CN115228284A - 一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，过滤催化模块和换热器模块均设置在设备壳体内，过滤催化模块包含固定框架、多根陶瓷膜套管、上侧连接管道和下侧连接管道，多根陶瓷膜套管相互平行设置在固定框架内，陶瓷膜套管的上端之间间隔地通过上侧连接管道连接，陶瓷膜套管的下端间隔地通过下侧连接管道连接，高温烟气呈S型从多根陶瓷膜套管内折流过滤。本发明通过陶瓷膜套管以列管的形式对烟气进行过滤，高达1000℃的高温烟气进行折流式的催化过滤，将气体中的有害物质甲苯、芳烃类、NOX、SO2去除，去除率可达到95%，同时换热器列管可以对对高温烟气的余热进行回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤设备，特别是一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，属于烟气过滤技术领域。
背景技术
钢铁、电厂、水泥和化工等行业，其排放的工业废气具有排放量大、出口温度高、成分复杂等特点，高温含尘气体含有大量如NOX、SO2、CO、H2、HCl、NH3等酸碱性物质，容易导致高温过滤器件产生不同程度的腐蚀现象。目前，对工业废气的过滤主要采用袋式除尘器和湿法除尘技术。袋式除尘器不适用于过滤粘性较强或者吸水性的粉尘、易造成滤袋堵塞而大大降低除尘效率。而湿法除尘技术操作复杂，运行成本高，并且会产生废水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，可以适用于粘性较强或者吸水性的粉尘，且成本低，不产生废水。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：包含设备壳体、过滤催化模块和换热器模块，过滤催化模块和换热器模块均设置在设备壳体内，过滤催化模块包含固定框架、多根陶瓷膜套管、上侧连接管道和下侧连接管道，多根陶瓷膜套管相互平行设置在固定框架内，陶瓷膜套管的上端之间间隔地通过上侧连接管道连接，陶瓷膜套管的下端间隔地通过下侧连接管道连接，高温烟气呈S型从多根陶瓷膜套管内折流过滤。
进一步地，所述多根陶瓷膜套管的上端与上侧连接管道连接，多根陶瓷膜套管的下端与下侧连接管道连接，上侧连接管道和下侧连接管道分别固定在固定框架内，上侧连接管道和下侧连接管道内设置有隔板使高温烟气呈S型从多根陶瓷膜套管内折流过滤。
进一步地，所述多根陶瓷膜套管的上端通过法兰结构与上侧连接管道连接，陶瓷膜套管的下端通过法兰结构与下侧连接管道连接，中间支撑架垂直于陶瓷膜套管固定在固定框架内且中间支撑架上开有与多根陶瓷膜套管匹配的通孔，多根陶瓷膜套管插入设置在中间支撑架的通孔内。
进一步地，所述下侧连接管道的一端固定在设备壳体一侧上且穿出设备壳体外侧通过法兰结构与烟气进气管道连接，烟气进气管道上设置有进气流量计和进气压力变送器，上侧连接管道的一端固定在设备壳体另一侧上且穿出设备壳体外侧通过法兰结构与烟气出气管道连接，烟气出气管道上设置有出气流量计。
进一步地，所述上侧连接管道上设置有泄压阀和就地压力表。
进一步地，所述陶瓷膜套管的制备方法为：
以金属基载体α-Al2O3作为多孔陶瓷膜原料，将α-Al2O3粉体分散到去离子水中，加入质量比10:1的高岭土和硫酸钙，经过反复的混合和搅拌直至没有颗粒物固体后放入球磨机进行球磨；
以尿素为多孔陶瓷膜原料的造孔剂，并添加邻苯二甲酸二酯作为塑化剂，添加除泡剂，搅拌均匀后将制备好的泥料放入挤出机，安装挤出模具，施加压力使泥料在喷嘴中挤出；
成型后的陶瓷膜坯体经干燥后在其表面涂覆一层ZrO2涂层增加金属基载体α-Al2O3的韧性，放入马弗炉700℃初步烧结。
进一步地，所述陶瓷膜套管负载由金属氧化物MnO2，其具体过程为：
取KMnO4和MnSO4•H2O分别放入去离子水中，超声至完全溶解,再加入PVP在超声环境下完全反应后，将溶液进行真空抽滤，抽滤后的固体放入真空干燥箱内进行干燥后取出；
干燥后的固体放入马弗炉400℃条件下晶化12h，将晶化的MnO2粉体加入去离子水中，超声30min，放入初步烧结多孔陶瓷膜，将陶瓷膜完全浸没后，继续超声2h，超声期间保存水温在20℃左右,然后用去离子水冲洗数次后低温烘干。
进一步地，所述换热器模块包含上侧进水管道、下侧出水管道和多根换热管道，上侧进水管道和下侧进水管道平行固定设备壳体内，多根换热管道相互平行且与上侧进水管道垂直，换热管道上端与上侧进水管道连接，换热管道下端与下侧出水管道连接。
进一步地，所述上侧进水管道的一端固定在设备壳体一侧并穿出设备壳体外侧通过法兰结构与换热水进水管道连接，换热水进水管道上设置有进水口远传温度计和进水流量计，下侧出水管道的一端固定在设备壳体另一侧并穿出设备壳体外侧通过法兰结构与换热水出水管道连接，换热水出水管道上设置有出口水远传温度计。
进一步地，所述换热管道采用钛管。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明通过陶瓷膜套管以列管的形式对烟气进行过滤，高达1000℃的高温烟气进行折流式的催化过滤，将气体中的有害物质甲苯、芳烃类、NOX、SO2去除，去除率可达到95%；同时换热器列管可以对高温烟气进行换热，获得高温助燃空气或者工艺气体，对高温烟气的余热进行回收；
2、本发明可以根据进气量调整过滤陶瓷膜设备的组数，每套陶瓷膜设备进行并联连接，框架式陶瓷膜组件大大节约了设备的占地面积，并且可以根据烟气量调整数量；
3、本发明陶瓷膜的反洗可以采用气洗和药洗，可根据不同污染情况进行反洗，大大提高了设备的使用寿命，并且反洗方式简便易操作；
4、本发明采用金属基载体α-Al2O3制作多孔陶瓷膜套管，具有优良的耐高温性、较强的抗化学腐蚀性能、良好的机械强度以及超高的过滤效率，在高温烟气过滤领域具有很高的应用价值；多孔陶瓷膜不仅是一种新型的过滤材料，还是一种优异的整体式催化剂载体,多孔陶瓷膜提供了较大的比表面积,使其活性组分有效分散；本发明使用金属基载体α-Al2O3，并在其表面涂覆一层ZrO2涂层，增加金属基载体α-Al2O3的韧性；
5、本发明使用过渡金属氧化物MnO2做无机陶瓷膜的催化活性组分,相比于传统的贵金属铂（Pt）、钯（Pd）、金（Au）做的催化剂，大大降低了催化剂的制作成本。
附图说明
图1是本发明的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备的示意图。
图2是本发明的过滤催化模块的示意图。
图3是本发明的换热器模块的示意图。
具体实施方式
为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，包含设备壳体1、过滤催化模块2和换热器模块3，过滤催化模块2和换热器模块3均设置在设备壳体1内。如图2所示，过滤催化模块2包含固定框架4、多根陶瓷膜套管5、上侧连接管道6和下侧连接管道7，多根陶瓷膜套管5相互平行设置在固定框架4内，陶瓷膜套管5的上端之间间隔地通过上侧连接管道6连接，陶瓷膜套管5的下端间隔地通过下侧连接管道7连接，高温烟气呈S型从多根陶瓷膜套管5内折流过滤。本发明采用无机多孔陶瓷膜材质的套管对烟气进行过滤，无机膜材料具有较强的机械强度，可承受几十个大气压强度的外压，可加压反向冲洗，再生能力强。无机膜材料具有极强的的热稳定性，工作温度可达1500℃。具有良好的化学稳定性，抗化学腐蚀能力强。
多根陶瓷膜套管5的上端与上侧连接管道6连接，多根陶瓷膜套管5的下端与下侧连接管道7连接，上侧连接管道6和下侧连接管道7分别固定在固定框架4内，上侧连接管道6和下侧连接管道7内设置有隔板使高温烟气呈S型从多根陶瓷膜套管5内折流过滤。
多根陶瓷膜套管5的上端通过法兰结构与上侧连接管道6连接，陶瓷膜套管5的下端通过法兰结构与下侧连接管道7连接，中间支撑架8垂直于陶瓷膜套管5固定在固定框架4内且中间支撑架8上开有与多根陶瓷膜套管5匹配的通孔，多根陶瓷膜套管5插入设置在中间支撑架8的通孔内。陶瓷膜套管5两端通过法兰结构安装，可自由拆卸更换。
下侧连接管道7的一端固定在设备壳体1一侧上且穿出设备壳体1外侧通过法兰结构与烟气进气管道连接，烟气进气管道上设置有进气流量计9和进气压力变送器10，下侧连接管道7的左侧端部为高温烟气进气口。上侧连接管道6的一端固定在设备壳体1另一侧上且穿出设备壳体1外侧通过法兰结构与烟气出气管道连接，烟气出气管道上设置有出气流量计11，上侧连接管道6的右侧端部为高温烟气出气口。通过进气流量计9和出气流量计11的差值对陶瓷膜过滤设备的气体流量损失进行监测。上侧连接管道6上设置有泄压阀12和就地压力表13。当设备管道压力过高时，泄压阀12会进行自动泄压保护设备。
本发明以金属基载体α-Al2O3为主要成分的多孔陶瓷膜，以过渡金属氧化物MnO2做无机陶瓷膜的催化活性组分。陶瓷膜以列管的方式对高达1000℃的高温烟气进行折流式的过滤。多孔陶瓷膜具有优良的耐高温性、较强的抗化学腐蚀性能、良好的机械强度以及超高的过滤效率，在高温烟气过滤领域具有很高的应用价值。陶瓷膜除尘器的过滤效率一般可高达99.5%。在气固反应体系中，其丰富的孔道及均匀的孔径为催化剂提供了最佳的分散空间，为气固催化反应提供了更多的反应活性位点，MnO2做为具有半导体性质的材料，价带电子可以被一般的可见光激发，通过在粒子表面产生电子（e-）和空穴（h+）对，将高温烟气中的有害物质进行催化氧化；同时陶瓷膜列管可以对高温烟气进行换热，获得高温助燃空气或者工艺气体，对高温烟气的余热进行回收。其中，陶瓷膜套管的制备方法为：
以金属基载体α-Al2O3作为多孔陶瓷膜原料，将α-Al2O3粉体分散到去离子水中，加入质量比10:1的高岭土和硫酸钙，高岭土和硫酸钙作为陶瓷膜原料的粘合剂，经过反复的混合和搅拌直至没有颗粒物固体后放入球磨机进行球磨；
以尿素为多孔陶瓷膜原料的造孔剂，并添加邻苯二甲酸二酯作为塑化剂，添加除泡剂，搅拌均匀后将制备好的泥料放入挤出机，安装挤出模具，施加一定的压力使泥料在喷嘴中挤出；
成型后的陶瓷膜坯体经干燥后在其表面涂覆一层ZrO2涂层增加金属基载体α-Al2O3的韧性，放入马弗炉700℃初步烧结。
陶瓷膜套管负载由金属氧化物MnO2，其具体过程为：
取一定量的KMnO4和MnSO4•H2O分别放入一定量的去离子水中，超声至完全溶解,再加入一定量的PVP（聚乙烯吡咯烷酮）在超声环境下完全反应后，将溶液进行真空抽滤，抽滤后的固体放入真空干燥箱内进行干燥后取出；
干燥后的固体放入马弗炉400℃条件下晶化12h，将晶化的MnO2粉体加入去离子水中，超声30min，放入初步烧结多孔陶瓷膜，将陶瓷膜完全浸没后，继续超声2h，超声期间保存水温在20℃左右,然后用去离子水冲洗数次后低温烘干。
多孔陶瓷膜具有很丰富的孔道，其热稳定性和化学稳定性良好，且具有很髙的涂层附着力，金属基载体α-Al2O3通常对高温冲击具有较强的抵抗力，适合用作高温整体式催化剂的载体。多孔陶瓷膜载体可以避免催化活性相分散不均匀的问题，且增加气流中的湍流和径向混合现象，从而可以有效减少蜂窝式催化剂中的层流和传质问题，对高温烟气的高效催化氧化具有更好的应用前景。同时反应气体在其通道内部的流动是深层流，但其压降可以忽略不计，这是催化剂实际应用过程的先决条件。为了增加金属基载体α-Al2O3的韧性，在其表面涂覆一层ZrO2涂层，ZrO2涂层能够很好解决α-Al2O3陶瓷膜的脆性。
ZrO2做为具有半导体性质的材料，价带电子可以被一般的可见光激发，通过在粒子表面产生电子（e-）和空穴（h+）对，将高温烟气中的有害物质进行催化氧化，实验证明，过渡金属氧化物MnO2在多孔陶瓷膜的负载，能够有效去除炼油厂裂解烟气中的甲苯和芳烃等有害物质。
如图3所示，换热器模块3包含上侧进水管道14、下侧出水管道15和多根换热管道16，上侧进水管道14和下侧进水管道15平行固定设备壳体1内，多根换热管道16相互平行且与上侧进水管道14垂直，换热管道16上端与上侧进水管道14连接，换热管道16下端与下侧出水管道15连接。
上侧进水管道14的一端固定在设备壳体1一侧并穿出设备壳体1外侧通过法兰结构与换热水进水管道连接，换热水进水管道上设置有进水口远传温度计17和进水流量计18，下侧出水管道15的一端固定在设备壳体1另一侧并穿出设备壳体1外侧通过法兰结构与换热水出水管道连接，换热水出水管道上设置有出口水远传温度计19。换热器模块3内的换热水从上侧进水管道14经过多根换热管道16流入下侧出水管道15中，使气-水充分接触换热，减少能量损失，获得高温助燃空气或者工艺气体，对高温烟气的余热进行回收。通过两个温度计对换热的效果进行监测。
换热管道16采用钛管。具体地，本实施例中，过滤催化模块2和换热器模块3之间的间距为3mm，考虑到高温烟气的温度，烟气温度每提高500℃，过滤催化模块2和换热器模块3之间距离变大2mm。
陶瓷膜套管的反洗主要分为气洗和药洗，气洗时，进气管通过进气旁路引出，同时高温烟气出气口变成反洗进气口，高温烟气进气口变为反洗出气口，每次气洗5min，每次气洗的产气通过活性炭过滤装置吸附，过滤催化陶瓷膜每工作2个小时自动气洗一次。加药洗的频率根据监测进出口压力差过大时进行，洁净的陶瓷膜的进出口压力差应不超过0.1Mpa，当进出口压力差超过这个数值时，可以将陶瓷膜管进行拆卸，然后用5%浓度的次氯酸钠进行浸没式超声30min后，在去离子水中超声30min后，重新将陶瓷膜管安装在陶瓷膜套管中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：包含设备壳体、过滤催化模块和换热器模块，过滤催化模块和换热器模块均设置在设备壳体内，过滤催化模块包含固定框架、多根陶瓷膜套管、上侧连接管道和下侧连接管道，多根陶瓷膜套管相互平行设置在固定框架内，陶瓷膜套管的上端之间间隔地通过上侧连接管道连接，陶瓷膜套管的下端间隔地通过下侧连接管道连接，高温烟气呈S型从多根陶瓷膜套管内折流过滤。
2.根据权利要求1所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述多根陶瓷膜套管的上端与上侧连接管道连接，多根陶瓷膜套管的下端与下侧连接管道连接，上侧连接管道和下侧连接管道分别固定在固定框架内，上侧连接管道和下侧连接管道内设置有隔板使高温烟气呈S型从多根陶瓷膜套管内折流过滤。
3.根据权利要求2所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述多根陶瓷膜套管的上端通过法兰结构与上侧连接管道连接，陶瓷膜套管的下端通过法兰结构与下侧连接管道连接，中间支撑架垂直于陶瓷膜套管固定在固定框架内且中间支撑架上开有与多根陶瓷膜套管匹配的通孔，多根陶瓷膜套管插入设置在中间支撑架的通孔内。
4.根据权利要求2所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述下侧连接管道的一端固定在设备壳体一侧上且穿出设备壳体外侧通过法兰结构与烟气进气管道连接，烟气进气管道上设置有进气流量计和进气压力变送器，上侧连接管道的一端固定在设备壳体另一侧上且穿出设备壳体外侧通过法兰结构与烟气出气管道连接，烟气出气管道上设置有出气流量计。
5.根据权利要求4所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述上侧连接管道上设置有泄压阀和就地压力表。
6.根据权利要求1所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述陶瓷膜套管的制备方法为：
以金属基载体α-Al2O3作为多孔陶瓷膜原料，将α-Al2O3粉体分散到去离子水中，加入质量比10:1的高岭土和硫酸钙，经过反复的混合和搅拌直至没有颗粒物固体后放入球磨机进行球磨；
以尿素为多孔陶瓷膜原料的造孔剂，并添加邻苯二甲酸二酯作为塑化剂，添加除泡剂，搅拌均匀后将制备好的泥料放入挤出机，安装挤出模具，施加压力使泥料在喷嘴中挤出；
成型后的陶瓷膜坯体经干燥后在其表面涂覆一层ZrO2涂层增加金属基载体α-Al2O3的韧性，放入马弗炉700℃初步烧结。
7.根据权利要求6所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述陶瓷膜套管负载由金属氧化物MnO2，其具体过程为：
取KMnO4和MnSO4•H2O分别放入去离子水中，超声至完全溶解,再加入PVP在超声环境下完全反应后，将溶液进行真空抽滤，抽滤后的固体放入真空干燥箱内进行干燥后取出；
干燥后的固体放入马弗炉400℃条件下晶化12h，将晶化的MnO2粉体加入去离子水中，超声30min，放入初步烧结多孔陶瓷膜，将陶瓷膜完全浸没后，继续超声2h，超声期间保存水温在20℃左右,然后用去离子水冲洗数次后低温烘干。
8.根据权利要求1所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述换热器模块包含上侧进水管道、下侧出水管道和多根换热管道，上侧进水管道和下侧进水管道平行固定设备壳体内，多根换热管道相互平行且与上侧进水管道垂直，换热管道上端与上侧进水管道连接，换热管道下端与下侧出水管道连接。
9.根据权利要求8所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述上侧进水管道的一端固定在设备壳体一侧并穿出设备壳体外侧通过法兰结构与换热水进水管道连接，换热水进水管道上设置有进水口远传温度计和进水流量计，下侧出水管道的一端固定在设备壳体另一侧并穿出设备壳体外侧通过法兰结构与换热水出水管道连接，换热水出水管道上设置有出口水远传温度计。
10.根据权利要求8所述的一种高温烟气余热收集和除尘催化的陶瓷膜过滤设备，其特征在于：所述换热管道采用钛管。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120204716A1 (en) * | 2009-08-31 | 2012-08-16 | Borsig Process Heat Exchanger Gmbh | Ceramic membrane having a catalytic membrane-material coating |
| US20140318372A1 (en) * | 2013-04-28 | 2014-10-30 | Greenbelt Resources Corporation | Membrane Separation Modules |
| CN106964260A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-07-21 | 湖南科技大学 | 一种组合式模块化结构在线反清洗平板陶瓷膜过滤系统 |
| CN107243256A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-10-13 | 浙江大学 | 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器 |
| CN208660812U (zh) * | 2018-04-02 | 2019-03-29 | 石家庄中油优艺环保科技有限公司 | 一种危险废弃物焚烧烟气净化塔 |
| CN109867524A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-11 | 北京科技大学 | 孔径可控碳化硅非对称复合过滤管膜的制备方法及装置 |
| CN112742131A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 成都易态科技有限公司 | 火法炼铜制冰铜烟气的处理系统以及处理方法 |
| DE202021001756U1 (de) * | 2021-05-14 | 2021-06-08 | Claus Linder | Katalytische Beschichtung für/von offenporöse Trägermaterial welche vorzugsweise aus Keramik und/oder anderen Materialien bestehen und als Katalysator zur Minderung und/oder Reduktion von schädlichen staub- und gasförmigen Emissionen (Schadstoffen) eingesetzt werden |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120204716A1 (en) * | 2009-08-31 | 2012-08-16 | Borsig Process Heat Exchanger Gmbh | Ceramic membrane having a catalytic membrane-material coating |
| US20140318372A1 (en) * | 2013-04-28 | 2014-10-30 | Greenbelt Resources Corporation | Membrane Separation Modules |
| CN106964260A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-07-21 | 湖南科技大学 | 一种组合式模块化结构在线反清洗平板陶瓷膜过滤系统 |
| CN107243256A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-10-13 | 浙江大学 | 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器 |
| CN208660812U (zh) * | 2018-04-02 | 2019-03-29 | 石家庄中油优艺环保科技有限公司 | 一种危险废弃物焚烧烟气净化塔 |
| CN109867524A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-11 | 北京科技大学 | 孔径可控碳化硅非对称复合过滤管膜的制备方法及装置 |
| CN112742131A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 成都易态科技有限公司 | 火法炼铜制冰铜烟气的处理系统以及处理方法 |
| DE202021001756U1 (de) * | 2021-05-14 | 2021-06-08 | Claus Linder | Katalytische Beschichtung für/von offenporöse Trägermaterial welche vorzugsweise aus Keramik und/oder anderen Materialien bestehen und als Katalysator zur Minderung und/oder Reduktion von schädlichen staub- und gasförmigen Emissionen (Schadstoffen) eingesetzt werden |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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