DE102016210819A1

DE102016210819A1 - Method and device for removing gaseous irritants from the air

Info

Publication number: DE102016210819A1
Application number: DE102016210819.0A
Authority: DE
Inventors: Marina Unseld; Sebastian Dahle; Wolfgang Maus-Friedrichs
Original assignee: Technische Universitaet Clausthal
Current assignee: Technische Universitaet Clausthal
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein damit durchführbares Verfahren zur Beseitigung von gasförmigen organischen Reizstoffen aus der Luft. Das Verfahren und die Vorrichtung haben den Vorteil, ohne Zusetzen von Reaktionsmitteln und ohne größere Erwärmung der Luft darin enthaltene organische Reizstoffe zu nicht reizenden und ungiftigen Produkten zu zersetzen, oder zu tolerierbaren Konzentrationen reizender oder gesundheitsschädlicher Produkte zu zersetzen. Das Verfahren wird daher bevorzugt zur Entfernung von Reizstoffen aus gekühlter Luft eingesetzt, wobei die Luft ohne größere Erwärmung rückgeführt wird. Die Luft, die einen Reizstoff enthält, wird in einem Strömungskanal mit einem durch dielektrisch behinderte Entladung erzeugten Plasma behandelt und aus dem Strömungskanal austreten gelassen.The invention relates to a device and a method feasible for the removal of gaseous organic irritants from the air. The method and apparatus have the advantage of decomposing organic irritants contained therein into non-irritating and non-toxic products without decomposition of reagents and without major heating of the air, or to decompose to tolerable concentrations of irritating or harmful products. The method is therefore preferably used for the removal of irritants from cooled air, wherein the air is recycled without much heating. The air containing an irritant is treated in a flow channel with a plasma generated by dielectrically impeded discharge and allowed to escape from the flow channel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein damit durchführbares Verfahren zur Beseitigung von gasförmigen organischen Reizstoffen aus der Luft. Das Verfahren und die Vorrichtung haben den Vorteil, ohne Zusetzen von Reaktionsmitteln und ohne größere Erwärmung der Luft darin enthaltene organische Reizstoffe zu nicht reizenden und ungiftigen Produkten zu zersetzen, oder zu tolerierbaren Konzentrationen reizender oder gesundheitsschädlicher Produkte zu zersetzen. Das Verfahren wird daher bevorzugt zur Entfernung von Reizstoffen aus gekühlter Luft eingesetzt, wobei die Luft ohne größere Erwärmung rückgeführt wird. Entsprechend ist bevorzugt, die Vorrichtung mit einer Rückführung für Luft in den Raum zu versehen, aus dem die den Reizstoff enthaltende Luft entnommen ist, wobei weiter bevorzugt der Raum gekühlt ist. Entsprechend betrifft die Erfindung auch einen Kühlraum, in dem die Vorrichtung angeordnet ist, wobei der Kühlraum nur für einen Luftaustausch eingerichtet ist, der für einen ausreichenden Sauerstoffgehalt und zulässigen CO₂-Gehalt der Luft ausreicht, z.B. nach DIN und/oder TA Luft für Arbeitsplätze. Entsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einrichtung oder Nachrüstung eines Kühlraums für verringerten Reizstoffgehalt in der Luft, wobei der Kühlraum für einen Luftaustausch für einen ausreichenden Sauerstoffgehalt und zulässigen CO₂-Gehalt der Luft eingerichtet ist, durch Einbau der Vorrichtung in den Kühlraum unter Beibehaltung der Einrichtung zum Luftaustausch und Beibehaltung der Kühleinrichtung bzw. der Kühlleistung. Bevorzugt wird das Verfahren und entsprechend die Vorrichtung zur Beseitigung des Reizstoffs Propanthialoxid verwendet, der z.B. bei der Verarbeitung von Zwiebeln und Lauch freigesetzt wird. Es hat sich gezeigt, dass durch das Verfahren aus Reizstoffen entstehende Produkte, z.B. SO₂ und NO_x in geringen Konzentrationen erzeugt werden, die nicht gesundheitsgefährdend sind, bevorzugt unterhalb der von der TA Luft oder den von Vorschriften für Luft am Arbeitsplatz vorgesehenen Konzentrationen liegen.The present invention relates to a device and a method for the removal of gaseous organic irritants from the air. The method and apparatus have the advantage of decomposing organic irritants contained therein into non-irritating and non-toxic products without decomposition of reagents and without major heating of the air, or to decompose to tolerable concentrations of irritating or harmful products. The method is therefore preferably used for the removal of irritants from cooled air, wherein the air is recycled without much heating. Accordingly, it is preferred to provide the device with a return for air in the space from which the air containing the irritant is removed, more preferably, the space is cooled. Accordingly, the invention also relates to a cold room in which the device is arranged, wherein the cooling chamber is set up only for an air exchange sufficient for sufficient oxygen content and permissible CO ₂ content of the air, eg according to DIN and / or TA Luft for jobs , Accordingly, the invention relates to a method for establishing or retrofitting a cooling room for reduced irritant content in the air, wherein the cooling space is set for an air exchange for a sufficient oxygen content and permissible CO ₂ content of the air, by installing the device in the refrigerator while maintaining the Device for exchanging air and maintaining the cooling device or the cooling capacity. Preferably, the method and according to the device for the removal of the irritant propane oxide is used, which is released, for example, in the processing of onions and leeks. It has been found that products resulting from irritants, for example SO ₂ and NO _{x, are produced} in low concentrations which are not harmful to health, preferably below the concentrations stipulated by TA Luft or by regulations for workplace air.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 692 15 807 T2 beschreibt die Umsetzung von Verbrennungsabgas, das SO₂ und NO_x enthält, nach Zusatz von trockenem Ammoniak durch radikalerzeugende Spannungsimpulse und mit nachfolgendem Injizieren von Wasserstoffperoxid. Dabei werden SO₂ und NO_x zu Schwefelsäure und Salpetersäure umgesetzt und das zugesetzte Ammoniak reagiert mit der erzeugten Schwefelsäure und Salpetersäure zu Ammoniumsalzen.The DE 692 15 807 T2 describes the conversion of combustion exhaust gas containing SO ₂ and NO _x after addition of dry ammonia by radical-generating voltage pulses and subsequent injection of hydrogen peroxide. In this case, SO ₂ and NO _{x are converted} to sulfuric acid and nitric acid and the added ammonia reacts with the generated sulfuric acid and nitric acid to form ammonium salts.

Die DE 10 2014 226 923 A1 , die nach §3 II PatG nur in Bezug auf die Neuheit relevant ist, beschreibt ein Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung zur Umsetzung von gasförmigem Ammoniak zu Stickstoff und Wasserstoff bzw. Wasser, wenn Sauerstoff vorhanden ist, mittels eines durch dielektrisch behinderte Entladung erzeugten Plasmas zumindest 100 mal in jedem Volumenelement, das gasförmiges Ammoniak enthält.The DE 10 2014 226 923 A1 , which is relevant only in terms of novelty according to §3 II PatG, describes a method and a device suitable for the conversion of gaseous ammonia to nitrogen and hydrogen or water, if oxygen is present, by means of a plasma generated by dielectrically impeded discharge at least 100 times in each volume element containing gaseous ammonia.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung zur Beseitigung von gasförmigen Reizstoffen aus der Luft bereitzustellen, bevorzugt ohne Zusatz von Reaktionsmitteln und ohne signifikante Erwärmung der Umgebungsluft.The object of the invention is to provide an alternative method and an alternative device for the removal of gaseous irritants from the air, preferably without the addition of reactants and without significant heating of the ambient air.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche, insbesondere durch ein Verfahren, das die Schritte des Einleitens von Luft, die einen Reizstoff enthält, in einen Strömungskanal, des Strömens der Luft, die den Reizstoff enthält, durch den Strömungskanal, des Erzeugens eines Plasmas durch dielektrisch behinderte Entladung über den Querschnitt des Strömungskanals und des Austretens der Luft aus dem Strömungskanal aufweist oder daraus besteht. Erfindungsgemäß besteht der Schritt des Zersetzens des Reizstoffs aus dem Strömen der den Reizstoff enthaltenden Luft durch den Strömungskanal, während über den Querschnitt des Strömungskanals ein Plasma durch die dielektrisch behinderte Entladung erzeugt wird. Die dielektrisch behinderte Entladung erfolgt durch zumindest zwei Elektroden, die durch ein Dielektrikum vom Strömungskanal isoliert sind und die mit entgegengesetzten Polen einer Spannungsquelle verbunden sind. Die Spannungsquelle ist eingerichtet, die Elektroden mit elektrischen Impulsen von maximal 1 µs Dauer zu beaufschlagen, deren Spannung zur Erzeugung eines Plasmas ausreicht. Eine ausreichende Spannung beträgt bevorzugt 4 kV·Gasdruck [mbar]·(Abstand [m] + Summe (Dicke jedes Dielektrikums [m]/ε_r)), wobei der Abstand [m] der Spalt des Strömungskanals in Metern ist, der sich zwischen den Dielektrika der beiden Elektroden erstreckt, wobei die Quotienten der Dicke jedes Dielektrikums in Metern, dividiert durch die relative Permittivität ε_r des jeweiligen Dielektrikums, aufsummiert werden und der Luftdruck der Druck der den Reizstoff enthaltenden Luft im Strömungskanal ist, über den das Plasma erzeugt wird. Optional ist die Spannungsquelle eingerichtet, eine reduzierte elektrische Feldstärke von 3 bis 30 kV/(Luftdruck [mbar]·Abstand [m] zwischen den Dielektrika der Elektroden) zu erzeugen. The invention achieves the object with the features of the claims, in particular by a method comprising the steps of introducing air containing an irritant into a flow channel, the flow of air containing the irritant through the flow channel, generating a Plasmas by dielectrally impeded discharge over the cross-section of the flow channel and the escape of the air from the flow channel comprises or consists of. According to the invention, the step of decomposing the irritant consists of the flow of the irritant-containing air through the flow channel, while over the cross-section of the flow channel, a plasma is generated by the dielectrically impeded discharge. The dielectrically impeded discharge is effected by at least two electrodes which are isolated by a dielectric from the flow channel and which are connected to opposite poles of a voltage source. The voltage source is set up to supply the electrodes with electrical pulses of at most 1 μs in duration, the voltage of which is sufficient to produce a plasma. A sufficient voltage is preferably 4 kV · gas pressure [mbar] · (distance [m] + sum (thickness of each dielectric [m] / ε _r )), wherein the distance [m] is the gap of the flow channel in meters, which is between extends the dielectrics of the two electrodes, the quotients of the thickness of each dielectric in meters, divided by the relative permittivity ε _{r of} the respective dielectric, are summed up and the air pressure is the pressure of the irritant-containing air in the flow channel over which the plasma is generated , Optionally, the voltage source is arranged to generate a reduced electric field strength of 3 to 30 kV / (air pressure [mbar] · distance [m] between the dielectrics of the electrodes).

Die Spannungsquelle ist beispielsweise eingerichtet, die Elektroden mit Spannung einer Wiederholungsrate zu beaufschlagen, die ausreicht, in jedem Volumenelement der Luft, die durch den Strömungskanal strömt, das Plasma zumindest 50 mal, bevorzugter zumindest 100 mal zu zünden. Bevorzugt ist die Spannungsquelle eingerichtet, die Elektroden mit einer Anzahl von Spannungsimpulsen von 10 bis 10.000, bevorzugt 100 bis 1.000 zu beaufschlagen, die das Plasma in dem Volumen des Strömungskanals erzeugen. Abhängig vom Volumenstrom der Luft durch den Strömungskanal ergibt sich die Anzahl von Spannungsimpulsen N = f·V/Q, wobei f die Impulswiederholungsrate ist, V das Volumen des Strömungskanals und Q der Gasvolumenstrom.The voltage source is arranged, for example, to supply the electrodes with voltage at a repetition rate which is sufficient, in each volume element of the air which flows through the flow channel, the plasma at least 50 times. more preferably at least 100 times to ignite. Preferably, the voltage source is arranged to supply the electrodes with a number of voltage pulses of 10 to 10,000, preferably 100 to 1000, which generate the plasma in the volume of the flow channel. Depending on the volume flow of the air through the flow channel, the number of voltage pulses N = f · V / Q, where f is the pulse repetition rate, V is the volume of the flow channel and Q is the gas volume flow.

Das Verfahren kommt ohne Kühlung oder Filtration der Luft aus und weist auch keinen Absorptionsschritt auf. Das Verfahren wird bevorzugt bei einer Lufttemperatur von 0 °C bis 40 °C, insbesondere bei 5 °C bis 15 °C oder bis 10 °C durchgeführt, wobei der Strömungskanal und die Elektroden bevorzugt die Temperatur der Luft aufweisen bzw. nicht temperiert oder thermisch isoliert sind.The process does not require cooling or filtration of the air and also has no absorption step. The method is preferably carried out at an air temperature of 0 ° C to 40 ° C, in particular at 5 ° C to 15 ° C or to 10 ° C, wherein the flow channel and the electrodes preferably have the temperature of the air or not tempered or thermally are isolated.

Das Verfahren hat den Vorteil, organische gasförmige Reizstoffe im Wesentlichen vollständig zu beseitigen bzw. zu nicht reizenden und ungiftigen Produkten oder sehr niedrigen Konzentrationen von reizenden Produkten zu zersetzen und dabei einen geringen Energieverbrauch zu haben, z.B. im Vergleich mit dem Kühlen und Zuführen frischer Luft beim Austausch der den Reizstoff enthaltenden Luft in einem Kühlhaus oder z.B. im Vergleich zum Energieverbrauch von Kühlfallen. Die sehr niedrigen Konzentrationen liegen z.B. unterhalb der von der TA Luft zulässigen Konzentrationen und/oder von Vorschriften für Luft an Arbeitsplätzen.The method has the advantage of substantially completely eliminating or eliminating organic gaseous irritants to non-irritating and non-toxic products or very low concentrations of irritating products while having a low energy consumption, e.g. in comparison with the cooling and supply of fresh air when replacing the irritant-containing air in a cold store or e.g. compared to the energy consumption of cold traps. The very low concentrations are e.g. below the concentrations permitted by the TA Luft and / or regulations for air at workplaces.

Das Verfahren kann zur Entfernung von gasförmigen organischen Reizstoffen aus gekühlter Luft eingesetzt werden, da die Luft durch das Verfahren nicht wesentlich erwärmt wird. Daher kann das Verfahren vorsehen, die den Reizstoff enthaltende Luft aus einem Kühlraum in den Strömungskanal einzuleiten und die Luft nach Austreten aus dem Strömungskanal in den Kühlraum zurückzuführen, wobei bevorzugt der Strömungskanal innerhalb des Kühlraums angeordnet ist. The method can be used to remove gaseous organic irritants from cooled air because the air is not significantly heated by the process. Therefore, the method may provide for introducing the irritant-containing air from a cooling space into the flow channel and returning the air after exiting the flow channel in the cooling space, wherein preferably the flow channel is disposed within the cooling space.

Zur Minderung des Energieeintrags ist bevorzugt, die mit den durch ein Dielektrikum vom Strömungskanal beabstandeten Elektroden verbundene Spannungsquelle außerhalb des Kühlraums anzuordnen, in dem der Strömungskanal mit den dielektrisch isolierten Elektroden einschließlich seines Einlasses und Auslasses angeordnet ist.In order to reduce the energy input, it is preferable to arrange the voltage source connected to the electrodes spaced from the flow passage by a dielectric outside the cooling space in which the flow passage is arranged with the dielectrically isolated electrodes including its inlet and outlet.

Der Reizstoff kann Propanthialoxid sein und in dem Kühlraum kann ein Verfahren zur Verarbeitung, insbesondere mit Waschen und/oder Zerkleinern von Pflanzen ablaufen, die den Reizstoff freisetzen, z.B. von Liliengewächsen. Liliengewächse sind z.B. Zwiebeln (Allium), Laucharten, z.B. Lauch, Knoblauch, Schnittlauch, und Porree.The irritant may be propane oxide and in the cold room may be a process for processing, in particular washing and / or comminuting plants that release the irritant, e.g. of lily plants. Lily plants are e.g. Onions (Allium), leeks, e.g. Leeks, garlic, chives, and leeks.

Reizstoffe sind bevorzugt gasförmige organische Verbindungen, z.B. Propanthialoxid, Chloracetophenon (CN Reizgas), 2-Chlorbenzylidenmalonsäuredinitril (CS Reizgas) oder Dibenzoxazepin (CR Reizgas) oder Reizstoffe mit einem Gehalt an Oleoresin capsicum. Bevorzugt enthält die Luft neben dem Reizstoff keine die Atemwege reizenden gasförmigen anorganischen Verbindungen, z.B. keinen Ammoniak, kein SO₂ und/oder kein NO_x.Irritants are preferably gaseous organic compounds, for example propane oxide, chloroacetophenone (CN irritant gas), 2-chlorobenzylidene malononitrile (CS irritant gas) or dibenzoxazepine (CR irritant gas) or irritants containing oleoresin capsicum. In addition to the irritant, the air preferably contains no gaseous inorganic compounds which irritate the respiratory tract, for example no ammonia, no SO ₂ and / or NO _x .

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung. Die Vorrichtung weist einen Strömungskanal auf, an dem zumindest zwei dielektrisch isolierte Elektroden angeordnet sind, um über den vollständigen Querschnitt des Strömungskanals ein dielektrisch behindertes Plasma zu erzeugen. Die Elektroden sind mit einer Spannungsquelle verbunden, die eingerichtet ist, die Elektroden mit elektrischen Impulsen von maximal 1 µs Dauer zu beaufschlagen, deren Spannung zur Erzeugung eines Plasmas ausreicht, z.B. mit einer Wiederholungsrate, die ausreicht, in jedem Volumenelement der Luft, die durch den Strömungskanal strömt, das Plasma zumindest 50 mal, bevorzugter zumindest 100 mal zu zünden. Am Strömungskanal kann eine Fördereinrichtung für Luft, z.B. ein Ventilator, angeordnet sein, um die Luft in den Einlass des Strömungskanals zu fördern. Die Elektroden können gegenüberliegend oder benachbart an dem Strömungskanal angeordnet sein. Der Strömungskanal weist bevorzugt einen flachen rechteckigen Querschnitt auf, z.B. mit einer Höhe von 1 bis 5 mm, um die die einander am Strömungskanal gegenüberliegenden, dielektrisch isolierten Elektroden voneinander beabstandet sind. In alternativer Ausführung kann der Strömungskanal diese Höhe aufweisen, wobei der Querschnitt des Strömungskanals von einer Kanalwand beabstandet ist, die durch nebeneinander liegende und beabstandete dielektrisch isolierte Elektroden gebildet wird, und von einer Kanalwand, die ohne Elektroden nur von einem Dielektrikum gebildet wird.Furthermore, the invention relates to a device set up for carrying out the method. The device has a flow channel on which at least two dielectrically isolated electrodes are arranged in order to generate a dielectrically impeded plasma over the complete cross section of the flow channel. The electrodes are connected to a voltage source adapted to apply to the electrodes electrical pulses of at most 1 μs in duration, the voltage of which is sufficient to produce a plasma, e.g. at a repetition rate sufficient to ignite the plasma in each volume element of the air flowing through the flow channel at least 50 times, more preferably at least 100 times. At the flow channel, a conveyor for air, e.g. a fan, arranged to convey the air into the inlet of the flow channel. The electrodes may be disposed opposite or adjacent to the flow channel. The flow channel preferably has a flat rectangular cross-section, e.g. with a height of 1 to 5 mm, around which the dielectrically isolated electrodes facing each other on the flow channel are spaced from each other. In an alternative embodiment, the flow channel may have this height, the cross-section of the flow channel being spaced from a channel wall formed by adjacent and spaced dielectrically isolated electrodes, and a channel wall formed without electrodes only from a dielectric.

Bevorzugt mündet der Auslass des Strömungskanals mit Abstand vom Einlass in den Raum, in dem der Einlass angeordnet ist. Die Vorrichtung weist bevorzugt keine Kühleinrichtung auf, keinen Filter und keine Absorptionseinrichtung. Daher erfordert die Vorrichtung dieser Ausführungsform im Betrieb keine Energie außer der für das Erzeugen des dielektrisch behinderten Plasmas und optional für den Betrieb einer Fördereinrichtung für Luft durch den Strömungskanal und erfordert keine Betriebsstoffe, z.B. kein Filter- oder Absorbermaterial.Preferably, the outlet of the flow channel opens at a distance from the inlet into the space in which the inlet is arranged. The device preferably has no cooling device, no filter and no absorption device. Therefore, in operation, the apparatus of this embodiment does not require any power other than that for generating the dielectrically impeded plasma and optionally for the operation of an air delivery device through the flow channel and does not require supplies, e.g. no filter or absorber material.

Bevorzugt weist die Vorrichtung einen Sensor für den Reizstoff auf und die optionale Fördereinrichtung und/oder die Spannungsquelle ist abhängig vom Signal des Sensors gesteuert. Ein Sensor für den Reizstoff kann am Einlass oder am Auslass des Strömungskanals angeordnet sein, optional jeweils ein Sensor am Einlass und am Auslass. Der Sensor kann ein Gaschromatograph, ein Massenspektrometer, z.B. ein Quadrupol-Massenspektrometer, ein piezoelektrischer Sensor gemäß EP 1 695 074 B1 , ein photoakustischer Sensor, z.B. wie in DE 102012217479 B3 oder US8850867 B2 beschrieben, oder eine Kombination von zumindest zweien dieser sein.Preferably, the device has a sensor for the irritant and the optional conveyor and / or the voltage source is controlled depending on the signal of the sensor. A sensor for the irritant may be at the inlet or at the Outlet of the flow channel may be arranged, optionally one sensor each at the inlet and at the outlet. The sensor may be a gas chromatograph, a mass spectrometer, eg a quadrupole mass spectrometer, a piezoelectric sensor according to EP 1 695 074 B1 , a photoacoustic sensor, eg as in DE 102012217479 B3 or US8850867 B2 described, or a combination of at least two of these.

Die Erfindung wird nun genauer anhand von Beispielen mit Bezug auf die Figuren beschrieben, die inThe invention will now be described in more detail by way of example with reference to the figures, which are given in FIG

1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 1 schematically a device for carrying out the method

2 übereinandergelegte Massenspektrogramme von Luft mit einem Gehalt an Propanthialoxid vor und nach dem Verfahren und in 2 superimposed mass spectrograms of air containing propane oxide before and after the process and in

3 die Konzentrationen für Propanthialoxid, die aus den Massenspektrogrammen von 2 abgeleitet sind. 3 the concentrations for propantial oxide, which are derived from the mass spectrograms of 2 are derived.

Die Vorrichtung von 1 besteht für das Beseitigen eines Reizstoffs aus Luft aus einem Strömungskanal 1, an dem eine erste Elektrode 2 und eine zweite Elektrode 3 angeordnet sind, um ein dielektrisch behindertes Plasma in dem Strömungskanal 1 zu erzeugen. Die Elektroden 2, 3 sind durch ein Dielektrikum 4 elektrisch vom Strömungskanal 1 isoliert. Das Dielektrikum 4 kann z.B. Glas, Keramik oder Kunststoff sein, insbesondere Teflon. Die Elektroden 2, 3 erstrecken sich entlang des Strömungskanals 1, so dass das dielektrisch behinderte Plasma im Wesentlichen nur über die vollständige Länge des Strömungskanals 1 gebildet wird. Der Strömungskanal 1 kann ein Abschnitt einer Leitung 12 sein. Die Elektroden 2, 3 können jeweils aus einem Metall gebildet sein, das um jeweils einen Isolator 5 angeordnet ist. Alternativ können die Elektroden 2, 3 als Leiter gebildet sein, der in Ausnehmungen eines Dielektrikums angeordnet ist. Der Strömungskanal 1 weist einen Einlass 6 und gegenüberliegend einen Auslass 7 auf und optional an einem dieser eine Fördereinrichtung 8 für Luft, z.B. wie dargestellt einen Verdichter am Einlass 6. The device of 1 consists of removing an irritant from air from a flow channel 1 to which a first electrode 2 and a second electrode 3 are arranged to a dielectrically impeded plasma in the flow channel 1 to create. The electrodes 2 . 3 are through a dielectric 4 electrically from the flow channel 1 isolated. The dielectric 4 For example, glass, ceramic or plastic, in particular Teflon. The electrodes 2 . 3 extend along the flow channel 1 such that the dielectrically impeded plasma is substantially only over the full length of the flow channel 1 is formed. The flow channel 1 can be a section of a line 12 be. The electrodes 2, 3 each may be formed of a metal, each around an insulator 5 is arranged. Alternatively, the electrodes 2 . 3 be formed as a conductor which is arranged in recesses of a dielectric. The flow channel 1 has an inlet 6 and opposite an outlet 7 on and optionally on one of these conveyor 8th for air, eg as shown a compressor at the inlet 6 ,

In Alternative zur gezeigten Anordnung der Elektroden 2, 3 beidseits des Querschnitts des Strömungskanals 1 können die Elektroden 2, 3 nebeneinander und voneinander isoliert am Strömungskanal 1 angeordnet sein. In alternative to the arrangement of the electrodes shown 2 . 3 on both sides of the cross section of the flow channel 1 can the electrodes 2 . 3 next to each other and isolated from each other on the flow channel 1 be arranged.

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform ist gezeigt, dass am Einlass 6 oder am Auslass 7 oder am Einlass 6 und am Auslass 7 jeweils ein Sensor 9, 10 für den Reizstoff angeordnet ist, der mit einer Spannungsquelle 11 verbunden ist. Die Spannungsquelle 11 kann eingerichtet sein, die Elektroden 2, 3 abhängig von einem Signal eines am Einlass 6 angeordneten Sensors 9 und/oder eines am Auslass 7 angeordneten Sensors 10 mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. According to the preferred embodiment, it is shown that at the inlet 6 or at the outlet 7 or at the inlet 6 and at the outlet 7 one sensor each 9 . 10 is arranged for the irritant that comes with a voltage source 11 connected is. The voltage source 11 can be set up, the electrodes 2 . 3 depending on a signal one at the inlet 6 arranged sensor 9 and / or one at the outlet 7 arranged sensor 10 to apply voltage pulses.

Zusätzlich oder alternativ kann die Fördereinrichtung 8 abhängig von einem Signal eines am Einlass 6 angeordneten Sensors 9 und/oder abhängig von einem Signal eines am Auslass 7 angeordneten Sensors 10 gesteuert sein. Dabei kann der Volumenstrom der Luft durch den Strömungskanal 1 abhängig vom Signal eines Sensors 9 für Gehalt der Luft an Reizstoff am Einlass 6 gesteuert sein oder vom Signal eines Sensors 10 für den Gehalt der Luft an Reizstoff am Auslass 7 gesteuert sein.Additionally or alternatively, the conveyor 8th depending on a signal one at the inlet 6 arranged sensor 9 and / or depending on a signal at the outlet 7 arranged sensor 10 be controlled. In this case, the volume flow of the air through the flow channel 1 depending on the signal of a sensor 9 for air content of irritant at the inlet 6 be controlled or the signal of a sensor 10 for the content of air in the irritant at the outlet 7 be controlled.

Beispiel: Beseitigen eines Reizstoffs aus LuftExample: Removing an irritant from air

Stellvertretend für einen organischen gasförmigen Reizstoff wurde Propanthialoxid

Masse 90,14 g/mol, in Luft erzeugt. Dazu wurde Luft (3,13 L/min) durch eine mit gehackten Zwiebeln gefüllte Gaswaschflasche geleitet, wobei zur Freisetzung von Propanthialoxid die gehackten Zwiebeln durch Rühren mechanisch belastet wurden. Dieser Luftstrom mit dem Reizstoff wurde durch einen Strömungskanal geleitet, der einen Querschnitt von ca. 1 mm × 1 cm bei einer Länge von ca. 10 cm (Volumen des Strömungskanals ca. 1 mL) aufwies und an dessen Breitseite Elektroden angeordnet waren, die jeweils abwechselnd mit einer Spannungsquelle verbunden waren. Eine der Elektroden waren durch eine Keramikschicht von ca. 1 mm als Dielektrikum vom Strömungskanal isoliert. Die Spannungsquelle beaufschlagte die Elektroden mit Impulsen mit Spannungsspitzen von 11 kV, Impulsdauer ca. 0,6 µs bei einer Wiederholungsrate von 10 kHz. Dies entspricht Impulsen bzw. Plasmazündungen pro Volumen des Strömungskanals von ca. 192 = 10 kHz·1 mL/3,13 L/min. Das Verfahren wurde bei ca. 20 °C durchgeführt. Die Messung der Temperaturen am Einlass und Auslass des Strömungskanals ergaben eine Temperaturerhöhung von weniger als 10°C.Representative of an organic gaseous irritant was propanthial oxide

Mass 90.14 g / mol, produced in air. To this end, air (3.13 L / min) was passed through a bubbler filled with chopped onions, the chopped onions being mechanically stressed by stirring to release propanthial oxide. This airflow with the irritant was passed through a flow channel, which had a cross section of about 1 mm × 1 cm at a length of about 10 cm (volume of the flow channel about 1 mL) and at its broad side electrodes were arranged, each alternately connected to a voltage source. One of the electrodes was isolated by a ceramic layer of about 1 mm as a dielectric from the flow channel. The voltage source acted on the electrodes with pulses with voltage peaks of 11 kV, pulse duration about 0.6 μs at a repetition rate of 10 kHz. This corresponds to pulses or plasma ignitions per volume of the flow channel of approx. 192 = 10 kHz · 1 mL / 3.13 L / min. The process was carried out at about 20 ° C. The measurement of the temperatures at the inlet and outlet of the flow channel resulted in a temperature increase of less than 10 ° C.

Am Auslass des Strömungskanals war als Sensor ein Quadrupol-Massenspektrometer angeschlossen. Der Luftstrom mit dem Reizstoff wurde mit dem Massenspektrometer vermessen, während die Spannungsquelle ausgeschaltet war. Für die Messung der Wirkung des Verfahrens beaufschlagte die Spannungsquelle anschließend die Elektroden mit den vorgenannten Impulsen. At the outlet of the flow channel, a quadrupole mass spectrometer was connected as a sensor. The airflow with the irritant was measured with the mass spectrometer while the power source was off. For the measurement of the effect of the method, the voltage source then acted on the electrodes with the aforementioned pulses.

Das Messergebnis ist in 2 gezeigt. In diesem Massenspektrogramm ist der Partialdruck in mbar logarithmisch über der Massenzahl aufgetragen, um das Signal für den Reizstoff bei 90,14 (Säule eingerahmt) sichtbar zu machen. In der 2 sind die Massenspektren für die unbehandelte Luft mit dem Reizstoff (jeweils linke Säulen) und die für die erfindungsgemäß behandelte Luft mit dem Reizstoff (jeweils rechte Säulen) überlagert gezeigt. Die 3 zeigt die mit den Massenspektren gemessenen Konzentrationen des Reizstoffs vor der Plasmabehandlung (ohne Plasma) und nach der erfindungsgemäßen Plasmabehandlung (mit Plasma). Es wird deutlich, dass der Reizstoff bis an die Nachweisgrenze zersetzt wurde, also zu zumindest 99,5 %. Als Produkt aus der Beseitigung von Propanthialoxid wurden SO₂, Ozon und NO_x im Massenspektrogramm in Konzentrationen bestimmt, die extrem niedrig waren und weit unterhalb der durch die TA Luft festgelegten Grenzwerte für Arbeitsplätze lagen. Dies zeigt, dass das Verfahren auch zur Beseitigung von Reizstoffen geeignet ist, wenn die Luft nach Durchströmen des Strömungskanals, in dem das dielektrisch behinderte Plasma erzeugt wird, in den Raum zurückgeführt wird, aus dem die Luft mit dem Reizstoff entnommen wurde, selbst wenn es sich dabei um einen Arbeitsraum handelt, z.B. ein Kühlraum. The measurement result is in 2 shown. In this mass spectrogram, the partial pressure is in mbar logarithmically plotted against the mass number to visualize the signal for the irritant at 90.14 (pillar framed). In the 2 are the mass spectra for the untreated air with the irritant (left columns) and superimposed for the treated according to the invention air with the irritant (each right column). The 3 shows the measured with the mass spectra concentrations of the irritant before the plasma treatment (without plasma) and after the plasma treatment according to the invention (with plasma). It becomes clear that the irritant was decomposed to the detection limit, ie at least 99.5%. As a product of the elimination of propanedial oxide, SO ₂ , ozone, and NO _{x were determined} in the mass spectrogram to be extremely low and far below the TA limits set by TA Luft. This shows that the method is also suitable for eliminating irritants if, after flowing through the flow channel in which the dielectrically impeded plasma is generated, the air is returned to the room from which the air was taken with the irritant, even if it this is a working space, eg a cold room.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Strömungskanal flow channel
22: Elektrode electrode
33: Elektrode electrode
44: Dielektrikum dielectric
55: Isolator insulator
66: Einlass inlet
77: Auslass outlet
88th: Fördereinrichtung Conveyor
99: Sensor für Reizstoff Sensor for irritant
1010: Sensor für Reizstoff Sensor for irritant
1111: Spannungsquelle voltage source
1212: Leitung management

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 69215807 T2 [0002] DE 69215807 T2 [0002]
DE 102014226923 A1 [0003] DE 102014226923 A1 [0003]
EP 1695074 B1 [0015] EP 1695074 B1 [0015]
DE 102012217479 B3 [0015] DE 102012217479 B3 [0015]
US 8850867 B2 [0015] US 8850867 B2 [0015]

Claims

Verfahren zur Beseitigung von gasförmigen organischen Reizstoffen aus Luft mit den Schritten des Förderns von Luft, die den Reizstoff enthält, aus einem Raum in einen Strömungskanal (1), Erzeugen eines dielektrisch behinderten Plasmas durch beabstandete Elektroden (2, 3), die jeweils durch eine Dielektrikum (4) isoliert sind und von einer Spannungsquelle mit Spannungsimpulsen beaufschlagt werden, in dem Strömungskanal (1) und Austretenlassen und Rückführen der Luft aus dem Strömungskanal (1) in den Raum.A method of removing gaseous organic irritants from air comprising the steps of conveying air containing the irritant from a space into a flow channel ( 1 ), Generating a dielectrically impeded plasma by spaced electrodes ( 2 . 3 ), each through a dielectric ( 4 ) are isolated and are applied by a voltage source with voltage pulses, in the flow channel ( 1 ) and leakage and return of the air from the flow channel ( 1 ) in the room.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma durch eine reduzierte elektrische Feldstärke von 3 bis 30 kV/(Luftdruck [mbar]·Abstand [m] zwischen den Dielektrika der Elektroden (2, 3)) erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the plasma by a reduced electric field strength of 3 to 30 kV / (air pressure [mbar] · distance [m] between the dielectrics of the electrodes ( 2 . 3 )) is produced.

Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum ein Kühlraum bei 0 bis 20 °C, bevorzugt bis 10°C ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the space is a cold room at 0 to 20 ° C, preferably up to 10 ° C.

Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft um maximal 10°C erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the air is heated to a maximum of 10 ° C.

Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren keinen Schritt des Filterns der Luft oder des Kontaktierens der Luft mit einem Absorbermaterial oder des Kühlens der Luft aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method has no step of filtering the air or contacting the air with an absorber material or cooling the air.

Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördern der Luft in den Strömungskanal (1) durch eine Fördereinrichtung (8) erfolgt, die abhängig von einem Signal eines Sensors (9, 10) für den Gehalt der Luft an Reizstoff gesteuert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying of the air into the flow channel ( 1 ) by a conveyor ( 8th ), which depends on a signal from a sensor ( 9 . 10 ) For the content of the air is controlled by irritant.

Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle abhängig von einem Signal eines Sensors (9, 10) für den Gehalt der Luft an Reizstoff gesteuert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage source depends on a signal of a sensor ( 9 . 10 ) For the content of the air is controlled by irritant.

Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reizstoff Propanthialoxid, Chloracetophenon (CN Reizgas), 2-Chlorbenzylidenmalonsäuredinitril (CS Reizgas), Dibenzoxazepin (CR Reizgas) oder Oleoresin capsicum aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the irritant Propanthialoxid, chloroacetophenone (CN irritant gas), 2-Chlorobenzylidenmalonsäuredinitril (CS irritant gas), dibenzoxazepine (CR irritant gas) or Oleoresin capsicum has.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Strömungskanal (1) mit Einlass (6) und Auslass (7) innerhalb des Kühlraums angeordnet ist und die Spannungsquelle außerhalb des Kühlraums angeordnet ist.Method according to one of claims 3 to 8, characterized in that the flow channel ( 1 ) with inlet ( 6 ) and outlet ( 7 ) is arranged inside the cooling space and the voltage source is arranged outside the cooling space.

Vorrichtung zur Verwendung in der Beseitigung von gasförmigen organischen Reizstoffen aus Luft mit einem Strömungskanal (1), an den Strömungskanal (1) angrenzende Elektroden (2, 3), die jeweils durch eine Dielektrikum (4) isoliert sind und mit einer Spannungsquelle verbunden sind, die eingerichtet ist, die Elektroden (2, 3) mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen, die ein dielektrisch behindertes Plasma in dem Strömungskanal (1) erzeugen, wobei der Einlass (6) und der Auslass (7) des Strömungskanals (1) innerhalb eines Raums angeordnet sind.Apparatus for use in the removal of gaseous organic irritants from air with a flow channel ( 1 ), to the flow channel ( 1 ) adjacent electrodes ( 2 . 3 ), each through a dielectric ( 4 ) are isolated and connected to a voltage source which is arranged, the electrodes ( 2 . 3 ) to apply to voltage pulses which a dielectrically impeded plasma in the flow channel ( 1 ), the inlet ( 6 ) and the outlet ( 7 ) of the flow channel ( 1 ) are arranged within a room.

Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle eingerichtet ist, zwischen den Elektroden (2, 3) eine reduzierte elektrische Feldstärke von 3 bis 30 kV/(Luftdruck [mbar]·Abstand [m] zu erzeugen.Device according to claim 10, characterized in that the voltage source is arranged between the electrodes ( 2 . 3 ) to produce a reduced electric field strength of 3 to 30 kV / (air pressure [mbar] · distance [m].

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie keine Kühleinrichtung, keinen Filter und kein Absorbermaterial aufweist.Device according to one of claims 10 to 11, characterized in that it comprises no cooling device, no filter and no absorber material.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung (8), die Luft in den Strömungskanal fördert und abhängig von einem Signal eines Sensors (9, 10) für den Gehalt der Luft an Reizstoff gesteuert ist.Device according to one of claims 10 to 12, characterized by a conveying device ( 8th ), which promotes air into the flow channel and depending on a signal from a sensor ( 9 . 10 ) For the content of the air is controlled by irritant.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle abhängig von einem Signal eines Sensors (9, 10) für den Gehalt der Luft an Reizstoff gesteuert ist.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the voltage source depends on a signal of a sensor ( 9 . 10 ) For the content of the air is controlled by irritant.