AT326319B

AT326319B - Verfahren zum reinigen der luft und luftreinigungsgerat zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: AT326319B
Application number: AT178373A
Authority: AT
Original assignee: Rudy Erich Mag Ing
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1973-02-28
Publication date: 1975-12-10
Also published as: ATA178373A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der Luft von Büro-, Wohnräumen u. dgl., bei dem der zu reinigende Luftstrom unter Bildung von Ozon ionisiert und die in dem Luftstrom enthaltenen festen und/oder flüssigen Teilchen elektrostatisch aufgeladen und abgeschieden werden, worauf der Luftstrom gegebenenfalls noch einer UV-Bestrahlung, wobei weiteres Ozon entsteht, ausgesetzt wird, sowie ein Luftreinigungsgerät zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Reinigung von Luft in Räumen, in denen sich Menschen aufhalten, gibt es bisher verschiedene Möglichkeiten. Die einfachste ist die Absaugung der schlechten Luft in die weitere Umgebung ; bekannt sind ferner Dunstabzugshauben, die ein mechanisches Fettabscheidefilter und zur Geruchsabsorption Aktivkohlefilter enthalten.

Um denBakteriengehalt in der Luft zu verringern, gibt es Geräte, die mit einem Elektroplattenfilter arbeiten oder man bestrahlt die Luft mittels UV-Strahlen aus UV-erzeugenden Lichtquellen.

Die bisher auf dem Markt befindlichen Geräte konnten, wie erwähnt wurde, nur immer eine Funktion durchführen. Eine Kombination durch Aneinanderreihung von Bauteilen mit verschiedener Funktion ergab keine synergistischen Effekte.

Die Bekämpfung der Luftversclunutzung und der Verunreinigung wird zu einer immer lebenswichtigeren Auf- gabe der modernen Industriegesellschaft, wobei die Probleme der Reinhaltung immer komplexer werden, so dass auch an die Geräte immer höhere Anforderungen gestellt werden müssen.

Heute soll ein Warteraum des Arztes nicht mehr eine Quelle von Sekundärinfektionen sein, und die unangenehmen Ausdünstungen der wartenden Patienten sollen verschwinden : Büroräume in Industriezentren, wohin die Abgase der umliegenden Industrien kommen, sollen frei von Schadstoffen oder lästigen Gerüchen sein. So kann in die Büroräume einer Schwefelsäurefabrik Schwefeldioxyd gelangen ; bei Kraftfahrzeugwerkstätten können Kohlenmonoxyd oder andere Abgase der Kraftfahrzeuge, wie Stickoxyde, Kohlenwasserstoffe, in die anliegen- denBüroräume gelangen ; Schwefelwasserstoff in der Nähe von Schwefelquellen oder die Abgase von lebensmittelverarbeitenden Betrieben, wie Kaffee-Röstgase, können zu echter Geruchsbelästigung führen.

Aus der Industrie sind Geräte zur Reinigung von Abgasen bekannt. Elektrofilter werden zur Abscheidung von Staub oder kleinen Flüssigkeitströpfchen eingesetzt. Zur Entfernung von emittierten Schadstoffen sind die Verfahren der katalytischen Nachverbrennung bekannt, die aber bei Mindesttemperaturen von 2000C arbeiten.

Ebenso sind Ozonisierungsanlagen, insbesondere zur Ozonisierung von Gebrauchs- oder Trinkwasser, bekannt.

Zur Sterilisation von Luft verwendet man heute meist UV-Lampen.

Diese Verfahren und Geräte lassen sich nicht einfach verkleinern, um als transportable Geräte zur Reinhaltung der Zimmerluft angewendet zu werden und in einem kommerziell vertretbaren Kostenrahmen hergestellt zu werden.

Aus der österr. Patentschrift Nr. 250635 ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasen bekannt, die eine elektrostatisch aufladbar Filtervorrichtung sowie gegebenenfalls zwischen den Filtern eine UV-Lampe umfasst und lediglich die Bildung ionisierter Luftteilchen gestattet, also eines sogenannten Bioklimas. Ein derartiges Gerät kann natürlich Teilchen abscheiden und an den Elektrofiltern Bakterien teilweise abtöten, aber eine gezielte Beseitigung von Schadstoffen aus der Luft, insbesondere auch von Abgasen, wie etwa Schwefeldioxyd, Kohlenmonoxyd, Stickoxyden, Kohlenwasserstoffen u. dgl., ist damit niemals möglich.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen der Luft von Büro-, Wohnräumen u. dgl. zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Vorrichtung nicht aufweist und sich mit geringen Mitteln realisieren lässt.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Luftstrom nach der elektrostatischen Reinigung, gegebenenfalls während der UV-Bestrahlung, verzögert und durchmischt wird und der Luftstrom abschliessend durch einen oxydativ wirksamen Katalysator, insbesondere einenRedox-Katalysator, welcher die Geruchs- und Schadstoffe oxydativ zerstört und Mikroorganismen abtötet, geführt wird.

Das Luftreinigungsgerät zur Durchführung des Verfahrens, das aus einem Gebläse und gegebenenfalls einer UV-Bestrahlungseinrichtung besteht, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrofilter mit Sprüh-Elektroden und Platten- oder Röhrenelektroden versehen ist und diesem ein gegebenenfalls mit der UV-Be- strahlungseinrichtung versehener Stauraum nachgeschaltet ist, an den sich ein Katalytfilter anschliesst.

Durch die erfindungsgemässe Kombination von Elektrofilter (Ozon- und Ionenerzeuger) und dem Katalytfilter (oxydative und adsorptive Vorgänge) ist es möglich, die Schadstoffe aus der Luft zu entfernen, wobei überraschenderweise, wie aus den Versuchsergebnissen zu entnehmen ist, die Wirkung der Einzeleinrichtungen (E-Filter allein bzw. Redoxfilter allein) beträchtlich über einen rein additiven Effekt hinausgesteigert wird, u. zw. sowohl hinsichtlich biologischer, als auch hinsichtlich chemischer Schadstoffe.

Zum erfindungsgemässen Verfahren sowie der erfindungsgemässen Vorrichtung sei im einzelnen noch folgendes bemerkt :
Im Stauraum kommt es, da der folgende Katalytfilter wie eine feste Wand für die bewegten Gasteilchen wirkt, zur Ausbildung vieler kleinster Wirbelströmungen, die eine innige Durchmischung der Schadstoffe in der Luft mit dem im Elektrofilter erzeugten Ozon herstellen. Wird eine besonders hohe mikrobielle Wirkung gewünscht, z. B. in Warteräumen von Ärzten, kann hier zusätzlich eine UV-Lampe eingebaut werden.

Der anschliessende Katalytfilter hat zweierlei Aufgaben zu erfüllen :

EMI2.1
Endprodukte der Oxydation absorbiert werden (Aktivkohle).

Die dabei ablaufenden Vorgänge können mit der katalytischen Nachverbrennung in der Industrie verglichen werden (s. Anmeldungsunterlagen), laufen aber bei Zimmertemperatur ab, da hiezu Ozon verwendet wird, das am Katalysator vollständig zerfällt, was wieder sehr wichtig ist, da Ozon physiologisch nicht einwandfrei ist.

Teilweise ionisierte Luft verlässt das Gerät in sehr geringen Mengen.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, dass sie speziellen Umweltsbedingungen durch Änderung des Katalytfilters angepasst werden kann. In der erfindungsgemässen Vorrichtung hat die Luft am Katalysator eine Kontaktzeit von etwa 0, 12 sec. Die Luftmenge beträgt 120 m*/h. Je nach Verschmutzungsgrad der Luft soll diese das Gerät 2 bis 4 mal in der Stunde durchlaufen. Es ist zu bedenken, dass in Wohnräumen und Küchen die Luftbewegung höchstens 0, 10 m/sec und in Gaststätten usw. maximal 0, 25 m/sec betragen soll, da ansonsten der Luftzug als störend empfunden wird.

Mit dem vorliegenden Katalytfilter in Granulatform können alle bei der Eiweisszersetzung entstehenden, übel riechenden Verbindungen entfernt oder vermindert werden : z. B. anorganische und organische Sulfide, Polysulfide, Formaldehyd, höhere Aldehyde und Ketone, organische Säuren, wie Essigsäure, Buttersäure ; auch Chlor, Blausäure und Schwefeldioxyd können als Schadstoffe vernichtet werden. Kohlenmonoxyd kann nur teilweise aufoxydiert werden (s. Anmeldungsunterlagen).

Gleichzeitig hat der Filter noch die Wirkung, dass alle kleinen Teilchen, die im Elektrofilter nicht abgeschieden wurden, hier ausgefiltert werden. Durch Ausfilterung von öligen Benzin- und Dieselmotorenabgasteilchen wird z. B. der typische Geruch dieser Auspuffgase verschwinden.

Gegen Feuchtigkeit ist der Filter unempfindlich, wodurch eine besonders hohe Standzeit erreicht wird. Der Filter wird im Austauschservicesystem nur getauscht, da eine Reinigung des Filtermaterials nicht ratsam erscheint. Je nach Verschmutzungsgrad der Luft ergibt sich hier eine Verwendungsdauer von 2 bis 6 Monaten. Das Gerät ist kein Raumklimagerät, d. 11., die Luft verlässt mit der gleichen Temperatur und Feuchtigkeit das Ge- rät, mit der sie eingetreten ist.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen schematischen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Grundriss des erfindungsgemässen Luftreinigungsgerätes und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B in Fig. 1.

Das erfindungsgemässe Luftreinigungsgerät besteht aus einem schachtartigen Gehäuse -1-, in dem in Luftdurchtrittsrichtung hintereinander das Elektrofilter --2--, der Stauraum --8-- und die UV-Bestrahlungslam- pe-3--, der Katalytfilter -4-- und das Gebläse -5- angeordnet sind.

Das Elektrofilter -2- ist ein Platten- oder Röhrenfilter einer beliebigen Bauart mit positiv oder negativ aufgeladener Sprühelektrode --6-, die die Luft ionisiert und Teilchen (flüssig oder fest), die in der Luft schweben, elektrostatisch auflädt, welche dann an den der Sprühelektrode --6-- entgegensetzt geladenen Elektrofilterbauteilen abgeschieden werden. Durch die Ionisation der Luft wird Ozon erzeugt. Dieses Ozon in Zusammenwirkung mit der Hochspannung kann in der Luft üblicherweise vorkommende Bakterien abtöten.

Als besonders geeignet hat sich ein Elektroplattenfilter erwiesen, an dessen Sprühelektroden 4 kV angelegt werden, die durch einen Hochspannungs-Gleichspannungsgenerator-7-erzeugt werden. Die vorliegende Plattengrösse von 20 X 30 cm (Platten in einem Abstand von 6 mm angeordnet) gewährleistet eine zufriedenstellende Abscheidung von festen und flüssigen Schwebeteilchen und eine ausreichende Ionisation der Luft. Das Elektrofilter --2- sorgt durch die Abscheidung der Flüssigkeitsteilchen im übrigen für eine längere Standzeit der Katalysatoren, da diese Flüssigkeitsteilchen beim Auftreffen auf den Katalysator als Katalysatorengifte wirken.

In den an das Elektrofilter anschliessenden Stau-, Misch- und Reaktionsraum werden die ionisierte Luft und das Ozon durch den erhöhten Luftwiderstand des anschliessenden Katalytfilters mit den übrigen angesaugten Gasteilen intensiv vermischt, so dass hier das Ozon chemisch wirksam werden kann, wobei diese oxydierende Wirkung noch durch UV-Bestrahlung intensiviert werden kann. Durch geeignete Massnahmen wie Prallplatten od. dgL kann die Turbulenz im Stauraum erhöht und die Durchmischung verbessert werden.

Durch eine in diesem Stauraum eingebaute Entkeimungslampe (10 W Leistung) kommt es zu einer Erhöhung des Gehaltes an Ozon. Dieser unmittelbar vor dem Katalytfilter erzeugte höhere Gehalt an Ozon ist mit ein Grund, warum trotz einer kurzen Kontaktzeit von 0, 12 sec so gute Ergebnisse bei der oxydativen Entfernung von Schadstoffen und Mikroben erzielt werden.

Der Katalytfilter weist als Füllung Reinmetall-, Metalloxyd-oder Mehrstoffkatalysatoren als Reinkatalysator oder auf Trägermassen feinst verteilt auf. Als Trägermassen für den Katalysator werden poröse Stoffe verwendet, die auch als mechanische Filter wirken, nur dürfen sie keinen besonderen Druckabfall bewirken, da die Gebläse wegen der Forderung nach geringer Lärmentwicklung nur von geringer Leistung sein können.

Die Wahl des Katalysators hängt von den zu oxydierenden Geruchs- oder Schadstoffen ab.

Zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen und organisch gebundenen Chlor- und Schwefelverbindungen werden Edelmetallkatalysatoren, vorzugsweise auf Metallträgern, bevorzugt.

Für die Oxydation von organischen Substanzen eignen sich Metalloxyde ohne Trägermassen.

Um CO, SO, HjS und Geruchstoffe zu oxydieren, können vorteilhafterweise auf der Oberfläche von Schaumstoffen abgeschiedene Metallkatalysatoren eingesetzt werden.

Im Katalytfilter wird aus dem Ozon atomarer Sauerstoff abgespaltet, der am Katalysator eine intensive Oxydationswirkung entfaltet, die eine Reinigung der Luft von üblen Geruchstoffen und Schadstoffen sowie eine Abtötung der Mikroorganismen bewirkt. Da auch das nicht benötigte Ozon vollständig gespalten wird, ist die das Luftreinigungsgerät verlassende Luft praktisch frei von Ozon.

Das Gebläse-5-kann beliebigerBauart sein. Es ist lediglich darauf zu achten, dass die notwendigen Ver- weilzeiten der Luftströmung im Elektrofilter und Stauraum erreicht wird. Beim Versuchsmodell wurde ein Tangentialgebläse mit einer Leistung von 2 mS/h verwendet, was eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Elek- trofilter von 0, 66 m/sec und eine Verweilzeit der Luft im Elektrofilter von 0, 15 sec ergab.

Beim Versuchsmodell des erfindungsgemässen Luftreinigungsgerätes, welches mit einem Redox-Katalytfilter, das ein Gemisch von Aktivkohle und reinem Metallkatalysator auf aufgeschäumtem Trägermaterial darstellt, versehen ist, konnten im Versuch folgende Werte für die Reinigung der Luft von Festteilchen bzw. Geruchs-und Schadstoffen gemessen werden.
EMI3.1

E-Filter <SEP> Redox-Filter <SEP> erf. <SEP> gem. <SEP> - <SEP>
<tb> allein <SEP> allein <SEP> Luftreinigungsgerät
<tb> Russteilchen <SEP> 3510 <SEP> 701o <SEP> 9510 <SEP>
<tb> Kohlenmonoxyd <SEP> 5% <SEP> 20% <SEP> 601o
<tb> Schwefeldioxyd <SEP> 51. <SEP> 40ale <SEP> 9510
<tb> Bakterien <SEP> abtötende
<tb> Wirkung <SEP> 3rP/o <SEP> 0% <SEP> 451o
<tb> Ozongehalt <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> ppm-nicht <SEP> nachweisbar
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.

Verfahren zum Reinigen der Luft von Büro-, Wohnräumen u. dgl., bei dem der zu reinigende Luftstrom unter Bildung von Ozon ionisiert und die in dem Luftstrom enthaltenen festen und/oder flüssigen Teilchen elektrostatisch aufgeladen und abgeschieden werden, worauf der Luftstrom gegebenenfalls noch einer UV-Bestrahlung, wobei weiteres Ozon entsteht, ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom nach der elektrostatischen Reinigung, gegebenenfalls während der UV-Bestrahlung, verzögert und durchmischt wird und der Luftstrom abschliessend durch einen oxydativ wirksamen Katalysator, insbesondere einen Redox-Ka-
EMI3.2

Claims

2. Luftreinigungsgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch l, bestehend aus einem Elektrofilter. einem Gebläse und gegebenenfalls einer UV-Bestrahlungseinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Elektrofilter mit Sprühelektroden und Platten-oder Röhrenelektroden versehen ist und diesem ein gegebenenfalls mit der UV-Bestrahlungseinrichtung versehener Stauraum nachgeschaltet ist, an den sich ein Katalytfilter anschliesst.