DE19519616A1

DE19519616A1 - Spezielle Form von Körpern mit adsorbierenden Eigenschaften und ihre mögliche Verbindung zu festen Gebilden

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Publication number: DE19519616A1
Application number: DE19519616A
Authority: DE
Inventors: Marc Andreas De Ruiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-12-05

Description

1. Einleitung 1.1 Adsorbenzien

Adsorbenzien sind feste Substanzen, die aufgrund ihrer physikalischen Material eigenschaften in der Lage sind, andere Stoffe zu binden. Sie weisen ein hohes Volumen kleinster Poren auf, an deren inneren Oberfläche sich die Moleküle an lagern und damit gebunden werden. Man spricht in diesem Falle von Adsorption. Adsorbenzien werden sowohl zur Reinigung von Gasen wie von Flüssigkeiten verwendet, auch kann man mit ihnen erwünschte Stoffe aufkonzentrieren. Adsorbenzien werden seit Jahrzehnten im großtechnischen Maßstab, z. B. zur Lösemittelrückgewinnung, zur Wasserreinigung, zur Luftfilterung gegen giftige Substanzen (Gasmasken) oder einfach gegen Gerüche und für vielen andere Anwendungen eingesetzt.

Als klassische Vertreter seien hier unter anderen die Aktivkohlen, Molekularsiebe wie z. B. die Zeolithe oder auch in neuerer Zeit Adsorbenzien auf Polymerbasis genannt, wobei in letzteren auch schon z. T. Absorption stattfindet.

Da das Adsorbensrohmaterial meistens aus zu großen Stücken besteht, wird es üblicherweise in kleine Teilchen zerkleinert, oft wird es auch gemahlen und an schließend mit einem Binder wieder zu kleinen Teilchen geformt.

Da letzterer Punkt für diese Erfindung von zentraler Bedeutung ist, soll er bei spielhaft an der Herstellung von strangförmiger Aktivkohle beschrieben werden. Als Basis für Aktivkohlen können verschiedene kohlenstoffhaltige Rohmaterialien wie z. B. Steinkohle, Braunkohle, Holz, Torf oder sogar Krebsschalen verwendet werden.

Je nach Ursprungsmaterial wird es in einem ersten Schrift vorgeschwelt um den Kohlenstoffgehalt zu erhöhen, bei mineralischen Kohlen kann dies entfallen. Der Rohstoff wird anschließend fein vermahlen und mit ca. 20% eines Binder pechs, z. B. Steinkohlenteerpech oder Destillationsrückständen aus der Erölver arbeitung, vermischt. Dieses Binderpech hat üblicherweise einen Erweichungs punkt zwischen 150-200°C. Diese Masse wird anschließend im erwärmten Zu stand durch eine Lochmaske extrudiert. Die extrudierten Stränge kühlen sich ab und erhärten. Diese werden in kleinere Stückchen zerkleinert, welche dann die Form von kleinen Zylindern haben.

Durch eine Anoxidation kann das Binderpech anschließend in eine nicht mehr schmelzbare Form umgewandelt werden.

Anschließend wird das Material unter Luftabschluß, vorzugsweise bei einer Tem peratur von 800-900°C, geschwelt, um dann unter Beifügung eines oxydierenden Gases, z. B. durch Zufügung eines Luftanteiles oder Wasserdampfes, bei ähnli chen Temperaturen aktiviert zu werden. Man erhält somit ein Gemisch von klei nen Zylinderchen aus Aktivkohle, deren Durchmesser von der Lochmaske des Extruders abhängt. Üblich sind Durchmesser von 0,8-9 mm. Analog zur Extrusion von strangförmiger Aktivkohle wird bei Zeolithen das feinvermahlene adsorbie rende Material mit einem mineralischen Binder zu einer formbaren Masse ver mischt und ebenfalls zu Strängen extrudiert, hier entfällt allerdings das Schwelen und Aktivieren.

1.2 Adsorptionskapazität

Die wichtigste Eigenschaft eines Adsorbens ist seine Eigenschaft, Substanzen zu binden. Diese wird oft durch seine statische Adsorptionskapazität beschrieben. Hierbei wird die adsorbierte Menge eines bestimmen Stoffes bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Partialdrucks im Gleichgewichtszustand ge messen. Dieser Gleichgewichtszustand kann evtl. erst nach Stunden oder Tagen eintreten und wird auch erst dann gemessen. Üblicherweise wird ein Filter aber von einem Medium (Gas oder Flüssigkeit) durchströmt, in dem die zu adsorbie rende Substanz enthalten ist.

In diesem Fall ist von wesentlichem Interesse, wie lange der Filter ausreichend filtert. Dieser Endpunkt wird durch die Überschreitung eines festgelegten Grenz wertes der zu adsorbierenden Substanz an der Ausströmseite des Filters be stimmt. Er kann sowohl als Zeit bis zum Erreichen des Grenzwertes als auch als Adsorptionskapazität bis zu diesem Punkt angegeben werden. In letzerem Fall spricht man auch von der dynamischen Adsorptionskapazität.

Während die statische Adsorbtionskapazität fast ausschließlich von den Adsorp tionseigenschaften des Adsorbensmaterials, der Temperatur und der Art und Konzentration der zu adsorbierenden Substanz abhängt, spielen bei der dynami schen Adsorptionskapazität weitere Faktoren eine wesentliche Rolle, wie z. B. Durchströmungsgeschwindigkeit, Design und Aufbau des Filters, Art und Homo genität der Schüttung und in besonderem Maße die Form der Adsorbensteilchen. In diesem Zusammenhang ist auch die Massen-Übergangs-Zone von Bedeutung. Sie gibt an, in welchem Bereich des Filters während des dynamischen Prozesses eine Adsorption stattfindet. In ihr liegt die Konzentration der zu adsorbierenden Substanz unter der Eingangskonzentration und über einem festzulegendem Grenzwert (zur Berechnung wird meistens der Bereich 5%-95% genommen). Je kürzer die MÜZ ist, desto besser reinigt der Filter. Sofern nicht eine höhere Aus flußkonzentration als die des niedrigeren Wert der MÜZ toleriert werden kann, muß das Filterbett immer länger als die MÜZ sein. Die MÜZ und die dynamische Adsorptionskapazität hängen beide im hohen Maße von der Adsorptionsge schwindigkeit ab.

2. Der Zielkonflikt zwischen Adsorptionsgeschwindigkeit und Durchströ mungswiderstand

Die Adsorbensteilchen werden meist lose in geeignete Behälter, welche durch strömbare Seiten aufweisen, geschüttet, durch die dann die zu reinigende Sub stanz strömt.

Naturgemäß findet der erste Kontakt der zu adsorbierenden Substanz an der äu ßeren Oberfläche des Adsorbensteilchens statt, so daß dort auch die erste Bin dung statt findet.

Anschließend wandern die Moleküle auf Grund des Beladungsgradienten zu den weniger beladenen Bereichen im inneren des Adsorbensteilchens. Die Migration findet meist in den größeren Poren sowie in Rissen u.ä. statt. Diese Migration ist aber immer wesentlich langsamer als die eigentliche Adsorption und stellt für die Adsorptionsgeschwindigkeit einen limitierenden Faktor dar. Dies führt dazu, daß in einem dynamischen Prozeß, wie er meistens bei der Filterung eines Mediums, z. B. bei einem Luftfilter, vorherrscht, die äußeren Randbereiche an der Oberflä che der Adsorbensteilchen schon beladen sind, während im Inneren des Adsor bensteilchens noch freie Kapazität vorhanden ist. Dadurch verschlechtert sich die Wirkung des Filters und die MÜZ wird länger.

Denn obwohl die statische Adsorptionsskapazität noch nicht ausgeschöpft ist, kann schon ein Durchbruch nicht ausreichend gereinigtem Durchströmmediums stattfinden.

Um diesen nachteiligen Effekt zu minimieren, müssen die Adsorbensteilchen eine möglichst große äußere Oberfläche haben und einen möglichst kleinen Weg zwi schen der äußeren Oberfläche und den inneren Bereichen aufweisen.

Die optimalen Adsorbensteilchen hätten deshalb einen möglichst kleinen Durch messer. Der Nachteil ist, daß sich der Strömungwiederstand des Filterbettes mit zunehmend kleinem Durchmesser der Teilchen überproportional erhöht.

Dies führt dazu, daß man aus technischen und wirtschaftlichen Gründen, größere, aber weniger effektive Adsorbensteilchen, aufwendige Vorkehrungen wie Filter betten in Zig-Zack- oder Patronenform verwendet oder stärkere Ventilatoren und Pumpen eingesetzten muß.

Ein weiteres Problem bei der üblichen Zylinder- oder Strangform besteht darin, daß sich manchmal bei der Schüttung die Teilchen längs an längs parallel in dichterer Packung anlegen. An diesen Stellen ist zum Einen der Luftwiderstand erhöht und die Zugänglichkeit der Oberfläche ist erschwert. Dies führt zu einer schlechteren Adsorption und eventuell zu einem schlechten Wärmeabtransport an dieser Stelle.

3. Lösung

Die erfinderische Lösung erreicht durch eine besondere Formgebung des Adsor bensteilchens, daß zugleich die Adsorptionsgeschwindigkeit nachhaltig verbes sert wird und/oder der Durchströmungswiderstand vermindert werden kann; bei einer Sonderform können die Adsorbensteilchen ohne größere Verminderung der Adsorptionsleistung zu festen Filterkörpern verklebt werden. Die besondere Formgebung hat auch dann Vorteile, wenn die geformten Adsorbensteilchen chemisch imprägniert oder als Träger von reaktiven Substanzen oder als Träger von Katalysatoren verwendet werden. Sie läßt sich für alle Substanzen anwen den, die geformt werden können, wie z. B. durch Extrusion durch eine Extrusions maske oder durch mechanisches Bearbeiten des Stranges nach der Extrusion. Es ist unwesentlich, ob das Rohmaterial schon bei der Formgebung adsorbierende Eigenschaften hat oder ob diese erst nach einem weiteren Verfahrensschritt nach der Formgebung erreicht werden. Es können somit alle Materialien mit adsorbie renden Eigenschaften verwendet werden, sofern sie formbar sind.

3.1 Durch eine oder mehrere Einbuchtungen im geformten Körper des Adsorbens teilchens wird erstens die äußere Oberfläche vergrößert und zweitens die Distanz zwischen Oberfläche und dem inneren Bereich verkleinert, dies führt zu einer schnelleren Adsorptionsgeschwindigkeit. Die Einbuchtungen kann z. B. mittels einer entsprechenden Extrusionsmaske erreicht werden, man erhält dann Ein buchtungen, die in Längsrichtung laufen. Hierbei ist allerdings zu beachten, das beim Extrudieren Scherkräfte entstehen, die zu Entmischungen führen können. Aus diesem Grund müssen meist höhere Anteile von Binder und evtl. dem Fach mann bekannte Schmier- und Gleitmittel zugefügt werden und nicht jede Einbuch tung läßt sich extrudieren (siehe Abb. 1).

Durch eine nachträgliche mechanische Bearbeitung des Stranges im noch form baren Zustand kurz nach der Extrusion können Einbuchtungen auch in quer zur Extrusionsrichtung angebracht werden (siehe Abb. 2).

3.2 Eine oder mehrere Ausbuchtungen in Längs- oder Querrichtung des Stranges erhöhen die äußere Oberfläche, sie können aber zusätzlich die Funktion eines Abstandhalters erfüllen und damit eine gleichmäßige Umspülung der einzelnen Adsorbensteilchen im Filterbett gewährleisten. Dies erhöht die Adsorptionsge schwindigkeit und kann zusätzlich der Entstehung von sogenannten Hotspots entgegenwirken, da die Adsorptionswärme besser abgeführt werden kann (siehe Abb. 3).

Durch die Funktion als Abstandhalter kann zudem der Durchströmungswiderstand wesentlich vermindert werden.

Auf den äußeren Bereich der Ausbuchtungen kann ein geeigneter Kleber aufge bracht werden, dann lassen sich die einzelnen Teilchen ohne größere Einbußen der Adsorptionseigenschaften zu festen tragfähigen Gebilden verbinden. Ausbuchtungen können durch eine geeignete Extrusionsmaske oder nachträgli cher mechanischer Bearbeitung des noch formbaren Stranges verwirklicht wer den.

3.3 Natürlich lassen sich auch Kombinationen aus Ein- und Ausbuchtungen be werkstelligen, so lassen sich für die einzelnen Anforderung gezielt optimierte Formen entwickeln (siehe Abb. 4). Bei einer nachträglichen mechanischen Bear beitung des noch formbaren Stranges, wie z. B. durch Quetschen, Pressen, Ras peln, verbiegen u.ä. wird man meist Mischformen aus Ein- und Ausbuchtungen erhalten (siehe Abb. 5).

3.4 Aber auch andere nicht kreisförmige Querschnitte, wie Vielecke, Ellipsen u.ä. haben ein günstigeres Oberflächen/Volumen-Verhältnis. Sie führen aber meist zu einer zu dichten Packung und unverhältnishohen Durchströmungswiderstän den.

3.5 Extrudiert man den Adsorbensstrang durch einen in Längsrichtung um eine gedachte Achse verdrehten Extrusionskanal, so erhält man einen spiral- oder kor kenzieherartig verdrehten Strang. Voraussetzung ist, daß der Extrusionskanal lang genug ist. Wesentliche Parameter sind die Form des Querschnittes, die Lage der gedachten Achse (sie kann innerhalb oder außerhalb des Querschnitts des Extrusionskanals sein) und die Ganghöhe, das heißt, die Länge, nach der eine volle Umdrehung des Querschnittes stattgefunden hat. Es ist eine große Zahl von Varianten vorstellbar, hier sollen nur einige zur Anschauung beschrieben werden.

a) Der Querschnitt des Stranges ist eine Kreisform mit einer zusätzlichen Aus buchtung und die gedachte Achse befindet sich in der Mitte des Kreises: Man erhält als Strang einen Zylinder mit einer umlaufenden spiralförmigen Ausbuch tung (wie eine Schraube). Die Ganghöhe bezeichnet den Abstand in Längsrich tung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausbuchtungen (siehe Abb. 6).
b) Der Querschnitt des Stranges ist eine Kreisform mit einer Einbuchtung und die gedachte Achse befindet sich in der Mitte des Kreises: man erhält als Strang ei nen Zylinder mit einer umlaufenden spiralförmigen Einbuchtung. Die Ganghöhe bezeichnet den Abstand in Längsrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einbuchtungen (siehe Abb. 7).
c) Der Strang hat einen nichtrunden Querschnitt, ist aber punktsymmetrisch. Dies kann z. B. ein Rechteck oder auch eine Ellipse sein. Ein Rechteck, das um eine gedachte Achse um seinen Mittelpunkt verdreht worden ist, kennen die meisten Leute aus der Anschauung, die solchermaßen verdrehte italienische Nudeln ge gessen haben.
d) Ein kreisförmiger Querschnitt wird um eine gedachte Achse verdreht, die zwi schen Mittelpunkt und Rand des Querschnitts liegt. Man erhält einen Strang, der verdreht ist, in dem aber die gedachte Achse noch im festen Strangkörper ver läuft. Diese Form wurde oft für Säulen im Barock verwendet, hier seien beispiel haft die salomonischen Säulen im Petersdom zu Rom erwähnt (siehe Abb. 8).
e) Der Querschnitt ist kreisförmig, die gedachte Achse liegt aber außerhalb des Querschnittes, es bildet sich ein spiralförmiger Strang. Innerhalb der Spirale ist ein Hohlraum.

Natürlich kann man die verschiedensten Kombinationen herstellen, wie z. B. ver drehte Formkörper mit Einbuchtungen oder Ausbuchtungen, mit unsymmetrischem Querschnitt, unterschiedlichen Ganghöhen, Verdrehrichtungen usw., wobei man durch das Design der geformten Körper bestimmte Eigenschaften wie z. B. die Packungsdichte, das Schüttgewicht, den Durchströmungswiederstand und die Adsorptionsgeschwindigkeit gezielt beeinflussen und optimieren kann.

Ein besonderer Vorteil der verdrehten Formkörper liegt weiter darin, daß sie sich bei einer bestimmter Ausformung miteinander verkleben lassen, ohne das ihre Adsorptionseigenschaften stark vermindert werden.

Bekanntlich treten bei Filtern mit einer losen Schüttung von Adsorbensformkör pern mehrere Schwierigkeiten auf: Die Behälterkonstruktion muß eine tragende und stützende Funktion erfüllen, bei Vibrationen und Erschütterungen tritt Abrieb auf, es können sich Hohlräume bilden, durch die das Medium ungefiltert strömen kann, das Material kann zusammensacken, dadurch entstehen Hohlräume und ein unterschiedlicher Durchströmungswiderstand an verschiedenen Stellen des Filters, was wiederum seine Leistung vermindert und viele mehr. Das Problem der unterschiedlichen Schüttdichte trifft hauptsächlich bei waagerechter Durchströ mung zu, so daß viele Schüttfilter nur in einer bestimmten Lage verwendet wer den können. Der Nachteile sind viele. Hier sei als Beispiel der Einsatz von Aktiv kohlefiltern zur Zurückhaltung von Benzindämpfen, wie sie beim Betanken und der sogenannten Tankatmung in Automobilen entstehen, erwähnt. Die oben ge nannten Zwänge zu einer bestimmten, z. B. senkrechten, Durchströmung des Ak tivkohlefilterbetts erschwert ganz wesentlich die Einbauplanung, das Design und die Anwendung.

Eine Fixierung der einzelnen Adsorbensteilchen zu einem festen Verbund kann die oben beschriebenen Nachteile vermeiden.

Ungünstigerweise führt aber eine Verklebung der einzelnen Teilchen bei den klassischen Strangkörpern zu einer Blockierung der adsorbierenden Oberfläche und der Poren durch den Kleber, da ein großer Teil der Oberfläche mit dem Kle ber benetzt wird.

Durch eine spezielle Formgebung läßt sich dieser nachteilige Effekt minimieren. Insbesonders die verdrehten Adsorbensteilchen lassen sich so entwerfen, das sie z. B. einen spiralförmig umlaufenden Außengrat von mindestens 0.3 mm Höhe haben, oder daß bei rundem Querschnitt die "Spiralwellenbewegung", gemeint ist die seitliche Versetzung des Stranges sehr ausgeprägt ist (z. B. die gedachte Achse befindet sich mehr als 0,3 mm vom Mittelpunkt des Querschnittes entfernt). Eine gut geeignete Form für diesen Zweck ist auch eine um den Mittelpunkt ver drehte Ellipse, die mindestens 0.6 mm länger als breit ist. Werden solche Adsor bensteilchen über ein niedrigeres Kleberbett geführt oder gerollt, kommen die tieferen Bereiche der Oberfläche des Adsorbensteilchen nicht mit dem Kleber in Kontakt, und folglich bleiben auch die Poren an diesen Stellen frei. Es bildet sich je nach Form der Teilchen und Kleberauftragsmethode ein schmales spiralförmig umlaufendes Kleberband um das Formteilchen. Dennoch reicht die Klebermenge um die einzelnen Adsorbensteilchen fest zu verbinden, da der Kleber genau an den Beruhrungspunkten der einzelnen Teilchen in einer Schuttung vorhanden ist.

Es können verschiedene Kleber verwendet werden. Die Verwendung von Schmelzklebern ermöglicht eine besonders einfache und elegante Weiterverar beitung. Nachdem die geformten Teilchen wie oben beschrieben mit einen Schmelzkleber benetzt worden sind, lassen sie sich erst einmal im kühlen Zu stand lagern und transportieren. Sie können anschließend in beliebige Formen gefüllt und dann erwärmt werden, so daß der Schmelzkleber schmilzt. Nach Ab kühlung kann dann der geformte feste Verbund entnommen werden. Unabhängig von der Kleberart und Art der Weiterverarbeitung lassen sich feste, tragfähige Filterkörper aus einer Vielzahl kleiner Adsorbensteilchen in den verschiedensten Formen herstellen. Da in diesen Filterkörpern die einzelnen Adsorbensteilchen fest verbunden sind, sind sie unempfindlicher gegen Vibrationen und Erschütte rungen und es tritt weniger Abrieb auf. Es ist dann auch einfach, komplexe Filter körper mit Schichten unterschiedlicher Eigenschaften, z. B. unterschiedlicher Im prägnierungen, aufzubauen.

3.6 Durch die Mischung verschiedener Adsorbensteilchenformen, wie sie oben beschrieben wurden, lassen sich synergistische Effekte erzielen. Dies gilt insbe sonders für die verdrehten Teilchen; durch Mischung von Teilchen mit z. B. unter schiedlichen Ganghöhe oder Richtung der Verdrehung läßt sich ein Ineinander verkeilen stark vermindern.

Grundsätzlich zeigte es sich, daß sich durch die Formung von Adsorbensteilchen in den oben beschriebenen Sonderformen, im Vergleich zur klassischen Strang form mit kreisförmigen Querschnitt, zum Teil überraschend deutliche Verbesse rungen der Adsorptionskinetik und des Durchströmungswiderstandes erzielen ließen.

Die Möglichkeit, einzelne Adsorbensteilchen mit wenig Aufwand und nur gering fügiger Beeinträchtigung der Adsorptionseigenschaften zu festen, tragfähigen Agglomeraten verbinden zu können, ergibt eine ganze Reihe technisch und wirt schaftlich ausgesprochen interessanter Einsatzmöglichkeiten.

4. Beispiele Beispiel 1

Zu Vergleichszwecken wurden Formkörper mit der üblichen Form hergestellt. Aus einem Gemisch von feingemahlener Kohle mit 30% Binderpech und dem Zusatz eines Gleitmittels auf Polyamidbasis (0.5% Platamid) wurde ein Strang mit einem runden Querschnitt von 3 mm ⌀ extrudiert.

Der Strang wurde anschließend in kleine Stückchen von max. 8 mm Länge zer kleinert und danach in inerter Atmosphäre bei 850°C geschwelt und bei gleicher Temperatur durch Zugabe von Wasserdampf aktiviert.

Beispiel 2

Mit den gleichen Materialien wie in Beispiel 1 wurde ein Strang mit folgendem Querschnitt extrudiert: Grundform Kreis mit 3 mm ⌀, darin eine Einbuchtung von 1 mm Tiefe. Der Strang wurde anschließend wie in Beispiel 1 in kleine Stückchen von max. 8 mm Länge gebrochen, geschwelt und aktiviert.

Beispiel 3

Mit den gleichen Materialien wie in Beispiel 1 wurde ein Strang mit folgendem Querschnitt extrudiert: Grundform Kreis mit 3 mm Durchmesser, darauf eine Aus buchtung in Längsrichtung von 1 mm. Der Strang wurde anschließend in kleine Stückchen gebrochen, und wie in Beispiel 1 geschwelt und aktiviert.

Beispiel 4

Mit den gleichen Materialien wie in Beispiel 1 wurde ein Strang mit folgendem Querschnitt extrudiert: Grundform Kreis mit 3 mm Durchmesser, an zwei gegen überliegenden Seiten jeweils eine Ausbuchtung von 0.8 mm Höhe. Der Extrusi onsgang war um den Mittelpunkt mit einer Ganghöhe von 4 mm verdreht. Man erhielt zylinderförmige Stränge, um die im Abstand von 2 mm jeweils eine Aus buchtung spiralförmig herumlief. Diese Stränge wurden in kleine Stückchen von max. 8 mm zerkleinert und anschließend wie in Beispiel 1 geschwelt und akti viert. (siehe Abb. 9)

Beispiel 5

Es wurden die Formkörper aus Beispiel 4 verwendet.

In einem neuen Arbeitsgang wurden die Adsorbensteilchen auf 150°C aufgeheizt und über eine spezielle Walze gerieselt (siehe Abb. 11). Diese hatte einen Durchmesser von 50 cm und quer zur Drehrichtung feine eingefräste Rillen mit 0,75 mm Breite. In einem ersten Schritt waren die Rillen mit einem gemahlenen Schmelzklebers gefüllt worden, dessen Schmelzpunkt bei 135° lag, gefüllt. Beim Rieseln über die sich drehende Walze rollten die Stückchen über die Rillen und nur an der Spitze der Ausbuchtung blieb ein Kranz von Schmelzkleber haften (siehe Abb. 10). Nach einer viertel Umdrehung der Walze fielen die Stückchen auf ein schräges Sieb, rollten herunter und wurden zugleich abgekühlt. Diese Teilchen wurden danach in eine Form gefüllt, auf 150° erhitzt und wieder abgekühlt. Der Gesamtkörper konnte anschließend aus der Form genommen werden. In ihm waren die einzelnen Adsorbensteilchen zu einem festen, tragfähi gem Agglomerat verbunden.

Beispiel 6

Es wurden die Formkörper aus Beispiel 4 verwendet. In einem weiteren Arbeits gang wurden diese Formteilchen über eine drehende Pflatschwalze (siehe Abb. 12) gerieselt, auf der durch die Drehung und anschließendem Abrakeln ein dün ner Film einer Schmelzkleberdispersion gebildet wurde. Es zeigte sich, daß die Aktivkohle die Dispersion aufnahm und die Schelzkleberpartikelchen am äußeren Rand der Ausbuchtungen haften blieben. Anschließend wurden die Teilchen durch ein Abstreifblech von der Walze getrennt, dies verhinderte auch, daß die Teilchen in das Kleberbad fallen konnten.

Die mit einem schmalen, spiralförmig umlaufenden Schmelzkleberband versehe nen Formteilchen wurden getrocknet und anschließend in einer Form auf 150°C erwärmt und konnten nach Abkühlung als festes, tragfähiges, verbundenes Ag glomerat entnommen werden.

Vergleich

Es wurde das Verhalten der Zylinderchen des Beispiels 1 mit dem der erfindergemäßen Formkörper des Beispiels 4 in einer Schüttung untersucht und vergli chen.

Als Behälter wurde ein Glasrohr (innerer Durchmesser 60 mm) mit einem Sieb boden gewählt, in den jeweils 100 g der zu untersuchenden Formkörper eingefüllt wurden.

Das Glasrohr wurde von unten bei ca. 23°C durch Luft mit 30% relativer Feuch te, welche 76 ppm Butan enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 60 cm/s durch strömt. Oberhalb des Filters der Filterschicht wurde durch eine Sonde alle 10 Se kunden eine Probe entnommen und der Butangehalt bestimmt (GC). An der Durchbruchkurve wurde die "statische" Butankapazität (Durchbruch von 76 ppm Butan) und die Dynamische Butankapazität (Durchbruch von 3.8 ppm Butan, dies entspricht 5% der Ausgangskonzentration,) ermittelt.

Die Zylinder des Beispiels 1 hatten ein Schüttgewicht von 0,41 g/cm³ die Form körper des Beispiels 4 ein solches von 32 g/cm³, was bedeutet, das etwa 20% mehr freier Raum vorhanden war.

Die Betthöhe war 8,6 cm (Zylinder Beispiel 1) und 11 cm (Formkörper Bsp. 4). Die "statische" Butankapazität betrug in beiden Fällen (50 mg ± 10%)/g. Die dynamische Kapazität betrug für die Zylinderchen aus Bsp. 1 (26 mg±10%)/g, für die Formteilchen aus Bsp. 4 (34 mg ± 10%)/g. Der Druckverlust im Bett betrug im ersten Fall 260 Pa, im zweiten hingegen nur 170 Pa.

Claims

1. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine spezielle und optimierte Formgebung das Verhältnis von äuße rer Oberfläche zum Volumen erhöht wird und/oder ein günstigerer Abstand zwischen den einzelnen Körpern in einer Schüttung erreicht wird und/oder durch die spezielle Formgebung beim Auftrag eines Klebers, zwecks Verbin dung der einzelnen Formkörper miteinander, der Kleber die Oberfläche der Formkörper nur zu einem geringen Teil bedeckt und deshalb ihre adsorbieren den Eigenschaften nur geringfügig beeinträchtigt werden.

2. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1, mit ei nem Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise 0.8-9 mm, dadurch gekenn zeichnet, daß er eine oder mehrere Ausbuchtungen in Längsrichtung verlau fend aufweist.

3. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1, mit ei nem Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise von 0,8-9 mm, dadurch ge kennzeichnet, daß er eine oder mehrere Einbuchtungen in Längsrichtung ver laufend aufweist.

4. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1, mit ei nem Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise 0.8-9 mm, dadurch gekenn zeichnet, daß er sowohl eine oder mehrere Einbuchtungen als auch eine oder mehrere Ausbuchtungen in Längsrichtung verlaufend aufweist.

5. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1, mit ei nem Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise 0.8-9 mm, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spezielle Formgebung bereits im Extruderkopf zustande kommt.

6. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1, mit ei nem Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise 0.8-9 mm, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Strang nach der Extrusion durch mechanische Bearbeitung Einbuchtungen und/oder Ausbuchtungen, z. B. durch Quetschen, Pressen, Raspeln, Löchern usw., zugefügt werden.

7. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1, mit ei nem Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise 0.8-9 mm, dadurch gekenn zeichnet, daß die besondere Formgebung nach der Extrusion durch mechani sche Bearbeitung eines noch warmen bzw. weichen, aus dem Extruder austre tendem Stranges erreicht wird.

8. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1 mit ei nem bevorzugten Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise 0.8-9 mm, da durch gekennzeichnet, daß der Querschnitt ein Drei- bis Vieleck ist, wobei die Ecken abgerundet sein können.

9. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 1 mit ei nem bevorzugten Durchmesser von 0.5-10 mm, vorzugsweise 0.8-9 mm, da durch gekennzeichnet, daß sein Querschnitt an mindestens einer Stelle mehr als 20% von einer Kreisform abweicht.

10. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben oder mit kreisförmigen Quer schnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang um eine gedachte Achse, die in Längsrichtung innerhalb oder außerhalb des Strangkörpers verläuft, spiral- oder korkenzieherartig verdreht ist.

11. Gemische aus verschiedenen Körpern, nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche bzw. einer der Formen mit unterschiedlichen Merk malsausprägungen, wie z. B. unterschiedliche Ganghöhe der Verdrehung oder unterschiedliche Verdrehrichtung.

12. Geformte Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form körper auf Grund ihrer besonderer Form, (Ausbuchtungen, gratförmige Aus buchtungen, tiefe Einbuchtungen, bevorzugt mit einer spiralförmigen Verdre hung kombiniert oder bei runden Querschnitt durch eine Verdrehung um eine gedachte Achse, die mindestens 0,3 mm vom Mittelpunkt des Querschnittes liegt oder durch Verdrehung eines Stranges mit nichtrunden Querschnitts), nur teilweise, vorzugsweise mit weniger als 25% ihrer Oberfläche, mit einer Haft masse (z. B. ein vernetzender Kleber, ein Schmelzkleber oder ein mineralischer Binder) beaufschlagt und anschließend zu festen Agglomeraten verbunden werden können.

13. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 12, da durch gekennzeichnet, daß ein feingemahlener Schmelzkleber mit Hilfe einer gerillten Walze auf die Ausbuchtungen der vorgewärmten Adsorbensteilchen appliziert wird.

14. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 12, da durch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Pflatschwalze eine Schmelzkleber dispersion auf die Adsorbensteilchen aufgebracht wird.

15. Geformter Körper mit adsorbierenden Eigenschaften nach Anspruch 12, da durch gekennzeichnet, daß ein feingemahlener Schmelzkleber auf die vorge wärmten Adsorbensteilchen in einer Vibrationsrinne aufgebracht wird.

16. Fester Filterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß geformte Adsorbensteilchen nach Anspruch 12-15 verwendet werden und zu einem festen zusammenhän genden Agglomerat verbunden werden.

17. Fester Filterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß geformte Adsorbensteilchen nach Anspruch 12-15 verwendet werden und zu einem festen zusammenhän genden Agglomerat verbunden werden, welches eine tragende Funktion erfüllt.

18. Fester Filterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm Schichten mit Adsor bensteilchen nach Anspruch 12-15 mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften verbunden werden (z. B. Schichten aus Adsorbensteilchen mit unterschiedli chen Formen oder Imprägnierungen).

19. Geformte Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichem aus Aktivkohle bestehen.

20. Geformte Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Molekularsieben bestehen.

21. Geformte Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Aluminiumoxid hergestellt sind.

22. Geformte Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Tonerde hergestellt sind.

23. Geformte Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polymeren mit adsorbierenden Eigenschaften hergestellt sind.

24. Geformte Körper mit adsorbierenden Eigenschaften, nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sie chemisch imprägniert werden (Chemiesorption).

25. Geformte Körper nach einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Träger für Katalysatoren verwendet wer den.