DE4407149A1 - Adsorptionsfilter - Google Patents

Adsorptionsfilter

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Description

Adsorptionsfilter enthalten immer ein Adsorbens, meistens Aktivkohle. Das Adsorbens kann als Schüttung vorliegen oder auf einem Träger fixiert sein, in vielen Fällen unter Zuhilfenahme eines Klebers. Die Schüttung hat den Nach­ teil der Gassenbildung, verlangt einen Kompromiß hinsichtlich der Teilchen­ größe (für eine gute Adsorptionskinetik bräuchte man kleine Teilchen, für ei­ nen geringen Druckabfall hingegen große) und produziert Abrieb. Deshalb ist eine Schüttung nur in stationären, vibrationsarmen Anlagen möglich oder in Maskenfiltern, wo die Schüttung durch Federdruck immobilisiert ist.
Es wurde deshalb versucht, Adsorberteilchen, insbesondere körnige oder ku­ gelförmige Aktivkohle auf luftdurchlässigen Trägern mittels einer Haftmasse zu fixieren. Als Träger werden meist textile Flächengebilde bzw. retikulierte, groß­ porige PU-Schäume verwendet. Schwachpunkte sind die relativ hohen Her­ stellungskosten und die oft ungenügende thermische Stabilität des Klebers oder des Trägers (PU-Schaum).
Für sehr geringe Mengen an Luftschadstoffen wurde auch vermahlene Aktiv­ kohle in watteartige Vliese eingeblasen. Wegen der geringen einarbeitbaren Kohlemenge ist aber die Kapazität gering.
Eine bekannte Herstellungsmethode für Vliese besteht darin, daß eine wäßri­ ge Fasersuspension über ein Sieb abgesaugt wird. Derartige Naßvliese kön­ nen anschließend chemisch oder thermisch verfestigt werden.
Eine weitere Verbesserung ist das AVITEX-Verfahren, bei dem die Faser­ suspension direkt in ein Sieb, das die Form des gewünschten Endproduktes hat, abgesaugt wird. Dadurch werden Schnittverluste vermieden. Man könnte auch direkt in einen Rahmen absaugen und das erhaltene Vlies mit diesem verschweißen.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß dieses Verfahren sich aus­ gezeichnet zur Herstellung vorgeformter Adsorptionsfilter eignet. So kann man beispielsweise zu Beginn nur Fasern einspeisen und eine dünne Grundschicht herstellen. Anschließend werden zusätzlich Adsorberteilchen eingespeist, die zusammen mit etwas Fasern die Hauptschicht bilden. Darauffolgt eine dünne Faserschicht als Deckschicht.
Um die Adsorptionskinetik nicht zu stören, sind Binderdispersionen nicht emp­ fehlenswert. Vielmehr sollten Bikomponenten-Fasern oder sonstige ver­ schweißbare Fasern eingesetzt werden. Sind die thermischen Belastungen des Filters nicht zu hoch, eignen sich PE- und PP-Fasern sehr gut, wobei auch ihre außerordentliche chemische Resistenz zu schätzen ist. Selbstver­ ständlich sind auch Mischungen von Fasern mit unterschiedlichen Schmelz­ punkten möglich, so daß bei richtig gewählter Temperatur die Fasern mit nie­ drigem Schmelzpunkt ihre bindende Funktion erfüllen, während die höher schmelzenden Fasern ein Skelett bilden. Da die Adsorberteilchen nur an weni­ gen Punkten die Fasern berühren, ist ihre Oberfläche zum größten Teil frei zu­ gänglich, was der Adsorptionskinetik sehr zugute kommt.
Die Adsorberteilchen, die ja nur zu einem Teil an den Schmelzfasern kleben, sollen groß genug sein, um nicht aus dem Filter herausrieseln zu können bzw. bei Vibrationen im Filter nicht zu "wandern". Die Form spielt dabei keine Rolle. Als Adsorberteilchen kommt in erster Linie Aktivkohle infrage, und zwar in den verschiedensten Arten: Kugelkohle auf Pechbasis oder hergestellt aus Ionen­ austauschern, Kornkohle hergestellt aus (Kokus)nußschalen, Holz, Torf, Stein­ kohle usw. Andere gute Adsorber sind feuchteunempfindliche Molekularsiebe und poröse Polymere, die alle dem Fachmann bekannt sind.
Die Dicke der einzelnen Schichten ist je nach Verwendung sehr unterschied­ lich. Die beiden Abdeckschichten können von < 1 mm bis mehrere mm dick sein, was auch von der Faserstärke abhängt. Die Adsorptionsschicht kann we­ nige mm bis mehrere cm betragen. Insbesondere Pakete für die Segmente eines Rotationsadsorbers können ohne weiteres bis zu 20 cm dick sein.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß im gleichen Arbeitsgang Schichten mit unterschiedlichen Adsorbern hergestellt werden können. So kann man bei Filtern, die regelmäßig im Gegenstrom desorbiert werden, am Eingang des Filters großporige Adsorber, am Ausgang feinporige Adsorber, anbringen, um eventuelle Hochsieder von den feinporigen Adsorbern abzuhal­ ten, wo sie nicht mehr zu desorbieren wären.
Weiter sei noch erwähnt, daß nicht nur der Boden der Form, in der das Filter hergestellt wird, sondern auch die Seitenwände als Sieb ausgebildet sein kön­ nen. Damit wird erreicht, daß auch die Seiten des Filterpakets durch eine reine Vliesschicht abgedeckt sind.
Der Faseranteil in der Adsorptionsschicht soll hoch genug sein, um diese dau­ erhaft einzubinden. Er bewegt sich von 5-50%, bevorzugterweise von 10- 20%. Dabei können je nach Bedarf feine Fasern bis einige Zehntel mm starke Monofilfasern gewählt werden. Die Faserlänge beträgt üblicherweise einige cm. Wenn man keine Bikomponentfasern einsetzt, sondern Fasern mit unter­ schiedlichem Schmelzpunkt, empfiehlt sich ein Schmelzpunktunterschied von wenigstens 20°C, bevorzugterweise wenigstens 30°C. Obschon Kunstfasern bevorzugt werden, weil sie die Eigenschaft besitzen, in bestimmte Formen dauerhaft fixiert werden zu können, ist ein gewisser Anteil an Naturfasern durchaus möglich.
Schließlich ist auch die direkte Herstellung von Zickzack-Formen möglich, in dem der Boden der Form, in die abgesaugt wird, eine solche Zickzack-Form hat. Das ist vorteilhaft, wenn das Filter in seinen definitiven Dimensionen oder direkt in seinem Rahmen hergestellt wird und somit eine Nachprägung nicht durchführbar ist.

Claims (13)

1. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht, bestehend aus zwei Abdeckvliesen und da­ zwischen eine oder mehrere Adsorber enthaltende Vliesschichten, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterschicht in einem einzigen Arbeitsgang im Naßvlies­ verfahren hergestellt ist.
2. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper direkt in seiner endgültigen Form hergestellt wird.
3. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die das Vlies bildenden Fasern Bikomponentfasern bzw. ein Ge­ misch aus Fasern mit hohem Schmelzpunkt und solchen mit niedrigerem Schmelzpunkt sind.
4. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auch die Seiten des Filterpaketes durch ein Faservlies abgedeckt sind.
5. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten aus rei­ nem Faservlies eine Dicke von weniger als 1 mm bis mehrere mm haben und die Schicht mit Adsorbern eine solche von wenigen mm bis 20 cm hat.
6. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorberanteil in der Ad­ sorptionsschicht 50-95%, insbesondere 80-90%, beträgt.
7. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber natürliche bzw. synthetische Aktivkohle, feuchteunempfindliche Molekularsiebe oder porö­ se Polymere sind.
8. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberteilchen 0,05-5 mm, bevorzugterweise 0,1-2 mm, groß sind.
9. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsschicht aus mehreren Lagen mit unterschiedlichen Adsorbern besteht.
10. Mehrlagige Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Ad­ sorptionsporen in Strömungsrichtung abnehmen, und zwar im Falle von Aktiv­ kohle von 20-30 Å am Eingang des Filters, bis 5-10 Å am Ausgang.
11. Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Adsorptionsfilterschichten im Naßv­ liesverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß in ein und demselben Arbeitsgang vorerst eine reine Faserschicht hergestellt wird, auf diese anschließend eine Schicht aus Fasern und Adsorbern aufgebracht und diese mit einer reinen Fa­ serschicht abgedeckt wird.
12. Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter in Zickzack-Form hergestellt ist.
13. Adsorptionsfilterschicht nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Seitenwände der Form, in der die Faser und Faser-/Adsorberdispersion abgesaugt wird, als Sieb gestaltet sind und somit auch eine seitliche Abdeckung durch ein reines Faservlies er­ möglicht wird.
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