CN102428162B - 净化液体的过滤器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及净化液体，特别是净化被有机成分污染的燃料的过滤器装置，其特征在于，借助于分解装置(10，14，22)由包含在液体中的水分子形成羟基自由基，所述羟基自由基最大程度地使杂质，特别是有机成分氧化，并将其转化为化合物例如CO2。

Description

净化液体的过滤器装置
本发明涉及净化液体，特别是净化被有机成分污染了的燃料的过滤器装置。
为了保证以液体燃料供给的动力装置(例如特别是内燃机)的操作稳定性，燃料的净化是不可缺少的。特别是，为了保护敏感的喷射系统不受来自柴油机燃料(其除了经常被夹带的水成分污染，还被有机物质和颗粒污染)的损害，必须借助于所配置的过滤器装置分离出有机物质和颗粒，它们作为污垢遗留在有关的过滤器装置内。
过滤器装置的更换间隔期通常取决于由有关的过滤器装置所产生的流动阻力。随着过滤器的污垢的增加，在过滤介质上形成的压差升高并因此流动阻力增加。
鉴于该问题，本发明提出了这样的任务，即提供用于净化液体，尤其是燃料的装置，虽然它是可简单并经济操作的，但是使过滤器装置的有关过滤介质长的使用时间成为可能。
根据本发明，该任务通过具有权利要求1的总体特征的过滤器装置得以解决。
因此，本发明的主要特性在于，提供一种分解设备，其如此分解包含在有关液体(特别是燃料)中的水分子，使得形成羟基自由基。由于羟基自由基是高化学反应性的氧化剂，因此有机物质通过与羟基自由基的接触，最大程度地被氧化。
颗粒形式的有机物质造成过滤器装置中的高流动阻力，而在通过氧化形成氧化物(例如CO2)时则不是这种情况。这些现象例如在内燃机排气管路中的炭黑颗粒过滤器的情况下，是已知的。这里采用通过过滤器的再生，通常通过供热，启动氧化为灰尘，以便将该颗粒灰化为灰尘和CO2。以相似的方式，本发明在液体过滤器装置的情况下提供借助于羟基自由基的“冷”氧化。结果是建议这样一种装置，其因经济的操作性能而出众，特别是鉴于过滤器更换间隔期的减少。
关于羟基自由基的产生，优选地这样进行设置，使得所述分解设备具有形成羟基自由基的、作为催化剂起作用的介质和/或电解设备。
在催化操作的分解设备的情况下，在从属于过滤器装置的过滤器元件的过滤介质上或内提供用作催化剂的二氧化钛。
在此，有利地，可以这样进行设置，将二氧化钛以层施涂在过滤介质上。
催化剂的有效性可以因此以简单并有利的方式得到加强，使得这样进行设置，即对所述催化剂施以光辐射，特别是在180-300nm波长范围的光辐射。
对此可以这样实施：过滤器装置具有外壳部分，其形成用于自然光或者通过人工辐射源而产生的光辐射进入至过滤介质上的催化剂的窗。
备选地，在辐射密封性(strahlungsdicht)隔离的过滤器装置外壳部分的情况下，可以在外壳部分内部提供辐射源。
在电解操作的分解设备的情况下，可以这样进行设置，使得所述电解设备在容纳有过滤器元件的外壳部分内部具有至少一个在电解时起阳极作用的金刚石电极。
在有利的实施例中，可以在过滤器元件端盖上形成金刚石电极。
为了电解设备的完善，可以提供可导电的、特别是由不锈钢形成的过滤介质的组成部分或者过滤器元件的其它部分作为电解设备的阴极。
关于用于连接引起电解的直流电源而将起阳极作用和起阴极作用的电极触点接通，可以由在文献DE 10 2004 005 202 A1中阐明的技术应用来完成。
下面根据在图中描绘的实施方案详细地说明本发明。图中指出：
图1以示意的并仅以草图的方式简化描绘具有催化操作的分解设备的根据本发明的装置的实施例，其中表示了提供光辐射的两个备选的可能性，和
图2用于本发明的实施例的过滤器元件的一部分的剖示透视图，其中提供电解分解设备。
在水电解时，其通常被裂解为氢和氧，而借助于特殊的电极，例如借助于起阳极作用的金刚石电极(其通过掺杂元素硼而可导电)达到特殊的水分解，其中代替氧和氢，形成高反应性羟基自由基。然而代替借助于电解设备的分解，借助于与夹带的水分子相接触的催化剂，也可以产生羟基自由基，其中二氧化钛非常好地适合于此。根据图1，依据实施例阐明本发明，其中用由二氧化钛形成的催化剂来进行水分子的分解。
对此，在图1中，用2标示仅象征性地表示作为整体的过滤器设备，在外壳4上连接燃料输入管道6和燃料输出管道8。过滤介质10位于外壳4中。为了将水分解为氢和羟基自由基，过滤介质10设置了由作为催化剂起作用的二氧化钛构成的层。
为了加强位于过滤外壳4中的二氧化钛的催化作用以及羟基自由基的形成，提供电磁辐射输入，在本发明的情况下，在180-300nm的波长范围。在图1中，表示了辐射输入的两个备选的可能性。在一种情况下，光源7位于过滤器外壳4内部。虽然以绘图表示了仅一个光源7，但可以提供多个以合适的配置和由任意构成方式的光源，例如一个或多个LED。
在一个备选的实施方案中，在过滤器外壳4上提供一个辐射可穿透的壁部分，其优选地形成UV-可穿透的窗，通过该窗借助于外部光源9照射二氧化钛。该外部光源9可以通过自然光，或者例如在内置光源7的情况下，通过任意构成方式的一个照明器或多个照明器以及各种类型的辐射体，优选地同样通过LED。
通过有机污垢的氧化，“冷”氧化阻碍由于过滤介质10上不断增高的压差而使得过滤器装置2的流动阻力过快建立，从而延长过滤器使用时间。
在图2的实施例中，分解设备以电解方式操作。在图2中所示的过滤器元件1具有过滤介质10，其在两个端盖12、14之间延伸，所述每个端盖分别与过滤介质10的可分配(zuordenbar)的端部区域16、18相连接，其中在端部区域16和端盖12之间是形成绝缘层类型的粘合剂床26，过滤介质10的另一个端部区域18向着下方端盖14内侧是液体可穿透的。该过滤介质10以内周面靠在支承管20上支撑。
下端盖14在其内侧形成在运行中起阳极作用的金刚石电极22。在此是在可导电的端盖14上的仅数纳米厚的、晶体的金刚石层，其中通过用元素硼掺杂使得金刚石可导电。在电解时，金刚石电极22与起阴极作用的电极(特别是由不锈钢构成的)的电化学行为导致水分子以这样的方式分解，即代替氢和氧，形成高反应性的羟基自由基。
关于起阴极作用的电极的形成，可以在过滤介质10(其以过滤垫的方式多层地构造)内，提供例如由不锈钢构成的晶格层(Gitterlage)。
关于触点接通，可以是，如已经述及的，从由DE 10 2004 005 202 A1已知的技术出发，在其中公开了多种用于过滤器元件上的触点接通设备的结构类型，并且事实上在电解设备的运行中这是可以调节的。
不管是否应用水分子的催化分解或电解以将水分子分解为高反应性的羟基自由基，但是通过与羟基自由基的接触，实现了有机物质的最大程度的氧化。可以说，这导致有机颗粒的“冷灰化”，伴随CO2和最少量遗留灰化残留物的逃逸，由此，在过滤介质上遗留时，不引起流动阻力的显著升高。

Claims (14)

1.净化被有机成分污染的燃料的过滤器装置，其特征在于，借助于分解设备(10，14，22)从包含在液体中的水分子形成羟基自由基，所述羟基自由基使杂质最大程度地氧化，并将其转变为化合物，所述分解设备具有电解设备(10，14，22)，所述电解设备在容纳过滤器元件(1)的外壳部分(4)内部具有至少一个在电解时起阳极作用的金刚石电极(22)，在过滤器元件(2)的一个端盖(14)上形成所述金刚石电极(22)。
2.根据权利要求1的过滤器装置，其特征在于，所述杂质是有机成分。
3.根据权利要求1的过滤器装置，其特征在于，所述化合物是CO2。
4.根据权利要求1至3中任一项的过滤器装置，其特征在于，在从属于过滤器装置的过滤器元件(1)的过滤介质(10)上或内提供用作催化剂的二氧化钛。
5.根据权利要求4的过滤器装置，其特征在于，将二氧化钛以层施涂在过滤介质(10)上。
6.根据权利要求4的过滤器装置，其特征在于，为了加强催化剂作为羟基自由基产生剂的有效性，对所述催化剂施以光辐射。
7.根据权利要求5的过滤器装置，其特征在于，为了加强催化剂作为羟基自由基产生剂的有效性，对所述催化剂施以光辐射。
8.根据权利要求6或7的过滤器装置，其特征在于，所述光辐射位于180-300nm波长范围。
9.根据权利要求6或7的过滤器装置，其特征在于，它具有外壳部分(4)，其形成用于自然光或通过人工辐射源(9)产生的光辐射进入至过滤介质(10)上的催化剂的窗。
10.根据权利要求8的过滤器装置，其特征在于，它具有外壳部分(4)，其形成用于自然光或通过人工辐射源(9)产生的光辐射进入至过滤介质(10)上的催化剂的窗。
11.根据权利要求6或7的过滤器装置，其特征在于，在外壳部分(4)内部提供辐射源(7)。
12.根据权利要求8的过滤器装置，其特征在于，在外壳部分(4)内部提供辐射源(7)。
13.根据权利要求1至3中任一项的过滤器装置，其特征在于，提供可导电的过滤器元件(1)的过滤介质(10)的组成部分，作为电解设备的阴极。
14.根据权利要求13的过滤器装置，其特征在于，所述可导电的过滤器元件(1)的过滤介质(10)的组成部分是由不锈钢形成的。
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