiterhin be­ trifft die Erfindung ein nach diesem Verfahren herge­ stelltes Filtermedium.

Aktivkohle wird sehr häufig als Adsorptionsmittel zur Entfernung unerwünschter oder schädlicher Stoffe aus Ga­ sen und Flüssigkeiten oder als Atemschutzfilter verwen­ det. Große Bedeutung hat die Abgasreinigung mittels Ak­ tivkohle bei Müllverbrennungsanlagen und mit fossilen Brennstoffen arbeitenden Kraftwerken erhalten. Zur Besei­ tigung von Schwefel-, Chlor- und Fluorverbindungen sowie Schwermetallen, Dioxinen und Furanen bedient man sich üb­ licherweise des Flugstromreaktorverfahrens. Dabei wird pulverförmige Aktivkohle dem Abgas zudosiert, um die aus dem Abgas zu entfernenden Bestandteile, zum Beispiel Dio­ xine, Furane, Halogene, an der Aktivkohle zu binden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß der Verbrauch an Aktivkohle hoch ist, da nur 3-20% des Aktivkohlead­ sorbtionsvermögens genutzt werden können. Dieser Nutzungs­ grad ist trotz der Rückführung des Adsorbtionsmittels so gering, weil die Verweilzeit im nachgeschalteten Staub­ filter relativ gering ist. Weiterhin muß die eingegebene Aktivkohle wieder aus dem Rauchgas entfernt werden, was zu einer zusätzlichen Belastung der nachgeschalteten Staubfilter führt.

Bei Atemschutzfilter ist es bekannt, zwischen zwei sehr feinen Siebflächen Aktivkohle anzuordnen. Ein solches Filter läßt sich jedoch nicht zur Reinigung von großen Abgasmengen einsetzen, weil sein Leistungsvermögen zu ge­ ring ist. Wenn man das Adsorptionsvermögen solcher Filter erhöhen wollte, dann müßte man die Korngröße der in ihm enthaltenen Aktivkohle möglichst klein wählen, damit eine möglichst große Aktivkohleoberfläche entsteht. Das erfor­ derte jedoch Siebflächen, die engmaschig genug sind, um ein Durchrieseln der Aktivkohle zu verhindern. Man könnte beispielsweise nicht als Siebflächen Nadelfilz vorsehen, weil dann die Aktivkohle durch den Nadelfilz hindurchrie­ seln würde. Mit der Verringerung des Querschnittes der Durchlässe in den Siebflächen steigt jedoch der Strö­ mungswiderstand des Filtermediums unerwünscht stark an. Deshalb konnten solche Filtermedien in großtechnischen Anlagen, beispielsweise zur Rauchgasreinigung, nicht zum Einsatz kommen.

Es sind auch Aktivkohle-Luftfilter bekannt, bei denen Aktivkohle in porösem Schaumstoff eingebunden ist. Um die Aktivkohle im Schaumstoff zu halten, ist ein Bindemittel erforderlich. Dieses Bindemittel verringert die Wirkung der Aktivkohle, da die Fläche, mit der sie mit dem Schaumstoff verbunden ist, nicht zu Adsorptionszwecken zur Verfügung steht. Weiterhin läßt sich nur eine relativ kleine Menge Aktivkohle in den Schaumstoff einbringen und die Temperaturbeständigkeit des Schaumstoffes reicht für die bei der Rauchgasreinigung auftretenden Temperaturen und Schadstoffmengen nicht aus. Deshalb werden solche Ak­ tivkohle enthaltenden Schaumstoffe nicht für großtechni­ sche Anlagen eingesetzt.

Wenn man Nadelfilz leitfähig machen will, dann kann man diesen zum Beispiel mit gebundenem Ruß beschichten. Hierzu taucht man den Nadelfilz in ein Becken, in welchem in einem Bindemittel suspendierter Ruß vorhanden ist. Ein solches Beschichtungsverfahren läßt sich jedoch nicht zur Einlagerung von Aktivkohle in Nadelfilz verwenden, weil das Bindemittel die Adsorptionswirkung der Aktivkohle aufheben würde.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein einfaches und kostengünstig durchführbares Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem sich ein mög­ lichst leistungsfähiges Filtermedium erzeugen läßt, wel­ ches sich für den großtechnischen Einsatz eignet und bei möglichst geringen Strömungsverlusten ein hohes Adsorp­ tionsvermögen aufweist. Weiterhin soll ein einfach her­ stellbares, wirkungsvolles Filtermedium geschaffen wer­ den, welches sich insbesondere zur Abgasreinigung eignet.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Durch dieses Aufgeben der Aktivkohle zusammen mit Wasser läßt sich verhindern, daß beim Vernadeln der beiden Vliesschichten die Aktivkohle durch den Nadelvlies hin­ durchtritt, ohne daß ein die Wirkung der Aktivkohle min­ derndes oder aufhebendes Bindemittel erforderlich wird. Erstaunlicherweise staubt die Aktivkohle auch nach dem Austreiben des Wassers durch Trocknen nicht aus den Vliesschichten aus, insbesondere nicht bei Abreini­ gungsvorgängen des Filtermediums, obgleich die Porengrö­ ßen der Vliesschichten das eigentlich möglich machen. Vermutlich halten elektrostatische Bindungskräfte die Ak­ tivkohle im Vlies fest. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr einfach und kostengünstig durchführbar und er­ möglicht es, zwischen zwei Vliesschichten relativ große Mengen von Aktivkohle anzuordnen, deren Oberfläche durch das Fehlen eines Bindemittels voll wirksam ist.

Das Verfahren ist sehr kostengünstig durchzuführen, wenn als Vliesschichten jeweils ein Nadelfilz aus einer poly­ meren Faser verwendet wird.

Auch hochfeine Aktivkohle staubt nicht aus dem Filterme­ dium aus, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des er­ findungsgemäßen Verfahrens für die Anströmseite des Fil­ termediums eine Vliesschicht mit geringerer Porengröße als für die Abströmseite verwendet wird.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Filtermediums mit einer möglichst wirksamen Aktivkoh­ leeinlagerung, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filtermedium zwischen zwei miteinander vernadelten Vliesschichten eine ohne Bindemittel in die Vliesschich­ ten integrierte Aktivkohleschicht aufweist.

Ein solches Filtermedium eignet sich sehr gut zur Reini­ gung industrieller Abgase einschließlich der darin ent­ haltenen Flugaschen, beispielsweise zur Rauchgas­ reinigung, da das Adsorptionsvermögen der in ihm vorhan­ denen Aktivkohle infolge Zwangsdurchströmung um ein Viel­ faches höher genutzt werden kann als bei dem bisher be­ kannten Flugstromreaktionsverfahren. Zusätzlich zu der großen Wirksamkeit der Aktivkohle hinsichtlich der Ad­ sorption von Schadstoffen, insbesondere Schwefel-, Chlor- und Fluorverbindungen sowie Schwermetallen, Dioxinen und Furanen ergeben sich Reingasstaubgehalte, die unter 1 mg/Nm³ liegen.

Besonders kostengünstig ist das Filtermedium herstellbar, wenn die Vliesschichten jeweils ein Nadelfilz mit polyme­ ren Fasern sind.

Die Aktivkohle im Filtermedium kann besonders feinkörnig sein, wenn die Vliesschicht auf der Anströmseite eine ge­ ringere Porengröße hat als auf der Abströmseite.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt den Querschnitt des Filtermediums mit einer Vliesschicht 1, bei der es sich um einen Nadelfilz aus polymeren Fasern handelt. Zur Herstellung dieses Filtermediums wird auf diese Vlies­ schicht zunächst eine Aktivkohleschicht 2 durch Aufbrin­ gen einer Suspension aus Wasser und Aktivkohle aufge­ bracht. Diese Aktivkohleschicht 2 wird anschließend durch eine zweite Vliesschicht 3 abgedeckt. Danach erfolgt ein Vernadeln der beiden Vliesschichten 1, 3. Da hierbei die Aktivkohleschicht 2 noch feucht ist, kann es dabei nicht zu einem Ausstauben der Aktivkohle kommen. Erst nach dem Vernadeln beider Vliesschichten 1, 3 wird durch Trocknen das Wasser aus der Aktivkohleschicht 2 entfernt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, welches aus einem porösen Trägermaterial und darin eingebundener Aktivkohle besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfah­ rensschritte:

• a) Auf einer Vliesschicht wird ohne Bindemittel eine Aktivkohleschicht aus Aktivkohle und Wasser aufgetragen.
• b) Die Aktivkohleschicht wird mit einer weiteren Vliesschicht abgedeckt.
• c) Die beiden Vliesschichten werden miteinander durch die Aktivkohleschicht hindurch vernadelt.
• d) Durch Trocknen wird das Wasser der Aktivkohle­ schicht entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vliesschichten jeweils ein Nadelfilz aus einer poly­ meren Faser verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Anströmseite des Filtermediums eine Vliesschicht mit geringerer Porengröße als für die Ab­ strömseite verwendet wird.

4. Filtermedium, welches nach zumindest einem der voran­ gehenden Ansprüche hergestellt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß es zwischen zwei miteinander vernadelten Vlies­ schichten (1, 3) eine ohne Bindemittel in die Vlies­ schichten (1, 3) integrierte Aktivkohleschicht (2) auf­ weist.

5. Filtermedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschichten (1, 3) jeweils ein Nadelfilz mit polymeren Fasern sind.

6. Filtermedium nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vliesschicht (1) auf der Anströmseite eine geringere Porengröße hat als auf der Abströmseite.