DE19617754A1

DE19617754A1 - Adsorptionsfilter

Info

Publication number: DE19617754A1
Application number: DE19617754A
Authority: DE
Inventors: Ernest De Dr Ruiter
Original assignee: Bluecher GmbH
Current assignee: Bluecher GmbH
Priority date: 1996-05-03
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 1997-11-06

Description

Mit steigendem Umweltbewußtsein, besseren Erkenntnissen über die Auswir kungen von Schadstoffen bzw. der Möglichkeit, diese auch in geringen Kon zentrationen analytisch zu erfassen, werden zunehmend Adsorptionsfilter zur Reinigung von Luftströmen eingesetzt. Des weiteren wird versucht, mit der gleichen Technik Geruchsbelästigungen zu vermeiden. Dabei ist Aktivkohle wohl das meist verwendete Adsorbens.

Grundsätzlich gibt es drei Möglichkeiten: Schüttungen von geformten Adsor benzien (Formkohle, z. B. in Form von Zylindern), körnige Adsorbenzien, die an einer Trägerstruktur haften und schließlich Pulverkohle enthaltende Be schichtungen, die auf Trägerstrukturen haften.

Schüttfilter haben den Nachteil, daß die Teilchengröße immer nur ein Kompro miß sein kann, da kleine Teilchen, die für die Adsorptionskinetik ideal wären, einen zu hohen Druckverlust verursachen. Es wurden deshalb Systeme ent wickelt, bei denen die Teilchen an Trägerstrukturen fixiert sind und die Durch lässigkeit weniger von den Teilchengrößen, sondern in erster Linie von der mehr oder weniger offenen Struktur des Trägers abhängt.

Beschichtungen, die fein vermahlene Aktivkohle enthalten, haben den Nach teil, daß die Kohle in die Beschichtung eingebettet ist, was ihre Zugänglichkeit stark vermindert.

Aber auch bei den Filtermaterialien, die an Trägerstrukturen haftende Adsor benzien aufweisen, ist die Teilchengröße der Adsorberkörner ein wichtiges Kriterium. Große Teilchen haben mehr Masse und demzufolge eine hohe Ka pazität, kleine Teilchen wenig Kapazität, aber dafür eine sehr gute Kinetik. Eine Mischung von kleinen und großen Teilchen hätte keinen entscheidenden Vorteil, weil die kleinen Teilchen relativ schnell abgesättigt werden, so daß nach einiger Zeit nur noch die großen Teilchen zur Adsorption beitragen wür den. Um den günstigen Effekt der kleinen Teilchen nutzen zu können, wäre es nötig, die zu reinigenden Luftströme zuerst mit den großen Teilchen in Berüh rung zu bringen, die dank ihrer Kapazität die Hauptmenge der zu adsorbieren den Stoffe aufnehmen werden und erst danach mit den kleinen Teilchen, die dank ihrer guten Kinetik die geringen, noch nicht adsorbierten Mengen festhal ten werden.

Es war Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einfach herzustellendes Filterma terial zu entwickeln, bei welchem die Teilchengrößen des Adsorbens progres siv in Strömungsrichtung abnehmen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einem Faservlies mit in Strömungs richtung zunehmender Dichtheit bzw. mit in Strömungsrichtung abnehmendem Abstand zwischen den Fasern, in welches in Strömungsrichtung körnige Ad sorbenzien mit breiter Teilchengrößenverteilung eingeblasen bzw. eingerüttelt werden. Bei korrekter Abstimmung zwischen Vliesstruktur und Teilchengrößen werden die größten Teilchen am Anfang hängen bleiben, während die klein sten Teilchen fast bis zur anderen Seite der Vliesschicht eindringen werden. Es findet eine Aussiebung nach Teilchengrößen statt, so daß in Vlies ein kon tinuierlicher Übergang von großen zu kleinen Teilchen vorliegt.

Es wurde gefunden, daß geeignete Teilchengrößenverteilungen für Kornkoh len wie folgt sind:
0,5-1 mm 40-70%
0,1-0,5 mm 30-60% und
0,05-0,1 mm 2-10%
(alles Gewichtsprozent). Für Kugelkohlen sind geeignete Teilchengrößenver teilungen (⌀) wie folgt:
0,5-0,8 mm 0-20%
0,3-0,5 mm 40-60% und
0,05-0,3 mm 30-40%.

Diese Werte sind als bevorzugte Richtwerte zu betrachten, jedoch nicht als Einschränkung.

Grundsätzlich können auch Mischungen aus Kornkohle und Kugelkohle einge setzt werden, wobei die Kornkohle eher in der äußeren Schicht hängenbleibt und die Kugelkohle tiefer in das Medium eindringt.

Geeignete Vliese lassen sich durch besondere Verfahren herstellen, aber es können auch gröbere und feinere Vliese hintereinander angeordnet sein, je doch muß dann das ganze Vliespaket und nicht die einzelnen Vliese beladen werden. Zur Erhöhung der Stabilität können formstabile Gitter vor, in bzw. hin ter dem Vlies angeordnet sein. Zur Vermeidung von Qualitätseinbußen soll dem Adsorptionsfilter ein gutes Staubfilter vorgeschaltet sein, was dem Fach mann bekannt ist. Mit Filtern dieser Art, die bei einer Dicke von 10 mm 2,5 kg Kohle/m² enthielten, konnte bei 1 m/s ein Druckverlust 200 Pa, bevorzugter weise 100 Pa, erreicht werden.

Bei der beschriebenen Arbeitsweise werden die körnigen Adsorbenzien zwi schen den Fasern eingeklemmt, was normalerweise zu einer ausreichenden Haftung führt. Soll eine sehr hohe Festigkeit bzw. Haftung der Adsorbenzien erreicht werden, so können für die Vliesherstellung Zweikomponentenfasern - eine mit niedrigem Schmelzpunkt, die die Haftung bringt und eine mit hohem Schmelzpunkt - oder auch entsprechende Fasermischungen eingesetzt wer den, und die Vliese werden nach der Beladung bis zur Verfestigung erhitzt.

Claims

1. Filtermaterial, bestehend aus einem Faservlies mit in Strömungsrichtung kleiner werdenden Abständen zwischen den Fasern, so daß in dieser Richtung die Dichtigkeit zunimmt, beladen mit körnigen Adsorbenzien, de ren Teilchengröße in Strömungsrichtung kontinuierlich abnimmt.

2. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies ein Polyolefin-Vlies ist.

3. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies ein Polyester-Vlies ist.

4. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies aus Kernmantelfasern bzw. Dikomponent-Fasern hergestellt ist, wobei eine Komponente einen um mindestens 20°C niedrigeren Schmelzpunkt bzw. Punkt des Klebrigwerdens hat als die anderen Komponenten.

5. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies aus einer Fasermischung aus Fasern mit hohem Schmelzpunkt, vorzugs weise 160 °C, und solche mit niedrigem Schmelzpunkt, vorzugsweise 120-140°C, besteht.

6. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Vlieses 2-15 mm, bevorzugterweise 3-12 mm, beträgt und eine Men ge Adsorbenzien von 20-300 g/l, bevorzugterweise 30-200 g/l, enthält.

7. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsor bens Aktivkohle mit einem breiten Spektrum von Teilchengrößen zwi schen 0,05-1 mm ist, derart beschaffen, daß der Gewichtsanteil der Teil chen von 0,5-1 mm 40-70%, jener der Teilchen von 0,1-0,5 mm 30-60% und jener der Teilchen 0,05-0,1 mm 2-10% beträgt.

8. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsor bens eine Kugelkohle mit einer breiten Verteilung von Durchmessern von 0,05-1 mm ist, die so beschaffen ist, daß der Gewichtsanteil von Kugeln mit Durchmessern zwischen 0,5-0,8 mm 0-20%, jener mit Durchmessern zwischen 0,3-0,5 mm 40-60%, jener von 0,05-0,3 mm 30-40%, beträgt.

9. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mi schung aus Kornkohle und Kugelkohle eingesetzt wird.

10. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck abfall bei einer Luftgeschwindigkeit von 1 m/s 200 Pa, vorzugsweise 100 Pa, beträgt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Adsorptionsfilters nach einem oder meh reren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faservlies mit in Strömungsrichtung zunehmender Dichtigkeit mit einem körnigen oder kugelförmigen Adsorbens mit breiter Teilchengrößenvertei lung beladen wird, wobei das Adsorbens mit einem starken Luftstrom ein geschossen oder eingesaugt bzw. eingerüttelt wird, und dabei über einen beträchtlichen Teil der Filterschicht durch den Siebeffekt der zunehmen den Dichtigkeit die Teilchengröße in Strömungsrichtung kontinuierlich ab nimmt.