CZ318097A3

CZ318097A3 - Násobná filtrační jednotka

Info

Publication number: CZ318097A3
Application number: CZ973180A
Authority: CZ
Inventors: Curt Lindhe
Original assignee: Curt Lindhe Konsult & Förvaltnings Ab
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1998-03-18
Also published as: CA2217502A1; WO1996032180A1; PL322687A1; AU5351996A; EP0820340A1; DE69613690D1; CZ290853B6; DE69613690T2; EP0820340B1; ES2159730T3; AU708652B2; US5944878A; SE9501369D0; JPH11511058A

Description

Násobná filtrační jednotka

Oblast techniky

Uvedený vynález se týká násobné filtrační jednotky na čištění vzduchu v uzavřených prostorách. Tuto filtrační jednotku lze vložit do ventilačních a klimatizačních systémů. Může být s výhodou použita v motorových vozidlech.

Světová industrializace je příčinou rozsáhlého znečištění atmosféry. Jakýkoliv spalovací proces, na př. v průmyslových závodech, v motorismu nebo v otopných systémech, vytváří zplodiny, které musí být rozptýleny nebo uloženy. Zplodiny jsou tvořeny převážně kyslíkatými sloučeninami uhlíku, nespálenými uhlovodíky, kysličníky dusíku, kyslíkatými sloučeninami síry, vodní párou a nespálenými či nespalitelnými pevnými částicemi. V určitých oblastech, kde je silný dopravní provoz a/nebo nadměrné průmyslové znečištění, může být dýchání zdravotním rizikem· Tento případ také často nastává uvnitř motorových vozidel, zejména v dopravních zácpách. Další škodlivé znečišťující látky mohou být přítomny v moderních budovách, kde jsou uvolňovány z nábytku, nátěrů stěn a pod. Je proto velmi žádoucí nalézt způsob, jímž by bylo možno ze vzduchu odstraňovat rozličné druhy znečišťujících látek (dále polutantů).

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známy různé způsoby odstraňování po lutantů, jako je:

a) mechanická filtrace	(odstraňování pevných částic);
b) přeměna plynných poí	Lutantů na jiné látky a opětovně zís-
JvCllisL nUVjvll c) rozklad plynných ροϋ	Lutantů a přeměna na neškodné látky;
d) přeměna na snadno 1:	Lkvidovatělně látky;
e) odstraňování plynnýt	3h polutantů zchlazením a kondenzací;
f) odstraňování pomocí	absorpce/adsorpce.

Mnoho způsobů odstraňování polutantů využívá různých druhů absorpce a adsorpce. EP-0 162 022 se týká vyměnitelné násobné filtrační jednotky, zejména pro motorová vozidla a klimatizaci. Jednotka sestává z mechanických a absorpčních filtračních prvků. Popisované absorpční prvky obsahují materiál pohlcující plyny, na př. aktivní uhlík. Filtrační jednotka obsahuje rovněž katalyzátor pro přeměnu CO na CO₂. Filtrační systémy založené na adsorpci pomocí aktivního uhlíku jsou k odstraňováni polutantních plynů a par ze vzduchu široce používány. K adsorpci znečišťujících látek dochází vlivem Van der Waalsových sil uhlíkových částic. Takové filtrační systémy však neodstraňují plynné polutanty v dostatečné míře. Zvláště malé nenabité molekuly/ jaké mají uhlovodíky, a většina molekul s určitými funkčními skupinami jako NOX, SOX, aldehydy atd. filtrační jednotkou procházejí a kontaminují čištěný vzduch. Navíc, jsou-li molekuly adsorbované na aktivním uhlíku vystaveny oxydačním příměsím jako je ozón, mohou se přeměnit na jiné Sloučeniny, které se z aktivního uhlíku uvolní. Příkladem jsou nenasycené uhlovodíky, které se ozónem přemění na nevazatelné aldehydy.

EP-A2-0 398 847 se týká vzduchového filtru skládajícího se z mechanického filtru na odstraňování pevných částic, z adsorpční filtrační vrstvy obsahující aktivní uhlík a dvou /

chemických filtračních vrstev lemujících mechanický filtr z obou stran. Jedna z těchto vrstev má kyselou reakci a druhá zásaditou. Tento filtr může absorbovat širší pásmo znečišťujících látek než filtr podle EP-0 162 022, avšak malé nenabité molekuly bez kyselých či zásaditých skupin budou tímto filtrem procházet dál.

Zajímavé vlastnosti z hlediska nekryogenní separace plynů byly zjištěny u polyimidu. EP-0 385 240 popisuje polyamidovou membránu, kterou lze použít v procesu opětovného získáváni P₂ z proudu €>2^2 ^ne^° vzduchu. US-A-4 892 719 pojednává o filtru pro topné zařízení se skleněnými vlákny potaženými polymerním aminem, jako je polyetylenimin. Podle uvedeného dokumentu mohou být odstraňovány polutanty jako formaldehyd či kyselinotvorné plyny SO2, ^No2, a H₂S z vnitřního prostoru budov reaktivní metodou využívající povlaku na filtru topného zařízení v otopném systému s nuceným oběhem vzduchu. Polyimiiiové filtry však neadsorbují znečišťující molekuly, jež nemají polarizované funkční skupiny. Lze je tedy použít jen pro velmi úzké pásmo molekul.

EP-A1-0 583 594 popisuje systém a způsob odstraňování uhlovodíků z plynné směsí, kde uváděný systém obsahuje různé zeolity působící jako molekulární síta. Molekuly větší než je určitá předem zvolená velikost jsou zachyceny uvnitř zeolitové částice. Systém podle EP-0 583 594 je velmi účinný a následkem toho se zeolitové částice rychle zaplní molekulami znečišťujícího plynu a také pevnými částicemi. Má-li být filtr užíván dlouhodobě, je důležité, aby byl vzduch, který jím má být filtrován, již ve značné míře předči stěn. Zeolity jsou drahé a použití filtračního systému podle EP-0 583 594 tam, kde je nutno zeolity často vyměňovat aby byla

·· : :

··· .

:

ϊ

I

ir zachována dostatečná adsorpce, může být velmi nákladné.

V současné době nemá žádná konstrukce filtru schopnost uspokojivého čištění vzduchu obsahuj ícího velká množství rozličných znečišťujících látek, na př. vzduchu s cigaretovým kouřem. Stejný problém představuje vzduch s obsahem páchnoucích látek. Proto je třeba vytvořit filtr se schopností pohlcovat široké pásmo znečišťujících látek od pevných částic až po malé molekuly uhlovodíků bez nezbytných vysokých provozních nákladů.

Podstata vynálezu

Problémy spojené s užíváním výše uvedených filtrů mohou být překonány použitím filtrační jednotky podle zde předkládaného vynálezu, která obsahuje:

a) inertní separační filtr na odstraňování pevné hmoty ve formě částic, jako jsou prachové částice;

b) filtrační prvek obsahující pevnou látku adsorbující velké molekuly působením Van de Waalsových sil, jakou je aktivní uhlík;

c) filtrační prvek s dostatečně malými póry (molekulární síto), aby zabránily malým nenabitým molekulám, jako jsou molekuly jednoduchých uhlovodíků, v průchodu tímto prvkem, jako je prvek vytvořenýže zeolitů; a

d) filtrační prvek se schopností vázat molekuly obsahující polarizované funkční skupiny.

Polymery Obsahující karboxylové skupiny (-COOH), nebo skupiny kyseliny siřičité (-SO₃H), jako kyselina polyetylensiřičitá, lze použít k odstraňování zásaditých plynných látek, jako je čpavek nebo aminy. Polymery obsahující zásadité aminové skupiny, jako je polyetylenimin, polyallylamině, po-

i:.5

lyvinylamin a polyetylenhydrazin lze použít k odstraňování aldehydů, jako je formaldehyd, nebo kyselinotvorných plynů jako jsou H₂S, SO₂, SO₃, NO, NO₂, N₂O₅, HF, HC1, HBr a HI.Velmi dobře pohlcuje aldehydy 2-amino -2-hydroxymetyl -1,3- propandiol.

Molekulární síta jsou přednostně tvořena zeolity, jako je ZSM-5 zeolit, beta zeolit, modernit a Ultra-stable Y.

Inertní prvek separačního filtru sestává ze známých prostředků k odstraňování hmotných částic, jako jsou filtrační lože z vláknitého materiálu, mikroporézní membrány jako Nylon 66, atp. Může být použit jakýkoliv inertní filtrační prvek schopný odstraňovat částice větší než 0,2 Tm.

Předkládaný vynález tedy řeší filtrační jednotku schopnou absorbovat široké spektrum znečištujících látek bez vysokých provozních nákladů. Jednotka je způobilá odstraňovat pevné částice, jako bakterie, viry, spory plísní, částice asbestu a prachu, molekuly se skupinami jako NOX, SOX, aldehydy a organické kyseliny, i malé nenabité molekuly, jako uhlovodíky. Taková filtrační jednotka nemohla dříve přicházet v úvahu z mnoha důvodů. Za prvé filtr je velmi složitý, poněvadž sestává z mnoha jednotek pracujících na různých principech a tedy podle předpokladu nákladný. Za druhé se předpokládalo nezbytné použití odlišného typu filtru společně s jednotkou s aktivním uhlíkem. Avšak některé znečišťující složky mohou být z aktivního uhlíku uvolněny, jsou-li vystaveny oxydačním příměsím jako je ozón. Na příklad nenasycené uhlovodíky mohou být působením ozónu přeměněny na aldehydy a tyto aldehydy se z aktivního uhlíku filtru uvolní. Sestava filtru podle předkládaného vynálezu zahrnuje jednotku, která adsorbuje aldehydy uvolněné z jednotky aktivního ·· ····

uhlíku. Pomocí uvedeného vynálezu lze tedy získat velmi čistý vzduch za mírnou cenu. Cigaretový zápach odstraní filtr podle předkládaného vynálezu úplně. Uvedenou filtrační jednotku je možno použít ve většině případu, kdy je žádoucí Mít . čistý vzduch, na př. ve ventilačních zařízeních pro kanceláře, domy a průmyslové prostory, motorová vozidla a kuchyňské větráky. Tato filtrační jednotka je provozně spolehlivá, jednoduchá a nenákladná a lze ji snadno Vyrobit.

Předkládaný vynález bude dále podrobněji popsán Ve spojení s níže uvedenými příklady, které však neomezují rozsah vynálezu.

Seznam vyobrazení

Předkládaný vynález bude nyní popsán ve spojení s příslušným vyobrazením, při čemž: Obr.l je schematické vyobrazení ztělesnění (provedení) vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

S odkazem na příslušné vyobrazení filtrační jednotka na čištění vzduchu v přednostním provedení podle předkládaného vynálezu, obecně označená jako 10, sestává z nosného rámu v podstatě známého typu, ve kterém je uvnitř umístěno vícero kombinovaných filtračních vrstev. Jak ukazuje obr.l, vzduch je nasáván do vstupního otvoru filtru 11 pomocí větráku 12. Vzduchpoté prochází inertním separačním filtračním prvkem 13, který odstraňuje pevné částice větší než 0,2 Tm. Tento filtrační prvek obsahuje vláknitý materiál. Filtrační prvek 14 obsahující adsorpční částice aktivního uhlíku je umístěn za inertertním separačním prvkem 13 vzhledem ke směru prou7 ·

děni vzduchu. V tomto filtračním prvku jsou adsorbovány působením Van der Waalsových sil molekuly s vysokými molekulárními vahami. Za filtračním prvkem 14 s aktivním uhlíkem je umístěn filtrační prvek 15 obsahující inertní porézní no siče s povlakem polyetyleniminu, polyetylenhydrazinu a kyse liny etylensiřičité. V tomto filtračním prvku jsou adsorbo vány všechny molekuly š aldehydovými skupinami, s aminoskupinami a rovněž kyselinotvorné plynné látky. Jak je ukázáno na obr.l, poslední filtrační prvek 16, kterým vzduch prochá zí, obsahuje zeolit ZSM-5 s dostatečně malými póry, aby zabránily malým nenabitým molekulám, jako mají nižší uhlovodíky, v průstupu jednotkou. Poté je vyčištěný vzduch za filtračním prvkem 16 vypouštěn z filtrační jednotky výstupním otvorem 17.

Claims

1. Filtrační jednotka na čištění vzduchu pro přípravu vysoce čistého vzduchu mající inertní separační filtr k odstraňování pevné hmoty ve formě částic, jako jsou prachové částice, a vícero absorbčních a/nebo adsorpčních filtračních prvků, v y z n a č u j í c í se t í m, že uvedené absorpční a/nebo adsorpční filtrační prvky zahrnují:

a) filtrační prvek obsahující tuhé částice adsorbující molekuly vlivem Van der Waalsových sil;

b) filtrační prvek obsahující molekulární síta s dostatečně malými póry, aby zabránily malým molekulám, jako jsou molekuly nižších uhlovodíků, v průchodu tímto prvkem; a

c) filtrační prvek mající schopnost vázat polarizované, kysele a/nebo zásaditě plynné látky.

2. Filtrační jednotka podle nároku 1 vyzná č u j í c í s e t í m, že filtrační prvek mající schopnost vázat polarizované, kyselé a/nebo zásadité plynné látky obsahuje polyetylenimin, a/nebo 2-amino-2-hydroxylmetyl-l,3 -propandiol.

3. Filtrační jednotka podle nároku 2 v y z na č u j í c i s e tím, že filtrační prvek dále obsahujre kyselinu polyetylensiřičitou a polyetelenhydrazin.

• · · · · ·

4. Filtrační jednotka podle jakéhokoliv předchozího nároku v y z n a č u j í c í s e t í m, že tuhé částice adsorbující molekuly vlivem Van der Waalsových sil jsou částice aktivního uhlíku.

5. Filtrační jednotka podle jakéhokoliv předchozího nároku vy značující set í m, že filtrační prvek obsahující molekulární šíta obsahuje jeden či více zeolitů.