DE10003841A1 - Verfahren zur Herstellung reaktiver Gas- und Wasserfilter - Google Patents

Verfahren zur Herstellung reaktiver Gas- und Wasserfilter

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    • D21H27/08—Filter paper

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung reaktiver Wasser- und Gasfilter aus imprägniertem Faserstoff oder daraus hergestellten Papieren papierähnlichen Fasermaterialien. Die Imprägnation des Faserstoffs für diesen Zweck geschieht mindestens in einem oder mehreren Schritten während und/oder nach der Faserstoffherstellung. Der imprägnierte Faserstoff findet als solcher oder nach einem oder mehreren weiteren Prozeßschritten zur chemischen und/oder physikalischen Konditionierung seiner Imprägnierung vorzugsweise zur Papierherstellung Verwendung, wobei ein oder mehrere weitere Schritte der chemischen und/oder physikalischen Konditionierung der imprägnierten Faserstoffasern noch im Papierherstellungsprozeß und/oder danach geschehen können. Durch die Imprägnierung der Faserstoffaser wird das Ziel angestrebt, einen oder mehrere Wirkstoffe zur Wasserbehandlung als Imprägnation und/oder Beschichtung in einer stabilen aber hochwirksamen Form für Wasserfilter mit einer bisher nicht erreichten Effektivität zu erzeugen. Wirkstoffe, mit denen sich derartige Faserstoffasern imprägnieren lassen, die gegenüber den nach den bekannten Methoden der Faserimprägnation oder Beschichtung mit Wirkstoffen eine höhere Wirksamkeit haben und, die in Wasser und Luftfiltern zum Einsatz kommen können, sind z. B.: DOLLAR A - schwerlösliche Oxide, Mischoxide und Hydroxide und Sulfide mit Schwermetall-Chalkogenbindung, z. B. Eisen-III-oxidhydrat, Zinksulfid, DOLLAR A - schwerlösliche Stoffe mit ...

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung reaktiver Wasser- und Gasfilter aus imprägniertem Faserstoff oder daraus hergestellten Papieren oder papierähnlichen Fasermaterialien. Die Erfindung ist Zusatz zur Hauptanmeldung mit dem Az. 199 39 901.8. Die Imprägnation des Faserstoffs für diesen Zweck geschieht mindestens in einem oder mehreren Schritten während und/oder nach der Faserstoffherstellung. Der imprägnierte Faserstoff findet als solcher oder nach einem oder mehreren weiteren Prozeßschritten zur chemischen und/oder physikalischen Konditionierung seiner Imprägnierung vorzugsweise zur Papierherstellung Verwendung, wobei ein oder mehrere weitere Schritte der chemischen und/oder physikalischen Konditionierung der imprägnierten Faserstoffasern noch im Papierherstellungsprozeß und/oder danach geschehen können. Durch die Imprägnierung der Faserstoffaser wird das Ziel angestrebt, einen oder mehrere Wirkstoffe zur Wasserbehandlung als Imprägnation und/oder Beschichtung in einer stabilen aber hochwirksamen Form für Wasserfilter mit einer bisher nicht erreichten Effektivität zu erzeugen. Wirkstoffe, mit denen sich derartige Faserstoffasern imprägnieren lassen, die gegenüber den nach den bekannten Methoden der Faserimprägnation oder Beschichtung mit Wirkstoffen eine höhere Wirksamkeit haben und die in Wasser und Luftfiltern zum Einsatz kommen können, sind z. B.:
  • - schwerlösliche Oxide, Mischoxide und Hydroxide und Sulfide mit Schwermetall-Chalkogenbindung, z. B. Eisen-III-oxidhydrat, Zinksulfid,
  • - schwerlösliche Stoffe mit Chalkogenbindung aus der Gruppe 3 des chemischen Periodensystems, z. B. Cer-IV-oxidhydrate, Ceracetylacetonat,
  • - schwerlösliche Stoffe mit Chalkogenbindung aus der Gruppe 13 des chemischen Periodensystems, z. B. Aluminiumhydroxid,
  • - Edelmetallkolloide, z. B. Goldkolloid, Kolloide von Platinmetallen
  • - schwerlösliche Huminstoffe,
  • - schwerlösliche Carbonsäuren.
Bekannte Verfahren zur Wasserreinigung beschreiben die Anwendung von Reaktivstoffen enthaltend oxidische Eisen- und/oder Manganverbindungen zur chemischen Entfernung von reduzierten Schwefel- und Selenverbindungen, insbesondere Sulfiden aus dem Wasser. Dabei werden die Chalkogenide zu Eisen- und/oder Manganchalkogeniden und/oder elementaren Chalkogenen umgesetzt, die am Reaktionsort als Feststoffe ausgeschieden werden. Dies geschieht in der Regel mittels Eisensalzen, die mit den Chalkogeniden zu schwerlöslichen Eisenchalkogeniden ausgefällt werden. Es ist aber auch bekannt, die Chalkogenide mittels Eisenhydroxiden als Reaktivstoffe zu den schwerlöslichen Eisenchalkogeniden umzusetzen. Chalkogenid kann dabei mit suspendiertem oder in einem Kiesfilter niedergeschlagenen Eisenhydroxid zu Eisenchalkogeniden umgesetzt werden. Die Notwendigkeit der Sulfidentfernung aus Abwasser ergibt sich vielfach nach seiner Behandlung mit überschüssigen Sulfiden zur Schwermetall-Entfernung aus Abwasser. Die Notwendigkeit der Nachbehandlung ist vielfach der Grund dafür, daß Sulfide zur Beseitigung von Schwermetallen nicht gerne eingesetzt werden, weil deren Beseitigung erhebliche ökonomische Nachteile hat. Eisen- und Manganhydroxide werden aber auch zur Entfernung von Schwermetallen aus dem zu reinigenden Wasser eingesetzt. Auch hierfür kennt der Stand der Technik und die einschlägige Literatur keine regenerierbaren Festbettfilter.
In der deutschen Patentanmeldung 198 34 916.5 sowie 198 42 528.7, der PCT-Anmeldung 99/06755, der USA-Anmeldung 09/396,042 und der deutschen Patentanmeldung 100 00 269.2 wird die Umsetzung schwerlöslicher Wirkstoffe, insbesondere von Wirkstoffen aus den Gruppen der Oxide und Mischoxide und sonstiger Sorbentien auf Papier und anderen faserhaltigen Stoffen zur Wasserreinigung, insbesondere zur Entfernung von Verbindungen des Schwefels und des Selens beschrieben. Insbesondere wird dazu die Wasserbehandlung mit Eisen- und/oder Manganhydroxiden, die als Reaktivstoff-Papierimprägnierung oder Wirkstoff-Beschichtung vorliegen, vorgeschlagen. Nach der deutschen Patentanmeldung 198 34 916.5 werden unterschiedliche Methoden zur Imprägnation/Beschichtung eingesetzt, um reaktive Papiere für die Wasserreinigung zu erhalten, diese lassen sich in zwei Gruppen einteilen:
Methode 1
Beschichten von Papier mit einer den Wirkstoffprecursor enthaltenden Lösung; ggf. Eindicken der Lösung; Reaktion des Lösungs-getränkten Papiers mit einem Fällungsmittel; dadurch Ausfällen des Wirkstoffes; ggf. Wäsche und Trocknen des Papiers.
Methode 2
Beschichten der Papierfasern im Papierherstellungsprozeß oder in einer separaten Prozeßstufe davor im aufgeschlagenen Zustand, also als wäßrige Fasersuspension, mit einer den Wirkstoffprecursor enthaltenden Lösung; Umsetzen der Lösungs-haltigen Fasersuspension mit einem Fällungsmittel; dadurch Ausfällen des Wirkstoffes; ggf Wäsche der suspendierten Fasern auf dem Sieb vor dem Entwässern und Trocknen des Papiers.
Die nach Methode 1 hergestellten Papiere zeigen eine wesentlich höhere Wirkstoffaktivität bei der Wasserreinigung als die nach der Methode 2 hergestellten. Nachteil der Methode 2 ist es aber, daß die derart mit Reaktivstoff imprägnierten oder beschichteten Papiere einen Zeitraum bis zu 24 h benötigen, um mehr als 90% der abzuscheidenden Zielstoffe bei der Wasserbehandlung abzuscheiden. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Wasserbehandlungszeit bei der Methode 1 bis zum etwa Zehnfachen vermindert sein kann. Weil die Methode 2 jedoch in den Papierherstellungsprozeß integriert ist, und keine zusätzlichen Behandlungsschritte enthält, wie z. B. Waschen und Trocknen, ist sie wesentlich wirtschaftlicher als die Methode 1.
Die vorliegende Erfindung beschreibt im Wesentlichen hochaktive Wirkstoffe als Imprägnation (Der Begriff "Imprägnation" umschreibt im Folgenden auch die Begriffe Beschichtung und Belegung) enthaltende Papiere und Verfahren zu ihrer Herstellung aus Faserstoff. Unter dem Begriff "Papier" werden in dieser Beschreibung der erfindungsgemäßen Papiere und Verfahren zu ihrer Herstellung alle Fasermaterialien zusammengefaßt, die Fasern in einer Papier- bis Pappe-artigen oder Papier- bis Pappe-ähnlichen Faserbindung enthalten. Darunter sind nicht allein flächige Faserverbunde zusammengefaßt sondern auch Nudel-förmig, Spaghetti-förmig oder andersartige faserhaltige Formlinge. Auch die allgemein bekannten faserhaltigen Formlinge, wie sie z. B. in den Zigarettenfiltern, Zigarettenspitzenfiltern und Pfeifenrauchfiltern eingesetzt sind. Die erfindungsgemäß einsetzbaren Wirkstoffe haben praktisch allesamt bindemittelartige Eigenschaften, die für die Papierbildung aus den erfindungsgemäß verarbeiteten Faserstoffen hinreichend ist. Die erfindungsgemäße Herstellung der Wirkstoffe enthaltenden Papiere umfaßt Fertigungsschritte,
  • - die innerhalb, teilweise außerhalb oder komplett außerhalb der herkömmlichen Papierherstellung liegen und/oder
  • - die innerhalb, teilweise außerhalb oder komplett in die herkömmliche Faserstoffherstellung integriert sind und/oder
  • - die alternative Prozesse zur Papierherstellung, nämlich in der Wasserbehandlung und Wasserreinigung als Bestandteil der Herstellung von Papier umfassen und/oder
  • - die auch zum Teil innerhalb herkömmlicher oder der neuen mit der Abwasserreinigung kombinierten Prozesse zur Herstellung von imprägnierten Faserstoffen und imprägniertem Papier liegen.
Unter dem Begriff "Faserstoff" wird hier die Vielfalt aller ungebundenen natürlichen und künstlichen Fasern bezeichnet, aus denen sich Papiere fertigen lassen. Unter den natürlichen Fasern sind für das erfindungsgemäße Verfahren besonders die bevorzugt, die durch ein physikalisches und/oder chemisches Aufschlußverfahren zumindest von einem Teil ihrer natürlichen Anhängsel oder Bindemittel, wie z. B. den Ligninen, getrennt wurden oder die aus dem natürlichen Faserverbund mechanisch herausgelöst wurden und deren Verwendung zur Produktion von Papier, Pappe, Sackpapieren, Holzschliff, Zellstoffen und verwandten Faserverwendungen geeignet sind.
Faserstoffe aus natürlichen Stoffen umfassen z. B. die sog. Zellstoffe, Halbzellstoffe, Strohzellstoffe, Reisstrohzellstoffe, Bambuszellstoffe und Bambusfasern, Baumwollzellstoffe, Espartozellstoffe, Bagassezellstoffe, Zellstoffe enthaltend Fasern aus Sisal, Flachs, Nessel, Baumwolle, Jute, Ramie, Hanf, Hochausbeutezellstoffe, Bisulfitzellstoffe, Neutralsulfit-Strohstoffe, Holzschliffe, gebleichte Holzschliffe, Braunschliffe, chemischen Holzschliffe, Weißschliffe, Defibratorschliffe, Libby, Calciumalginatfaser-haltige Zellstoffe oder auch im Recycling aus Papieren, Pappen, Zellstoffen, Textilien und Papiersäcken gewonnene Faserstoffe. Der Begriff "Faserstoff" umfaßt auch das im Fachjargon vielfach mit Pulpe oder Stoff umschriebene Faser- und/oder Partikelgemisch das in verschiedenen Prozeß- und/oder Fertigungs-Stufen in der Herstellung von Fasermaterialien wie z. B. Zellstoff und Papier eingesetzt wird.
Zu den für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Faserstoffen zählen aber auch die aus künstlichen Fasern zusammengesetzten Faserstoffe, enthaltend vorzugsweise eine oder mehrere der Komponenten Kohlenstoffasern, Glasfasern, Kunstharzfasern, die z. B. aus Gestein, Glas, Kunstharz, Bitumen, Pech oder Altglas gewonnen werden können. Die Fasern mit Filamentdurchmessern von kleiner gleich 10 µm sind für den erfindungsgemäßen Zweck bevorzugt.
Unter dem Begriff "Zubereitungen aus Pflanzenteilen" werden hier bevorzugt jene Zubereitungen bezeichnet, die alkaloidhaltige Pflanzenteile enthalten, wie z. B. Kaffee, Tee, Kakao und Tabak.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die komplette Fertigung der wirkstoffhaltigen Papiere und Zubereitungen aus Pflanzenteilen, mindestens aber die Imprägnierung der Faserstoffe und Pflanzenteile mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder einem oder mehreren Wirkstoffprecursoren
  • - ausschließlich oder zum Teil in die Faserstoffherstellung oder nur zum Teil in die Papierherstellung integriert ist. Faserstoffherstellung ist der Teil der Faserherstellung und Faserbearbeitung, der nicht zu den Prozessen der Papierherstellung gehört, wie z. B. die Zellstoff und die Holzschliff-Produktion, die Herstellung von Faserflocken oder Faserstoffbahnen aus Glas oder Kohlenstoffasern oder
  • - daß sie ausschließlich an dem fertigen Faserstoffprodukt wie z. B. Faserflocken, Faserstoffbogen, Faserstoffballen und Faserstoffbahnen, darunter fallen hier z. B. die Endprodukte der industriellen Faserstoffertigung, wie z. B. Zellstoffe und Holzschliffe, vorgenommen wird oder
  • - daß sie zu einem beliebigen Zeitpunkt vor während oder nach der Herstellung von Zubereitungen aus Pflanzenteilen vorgenommen wird wie z. B. Pflanzenblättern, Pflanzenfrüchten, Fermentationsprodukten von Pflanzen, Röstprodukten von Pflanzen, getrockneten Pflanzen, zerkleinerten Pflanzen, gemahlenen Pflanzen. Darunter fallen hier z. B. die Endprodukte der industriellen Fertigung von Tabak, Zigaretten, Zigarren, Zigarillos, Schnupftabak, Kautabak, Tee, Instant-Kaffee, Kaffeepulver, Kaffeebohnen, Kakaopulver oder
  • - daß sie zu einem beliebigen Zeitpunkt vor während oder nach der Herstellung von Faser- und/oder Partikel-Filtern zur Abscheidung von Alkaloiden und aromatischen Verbindungen des Stickstoffs aus Flüssigkeiten und Gasen vorgenommen wird, wie z. B. als Zigarettenfilter, als Kaffeefilter, als Colafilter, als Kakaofilter, als Zusatz zu Genußmitteln (z. B. Kaffeepuver, Kaffeebohnen, Kakaopulver, Tabak) und als Grundwasserfilter
Die erfindungsgemäßen Papiere, die derart aus den mit Wirkstoffen und/oder einem oder mehreren Wirkstoffprecursoren beladenen Faserstoffprodukten hergestellt wurden, haben wesentliche wirtschaftliche Vorteile vor den bis jetzt bekannt gemachten wirkstoffhaltigen Papieren für die Wasserreinigung:
  • a) entweder haben die daraus hergestellten Papiere eine besonders hohe Wirkstoffaktivität bei der Wasserreinigung, die der Wirkstoffaktivität von gemäß Methode 1 imprägnierten Papieren zumindest nahekommen. Diese erfindungsgemäßen Papiere haben den Vorteil, daß sie im Herstellungsverfahren die wirtschaftlichen Vorzüge der gemäß Methode 2 hergestellten Papiere haben, ohne daß sie die Nachteile ihrer mangelhaften Aktivität haben.
  • b) oder die daraus hergestellten Papiere haben zwar nur eine mittlere aber für eine Reihe von Wasserbehandlungsverfahren hinreichend hohe Aktivität, die der Wirkstoffaktivität von gemäß Methode 2 hergestellten Papieren ähnlich ist. Dafür haben diese erfindungsgemäßen Papiere aber den Vorteil, daß ihr Herstellungsverfahren einen weitaus höheren Grad wirtschaftlicher Vorzüge hat als diejenigen, die nach der bekannten Methode 2 hergestellt wurden.
Die erfindungsgemäßen Pflanzenzubereitungen dienen der Alkaloidreduktion und sind in dieser Form bisher noch nicht bekannt geworden. Das gleiche gilt für die faser- und/oder partikelförmigen Filter zur Alkaloidreduktion in Tabakrauch und Getränken sowie als Zusätze zu den alkaloidhaltigen Pflanzenzubereitungen.
Die erfindungsgemäßen Papiere und Zubereitungen aus Pflanzenteilen gemäß der Ansprüche 1 bis 13 werden nach dem Verfahren gemäß der Ansprüche 14 bis 26 hergestellt und haben die in Anspruch 27 bis 40 genannten Anwendungsmöglichkeiten.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen faserhaltigen Filtermaterials sowie der erfindungsgemäßen Zubereitungen aus Pflanzenteilen, die einen Anteil der in ihm enthaltenen Wirkstoffe als Fällungsprodukte in feiner Verteilung in und auf den Fasern enthält, ist die hohe Reaktionsgeschwindigkeit, mit der dieser Wirkstoffanteil des Filtermaterials mit den in Wasser und Gasen enthaltenen Zielstoffen zum Umsatz gelangt. Deshalb eignen sich diese vorzugsweise in der Form von pflanzlichen Zubereitungen und Papieren eingesetzten Filtermaterialien für zahlreiche Anwendungen wie z. B. als passive Kontaktfiltermittel für die Wasserbehandlung bzw. Wasserreinigung als Filterbeutelfüllung, aber auch als Filtermittel im Festbettfilter, als Tabakrauchfilter, als Kaffeefilter und Zusatzstoff für alkaloidhaltige Zubereitungen. Im Festbettfilter führen die erfindungsgemäßen Papiere zu einer wesentlich verkürzten Massenübergangszone zwischen der aktiven Filterschicht und der inaktiven Filterschicht und können damit zu einer wesentlich verbesserten Wirtschaftlichkeit der Wasserfiltration zur Entfernung gelöster Bestandteile aus dem Wasser führen. Es können aber auch höhere Wasserdurchsatzmengen durch das Festbettfilter realisiert werden.
Prozeßschritt 1
Alle wesentlichen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der neuen Filtermaterialien und Zubereitungen leiten sich ab von der Imprägnation, die in einem oder mehreren Schritten mit einem fluiden, vorzugsweise wäßrigen Reagens A durchgeführt wird. Prozeßschritt 1 hat überwiegend physikalischen Charakter. Reagens A kann in der Form einer oder mehrerer der Phasen und/oder Phasengemische Lösung, Suspension, Emulsion und Gas eingesetzt werden. Prozeßschritt 1 umfaßt vorzugsweise dann mechanische Maßnahmen zur Entfernung von überschüssigem Imprägniermittel, wenn kein Prozeßschritt 2 zwischen Prozeßschritt 1 und Prozeßschritt 3 geschaltet ist. Derartige Maßnahmen sind z. B. Zentrifugieren, Pressen und Absaugen.
Prozeßschritt 2
Prozeßschritt 2 ist ein Konzentrationsprozeß. Dabei verbleibt Reagens A auf der Faserstoffaser oder den Pflanzenteilen vorzugsweise im flüssigen Aggregatzustand oder es wird, vorzugsweise durch Trocknen oder Erstarren, eingedickt oder in den festen Aggregatzustand überführt. Prozeßschritt 2 ist besonders geeignet für die Herstellung hochaktiver Wirkstoffe oder solcher Wirkstoffe, die allein durch Übergang in den festen Aggregatzustand bereits als hinreichend aktive Wirkstoffe vorliegen, wie z. B. die langkettigen organischen Säuren, Palladiumacetat oder die Acetylacetonate des Cers, also Vertreter der Wirkstoffgruppen, die im Prozeßschritt 1 als Lösungen in organischen Lösungsmitteln auf die Faser gebracht werden können und die im Prozeßschritt 2 auf der Faser durch Eindampfen ausgefällt werden können und dadurch bereits in die aktive Wirkstofform umgesetzt werden (wie z. B. Fettsäuren). Prozeßschritt 2 hat also meistens überwiegend physikalischen Charakter. Allerdings durch beispielsweise Luftoxidation können einige Precursorimprägnationen, z. B. solche, die Metalle in reduzierten Zuständen enthalten, in die Wirkstoffe umgewandelt werden.
Prozeßschritt 3
Durch In-Kontakt-Bringen mit einem fluiden, vorzugsweise löslichen Reagens B mit dem als feste und/oder flüssige Faserstoffaser- und Pflanzenteil-Imprägnierung vorliegenden Reagens A wird eine Reaktion eingeleitet, die zur Ausfällung eines Wirkstoffes, vorzugsweise überwiegend auf der Faser oder den Pflanzenteilen führen. Wesentlicher Bestandteil von Prozeßschritt 3 ist eine chemische Reaktion.
Alle drei der genannten Prozeßschritte zur Wirkstoffbeladung der Faserstoffe können in die technischen Produktionsprozesse zur Faserstoff- oder Pflanzenteilezubereitung integriert werden, die noch vor der eigentlichen Papierherstellung liegen. Es ist vielfach aber effektiver, diese teilweise oder ganz außerhalb dieser Produktionsprozesse durchzuführen. Das kann z. B. insbesondere dann gegeben sein, wenn die Faserstoffe oder Pflanzenteile mit mehr als einem Wirkstoff belegt werden sollen und/oder wenn die Wirkstoffbelegung der Faserstoffe oder Pflanzenteile als Prozeßstufe in nachgeschalteten Prozessen zur Anwendung der Faserstoffe oder Pflanzenteile vorteilhaft eingeschaltet werden kann. Ein Beispiel dafür ist die Produktion wirkstoffhaltiger Papiere oder wirkstoffhaltigen Kaffeepulvers, bei dem Prozeßschritte der Imprägnation ohne Probleme in die Papierherstellung oder Pflanzenteilezubereitung integriert werden können. Weitere Beispiele dafür sind Prozesse der Abwasserreinigung oder der Trinkwasserreinigung mit wirkstoffbelegten Faserstoffasern, wobei Prozeßschritte der Imprägnation vorteilhaft in den Prozeß der Wasserreinigung integriert werden. Die Durchführung der kompletten Prozeßschritte zur Wirkstoffbeladung der Faserstoffe in derartigen nachgeschalteten Prozessen wurde bereits beschrieben (In der deutschen Patentanmeldung 198 34 916.5 sowie 198 42 528.7, der PCT-Anmeldung 99/06755, der USA-Anmeldung 09/396,042 und der deutschen Patentanmeldung 100 00 269.2 sowie in der Hauptanmeldung).
Es ist aber in einigen Fällen auch aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll, bestimmte Prozeßstufen der Faserstoff und Pflanzenteile-Imprägnierung unabhängig von den Prozessen der Faserstoff und Pflanzenteileproduktion und von den nachgeschalteten Prozessen, in denen sie eingesetzt werden, durchzuführen.
Auf die hier gefundenen neuartigen Wege zur Anwendung der wirkstoffhaltigen Fasermaterialien und weiterer an und für sich bekannter Mittel sowie neuartige Wirkstoffeinsatzmöglichkeiten auf Fasern und Pflanzenteilen zur Entfernung, Kollektion, Detektion, und Entfernung von stickstoffhaltigen organischen Verbindungen insbesondere von Alkaloiden wird gegen Ende der Beschreibung der Erfindung eingegangen. Hier wird zunächst auf das neue Verfahren zur Herstellung der Papiere eingegangen.
Die bevorzugten Anordnungsmöglichkeiten der Prozeßstufen zur Herstellung der erfindungsgemäßen wirkstoffbeladenen Fasermaterialien und insbesondere der wirkstoffbeladenen Papiere aus den Faserstoffen innerhalb und außerhalb der Herstellungs- und Anwendungsprozesse gibt die nachfolgende Aufstellung wieder.
  • 1. Integration von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in die Produktionsstufen der Faserstoff-Herstellung;
  • 2. Einschaltung neuer Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in die Produktionsstufen der Faserstoff-Herstellung;
  • 3. Durchführung von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in separaten Vorrichtungen außerhalb der Faserstoff-Herstellung- und Weiterverwendung bzw. Weiterverarbeitung;
  • 4. Integration und oder Einschaltung von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in der Weiterverwendung bzw. Weiterverarbeitung der Faserstoffe zu Papieren und papierähnlichen Fasermaterialien in der Wasserbehandlung und Wasserreinigung;
  • 5. Integration und oder Einschaltung von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in der Weiterverwendung bzw. Weiterverarbeitung der Faserstoffe zu Papieren und papierähnlichen Fasermaterialien für die Wasserbehandlung.
Konkrete Beispiele für Prozeßschritte bei der Faserstoffaser-Imprägnation innerhalb der genannten jeweiligen Prozeßstufen-Anordnung zur Herstellung der erfindungsgemäßen wirkstoffbeladenen Fasermaterialien und insbesondere wirkstoffbeladenen Papiere werden hier gegeben.
1. Integration von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in die Produktionsstufen des Faserstoff-Herstellung
Prozeßschritt 1 läßt sich ohne Weiteres in die technische Produktion von Faserstoffbahnen, Faserstoffflocken, Faserstoffballen oder Faserstoffbogen integrieren; er kann aber auch außerhalb der Faserstoffproduktion mit bereits fertiggestellten Zellstoffbahnen, Zellstoffbogen und Zellstofflocken durchgeführt werden. Beispiele der verschiedenen Möglichkeiten [Möglichkeiten c) bis 9] zur Durchführung von Prozeßschritt 1 innerhalb und außerhalb der Faserstoffproduktion werden hier genannt.
  • a) Der Faserstoff gelangt im Endstadium seines Herstellungs-Prozesses als ungebleichter oder gebleichter Faserstoff aus der wäßrigen Fasersuspension, die auch Bleichmittel oder andere Verunreinigungen aus den ggf. vorausgegangenen Aufschlußprozessen enthalten kann, auf ein Siebband, auf dem das anhaftende Wasser abläuft bzw. abgepreßt wird. Dem Abpressen des anhaftenden Wassers aus dem Faserstoff, der mittels des Siebes aus der Fasersuspension abgeschöpft wird, können Waschschritte vor- und ggf. zwischengeschaltet sein, um Verunreinigungen mit den Reaktionsrückständen der vorausgegangenen Behandlungsschritte aus dem Faserstoff herauszuspülen.
    Dieser Wasch-Prozeß, der z. B. bei der Zellstoff-Produktion auf dem Schöpf-Sieb angewendet wird, ist eine besonders bevorzugte Prozeß-Stufe zur Durchführung von Prozeßschritt 1 in der Faserstoffproduktion: Nach hinreichender Wäsche wird der Faserstoff mit einer Lösung getränkt, die Reagens A enthält. Das geschieht vorzugsweise in einer Stufe vor dem Abpressen der Flüssigkeit aus dem Faserstoff. Bei Reagens A kann es sich z. B. um wäßrige Salzlösungen wie z. B. Eisen-II-sulfat, Eisen-III-chlorid oder um Lösungen von weitgehend wasserunlöslichen oder in Wasser schwer löslichen Stoffen in vorzugsweise gut wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln handeln. Beispiele hierfür sind Lösungen von Ceracetylacetonat in Aceton oder von Palladiumacetat in Alkohol. Die wasserunlöslichen Stoffe werden dabei auf den wassernassen Fasern ausgefällt. Bevorzugt ist allerdings diese Art der Ausfällung wasserunlöslicher Stoffe auf der Faser in der Fasersuspension.
  • b) Prozeßschritt 1 kann ohne Weiteres in einer dem Schöpfprozeß der Fasern aus der Faserstoffsuspension vorgeschalteten Stufe, und zwar im Prozeß der Zellstoff- und Holzschliff-Peroxidbleiche vorgenommen werden. Die Peroxidbleiche wird vorzugsweise in der Gegenwart alkalisch reagierender Substanzen vorgenommen, wie z. B. Wasserglas und Natriumperoxid in einem basischen Milieu zwischen pH 10 und pH 11. Diese wäßrigen Medien eignen sich sehr gut als Imprägnierung der Faserstoffasern als Reagens A. Alkalisch reagierende Substanzen sind nämlich für eine Reihe von Wirkstoff-Imprägnationen als Reagens A geeignet. Enthalten die Lösungen aus der Bleiche nach ihrer Abtrennung von der Fasersuspension, noch überschüssiges Alkali, können sie auch außerhalb der Faserstoffproduktion als Fällungsmsmittel, z. B. für die Hydrolyse von mit Eisen-II-sulfat beladenen Faserstoffen genutzt werden, um anschließend wieder in den Produktionsprozeß zurückgeführt zu werden.
  • c) Prozeßschritt 1 kann ohne Weiteres in einer ebenfalls dem Schöpfprozeß der Fasern aus der Faserstoffsuspension vorgeschalteten Stufe, und zwar in den oder nach den Prozessen der Zellstoff-Bleiche oder der Holzschliff = Bleiche mit Chlorhaltigen Oxidantien (Chlor, Hypochlorit, Chlordioxid) vorgenommen werden. Der Bleiche mit Chlordioxid und Chlor folgt vielfach ein Zusatz alkalisch reagierender Substanzen, wie z. B. Alkalihydroxid, um ein basisches Milieu einzustellen. Dieses wäßrige alkalische Medium eignet sich sehr gut zur Imprägnierung der Faserstoffasern als Reagens A.
  • d) Prozeßschritt 1 kann ohne Weiteres in einer ebenfalls dem Schöpfprozeß der Fasern aus der Faserstoffsuspension vorgeschalteten Stufe, und zwar in den oder nach den Prozessen der Zellstoff und Holzschliff-Bleiche mit Chlor- oder peroxidhaltigen Oxidantien (Chlor, Hypochlorit, Chlordioxid, Natriumperoxid, Wasserstoffperoxid) vorgenommen werden. Dieses wäßrige oxidierende Medium eignet sich sehr gut zur Imprägnierung der Faserstoffasern als Reagens A. Oxidierend reagierende Substanzen sind nämlich für eine Reihe von Wirkstoff-Imprägnationen als Reagens A geeignet.
Auch Prozeßschritt 2 als physikalischer Schritt der Konzentration durch Eindampfen, Eindicken oder konzentrationsbedingtes Ausfällen kann ohne Weiteres in die technische Produktion von Faserstoffbahnen, Faserstoffflocken, Faserstoffballen oder Faserstoffbogen integriert werden, weil diese vielfach den Schritt Trocknen der Faserstoffe als einen Endproduktionsschritt der jeweiligen Faserstoffproduktion enthalten. Prozeßschritt 2 beschränkt sich dann nicht auf die physikalischen Vorgänge, wenn die Vorimprägnierung leicht oxidierbare Stoffe, wie Eisen-II-Salze enthält. Dann können die Prozeßschritte 2 und 3 parallel ablaufen [siehe unter h)].
  • a) Beispielsweise lassen sich die Lösungen der Salze von den Metallen Aluminium, Zinn, Zink, Eisen, Palladium, Mangan, Gold, Silber, Yttrium oder Cer, mit denen vorzugsweise gemäß c) der Faserstoff im Prozeßschritt 1 imprägniert wurde, im darauf folgenden Trocknungsschritt sehr gut auf der Faser konzentrieren.
Der chemische Prozeßschritt 3 kann ebenfalls ohne Weiteres in die technische Produktion von Faserstoffbahnen, Faserstoffballen, Faserstoffflocken oder Faserstoffbogen integriert werden. Auch er kann aber auch außerhalb der Zellstoffproduktion mit bereits fertiggestellten gemäß Prozeßschritt 1 behandelten Faserstoffbahnen, Faserstoffballen, Faserstoffflocken oder Faserstoffbogen durchgeführt werden. Die Möglichkeiten für Prozeßschritt 3 sind durch die Vorgabe der Imprägnierung aus Prozeßschritt 1 eingeschränkt. Beispiele der verschiedenen Möglichkeiten [Möglichkeiten h) bis j)] zur Durchführung von Prozeßschritt 3 innerhalb und außerhalb der Faserstoffproduktion werden hier genannt.
  • a) Die Trocknungsschritte von Holzschliff- oder Zellstoff eignen sich vorzugsweise für Prozeßschritt 3, wenn in Prozeßschritt 1 Imprägniermittel (Reagens A) aufgegeben worden sind, die durch Oxidationsmittel (Reagens B) in eine feinteilige Wirkstoffphase auf und in den Fasern überführt werden können. Das gilt bevorzugt für jene Faserstoffe, die gemäß c) nach der Faserstoffwäsche im Prozeßschritt 1 behandelt wurden. Beispiele hierfür sind Salzlösungen des zweiwertigen Eisens oder des zweiwertigen Mangans als Reagens A, die durch Luft (Reagens B) und Hydrolyse in die gemischten Oxide und Hydroxide des dreiwertigen Eisens sowie des drei- und/oder vierwertigen Mangans überführt werden.
  • b) Für den oxidierenden Prozeßschritt 3 eignen sich aber auch die unter f) genannten flüssigen Oxidationsmittel als Reagens A. Dazu wird die Bleichmittelzugabe im oxidierenden Bleichprozeß so dosiert, daß nach der Reaktion ein schwacher Bleichmittelüberschuß verbleibt, der für die Oxidation von Reagens B hinreichend ist. Im Fall, daß als Reagens B wiederum Lösungen der Salze des zweiwertigen Eisens oder Mangans eingesetzt werden, schlagen sich die ausgefällten Oxide und Hydroxide des dreiwertigen Eisens sowie des drei- und/oder vierwertigen Mangans auf den Faserstoffasern nieder unter Ausbildung einer Beschichtung bzw. Imprägnierung. Enthalten die Lösungen aus der Bleiche nach ihrer Abtrennung von der Fasersuspension noch Oxidationsmittel-Überschuß, können sie auch außerhalb der Faserstoffproduktion als Oxidationsmittel, z. B. für die Oxidation von mit Eisen-II-sulfat beladenen Faserstoffen genutzt werden, um anschließend wieder in den Produktionsprozeß zurückgeführt zu werden.
  • c) Für den hydrolysierenden Prozeßschritt 3 eignen sich die unter d) und e) genannten alkalischen Mittel als Reagens A. Als Reagens B können beispielsweise Lösungen der Salze des dreiwertigen Eisens benutzt werden. Als Hydrolyseprodukte schlagen sich die ausgefällten Oxide und Hydroxide des dreiwertigen Eisens auf den Faserstoffasern nieder unter Ausbildung einer Beschichtung bzw. Imprägnierung.
2. Einschaltung neuer Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in die Produktionsstufen des Faserstoff-Herstellung
Bei der Faserstoff-Produktion, so z. B. auch bei der Zellstoff-Produktion ist es teilweise üblich den gewonnenen Faserstoff ungetrocknet, also im feuchten Zustand zur Weiterverarbeitung, z. B. an die Pappe- und Papierproduktion weiterzugeben. Dies kann besonders dann vorteilhaft sein, wenn die Transportwege zwischen Faserstoff-Produktions-Standort und Papier- bzw. Pappefabrik nicht weit sind.
Die Verarbeitung von im Prozeßschritt 3 in der Faserstoffproduktion wirkstoffbeladener und zwischenzeitlich keinem Trocknungsschritt unterworfener Faserstoffe kann für bestimmte Fasern nachteilig sein, weil der Trocknungsschritt für die Haftungsverbesserung der Wirkstoffe an den Fasern in der Regel vorteilhaft ist. Das gilt besonders für die Wirkstoffbeladungen, die durch Agglomeration von Partikeln an der äußeren Faseroberfläche entstanden sind. Diese überwiegend durch Agglomeration entstehenden Wirkstoffbeladungen bilden sich dann, wenn die Fällung weit überwiegend weiter entfernt von der Faser stattgefunden hat, in der Regel dann, wenn Prozeßschritt 3 in einer Fasersuspension stattgefunden hat, wie es zum Beispiel unter i) und j) hier beschrieben worden ist.
Die Faserstoffe können auch im Prozeßschritt 1 nach der Trennung von der Flüssigkeit auf dem Siebband in der Faserstoffproduktion vorliegen; ein Beispiel hierfür wird unter c) gegeben. Zur Herstellung besonders aktive Wirkstoffe enthaltender Endprodukte ist es vielfach vorteilhaft, die Precursor-Imprägnation vor der Weiterbehandlung gemäß Prozeßschritt 2 in eine eingedickte oder ausgefällte Form zu überführen. Dies geschieht vorzugsweise ebenfalls durch einen Trockenschritt.
  • a) Es kann also, wegen der geeigneten Konditionierung der nach den Prozeßschritten 1 oder 3 vorliegenden Faserstoffe, notwendig sein, der Faserstoffproduktion einen zusätzlichen Trocknungsschritt anzufügen, etwa derart, wie er bei der Zellstoffproduktion zur Herstellung trockener Zellstoffe bekannt ist. Hier kann der Prozeßschritt 2 vorgenommen werden oder eine Zwischentrocknung der im Prozeßschritt 3 erhaltenen feuchten Wirkstoffbeladung auf dem Faserstoff. Beispielsweise kann eine Precursorimprägnation mit Eisen-III-chlorid hiermit zur Trockenen eingedampft werden oder der Wirkstofffeuchtes gefälltes Eisen-III-hydroxid zur Trockenen eingedampft werden.
3. Durchführung von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in separaten Vorrichtungen außerhalb der Faserstoff-Herstellung- oder Weiterverwendung bzw. Weiterverarbeitung
In der deutschen Patentanmeldung 199 39 901.8 sowie 198 42 528.7, der PCT-Anmeldung 99/06755 und der USA-Anmeldung 09/396,042 wird die Möglichkeit beschrieben, eine Fasersuspension herzustellen und in dieser Fasersuspension die hier beschriebenen Prozeßschritte 1 und 3 zur Herstellung Wirkstoff-imprägnierter Fasern vorzunehmen. Zum Beispiel können zwei oder mehrere solcher Fasersuspensionen aus Wirkstoff-imprägnierten Fasern können danach vermischt werden und nach dem Papierherstellungsprozeß als Ausgangsrohstoff für verschiedene Wirkstoffe enthaltende Papiere eingesetzt werden, die dann für die Wasserreinigung, als Passivsammler, zur Kaffeegeschmackverbesserung mittels Papierfiltern und Papierfilterwolle eingesetzt werden. Zusätzlich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ermittelte Einsatzvarianten von wirkstoffbeladenen Fasern und/oder Partikeln enthaltenden Materialien sind ihre Anwendung als Zigarettenfilterzusatz und vorzugsweise in gehäckselter oder gemahlener Form als Zusatz zu Kautabak, Kaffee, Schnupftabak oder Tee sowie weitere Anwendungen die hier noch erläutert werden.
Die Herstellung des mit verschiedenen Wirkstoffen imprägnierten Faserrohstoffs als Fasersuspension bzw. Faserbrei geschieht nach diesen Lehren zumindest teilweise außerhalb des Papierherstellungsprozesses und gehört damit eindeutig in die Prozeßabfolge-Stufe, in der auch die Faserstoffe gemäß dem erfinderischen Verfahren zu den erfinderischen wirkstoffhaltigen Papieren bzw. faserhaltigen Materialien umgesetzt werden können.
Im Unterschied zu dem oben genannten bekannten Verfahren führen die erfindungsgemäßen Prozeßschritte aber eindeutig zu wirtschaftlich vorteilhafteren und/oder wirksameren Produkten.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren an dieser Stelle kommen in vorzugsweise in Frage Faserstoffbahnen, Faserstoffbögen, Faserstoffflocken aber auch Faserstoffballen, die bereits nach einem oder mehreren der Prozeßschritte 1 und/oder 2 innerhalb des Faserstoff-Produktionsprozesses mit Wirkstoffprecursor imprägniert wurden oder solche Faserstoffe, die noch keinerlei Imprägnierung enthalten. Weniger bevorzugt sind Faserstoffe, die bereits nach Prozeßschritt 3 eine Wirkstoffimprägnierung erhalten haben. Hier werden zwei typische Beispiele dafür gegeben.
  • a) Die Faserstoffe werden hier vorzugsweise als feuchte oder trockene Bahnen behandelt, wenn sie hier gemäß Prozeßschritt 1 (Faserstoffe, die noch keine Imprägnierung mit Wirkstoffprecursor enthalten) imprägniert werden. Die Bahnen können im kontinuierlichen Prozeß durch ein Bad hindurchgezogen werden. Nach dem Tränken kann überflüssige Feuchte aus den Bahnen mittels Walzen abgequetscht werden und die Bahnen danach wieder im feuchten Zustand aufgerollt werden. Als Imprägniermittel kann z. B. Eisen-III-chlorid-Lösung eingesetzt werden.
  • b) Die Faserstoffe werden hier vorzugsweise als feuchte oder trockene Flocken behandelt, wenn sie hier gemäß Prozeßschritt 1 (Faserstoffe, die noch keine Imprägnierung mit Wirkstoffprecursor enthalten) imprägniert werden. Die feuchten oder trockenen zu Flocken zerrissenen Ballen, Bögen oder Bahnen werden unter kräftigem Rühren in einem Rührkessel mit Wirkstoffprecursor imprägniert. Die imprägnierten Fasern können aus dem Rührkessel mit einem Sieb abgeschöpft werden, und/oder direkt in einer Presse oder Zentrifuge entwässert werden. Als Imprägniermittel kann z. B. Eisen-III-chlorid-Lösung eingesetzt werden.
  • c) Prozeßschritt 3 (Faserstoffe, die bereits nach einem oder mehreren der Prozeßschritte 1 und/oder 2 imprägniert wurden) wird aber vorzugsweise mit den feuchten oder trockenen zu Flocken zerrissenen Ballen, Bögen oder Bahnen unter kräftigem Rühren in einem Rührkessel durchgeführt, weil die Imprägnation der relativ dicken vorimprägnierten Zellstoffbögen und -bahnen zu ungleichmäßiger Faserbeschichtung führen kann. Die imprägnierten Fasern können aus dem Rührkessel mit einem Sieb abgeschöpft werden und in einer Presse oder Zentrifuge entwässert werden. Beispielsweise zur Ausfällung kann Sodalösung verwendet werden, wobei ein mit Eisen-III-chlorid angereicherter Faserstoff, dessen Herstellung z. B. unter k) beschrieben wird, zu Eisen-III-hydroxid umgewandelt wird.
4. Integration von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in der Weiterverwendung bzw. Weiterverarbeitung der Faserstoffe zu Papieren und papierähnlichen Fasermaterialien in der Wasserbehandlung und Wasserreinigung
Eisensalze, Aluminiumsalze, polymere Carboxylate, Amine und nichtionische Polymere zählen zu den sog. Flockungsmitteln und werden in der Wasserreinigung eingesetzt. Derartige Komponenten eignen sich gleichfalls zur Herstellung der wirkstoffhaltigen Papiere. Ein in der Wasserreinigung hoch geschätztes Reagens ist z. B. Eisen-III-chlorid. Es hat die vorteilhafte Eigenschaft, zu Eisenhydroxid-Gelen und Kolloiden zu hydrolysieren, die auf eine Reihe von gelösten und ungelösten Wasserinhaltsstoffen fällend und koagulierend einwirken und sie dadurch zur beschleunigten Sedimentation veranlassen. Beispiele für solcherlei gelöste und ungelöste Wasserinhaltsstoffe sind beispielsweise Sulfide, Schwermetalle, Huminstoffe, Gerbstoffe, Metalloide, Tontrüben, Emulsionen und Schwermetallsulfide. Fasern an und für sich sind bekannt aus der Filtration, wo sie ähnlich dem Kieselgur zur Anschwemmfiltration genutzt werden. Die Prozeßstufen 1 und 3 zur Fertigung wirkstoffprecursor- und wirkstoffhaltiger Papiere und ähnlicher Fasermaterialien, wobei gleichzeitig die unerwünschten Wasserverunreinigungen in die gebildeten Fasermaterialien eingebunden werden. Die gebildeten Faser-haltigen Reaktionsprodukte lassen sich dann als Papiere schöpfen und abpressen und eignen sich hervorragend zum Trocknen. Je nach Inhaltsstoffen lassen sich die erhaltenen Papiere in Prozesse zur Energiegewinnung, zum Recycling oder zur Deponie verwenden.
Im Beispiel o) sind zwei typische Anwendungsfälle für den Einsatz eines wirkstofftragenden Faserstoffs zur Wasserreinigung beschrieben.
  • a) Unter gleichzeitiger Reinigung eines gerührten Wassers von pH 9 zur Beseitigung von Trübstoffen, Arsen, Blei und schwefel-stämmigen Geruchskomponenten kann die Umsetzung des Faserstoffs mit einer geringfügigen Eisen-III-chlorid-Beladung von unter 5 Gewichtsprozent, wie er z. B. vorzugsweise aus den Prozeßschritten 1 und 2 in den Beispielen c), g) und k) gewonnen werden kann vorgenommen werden. Der Faserstoff gemäß Prozeßschritt 3 zu einer Eisen-III-hydroxid als Wirkstoff enthaltenden Suspension umgesetzt werden, wobei gleichzeitig alle genannten unerwünschten Wasserinhaltsstoffe an die gebildete wirkstoffbeladene Fasersuspension gebunden werden. Die koagulierende Wirkung wird dadurch verbessert, daß dem Wasser eine zweite Fasercharge zugegeben wird, die auf die Fasern gemäß Prozeßschritten 1 und 2 in den Beispielen c), g) und k) niedergeschlagene Alginsäure als Wirkstoff enthält. Durch Abschöpfen der Fasersuspension mittels feinem Drahtsieb und Abpressen des Wassers wird ein feuchtes Papier erhalten, das sich hervorragend trocknen läßt und sich als solches hervorragend zur Einlagerung in eine Untertagedeponie eignet.
  • b) Unter gleichzeitiger Reinigung eines gerührten Wassers von pH 4 zur Beseitigung von Trübstoffen, Arsen, Blei und schwefel-stämmigen Geruchskomponenten und unter Zugabe von Eisen-III-sulfat-Lösung kann die Umsetzung des Faserstoffs mit einer geringfügigen Soda-Beladung von unter 3 Gewichtsprozent, wie sie z. B. vorzugsweise in den Prozeßschritten 1 und 2 in den Beispielen c), g) und k) gewonnen werden kann, vorgenommen werden. Der Faserstoff kann gemäß Prozeßschritt 3 zu einer Eisen-III-hydroxid als Wirkstoff enthaltenden Suspension umgesetzt werden, wobei gleichzeitig alle oben genannten unerwünschten Wasserinhaltsstoffe an die gebildete wirkstoffbeladene Fasersuspension gebunden werden. Die koagulierende Wirkung wird dadurch verbessert, daß der vorliegenden Fasersuspension ein weiterer Faserzusatz zugegeben wird, der als Wirkstoff auf die Fasern gemäß Prozeßschritten 1 und 2 in den Beispielen c), g) und k) niedergeschlagene Alginsäure enthält. Durch Abschöpfen der Fasersuspension mittels feinem Drahtsieb und Abpressen des Wassers wird ein feuchtes Papier erhalten, das sich hervorragend trocknen läßt und sich als solches hervorragend zur Einlagerung in einer Untertagedeponie eignet.
5. Integration von Prozeßstufen zur Faserstoffaser-Imprägnation mit Wirkstoffen in der Weiterverwendung bzw. Weiterverarbeitung der Faserstoffe zu Papieren und papierähnlichen Fasermaterialien für die Wasserbehandlung
Während die Integration der Bildungsprozesse wirkstoffhaltiger Papiere oder anders geformter ähnlicher Fasermaterialien in die Wasserbehandlung vorzugsweise in erster Linie zur Einbindung von Schadstoffen oder unerwünschten Wasserbegleitstoffen in die gebildeten Papiere und papierähnlichen Fasermaterialien sowie z. B. auch das hervorragende Trocknungs-, Recycling- und Deponieverhalten der erzeugten Papiere zum Ziel haben, liegt das Ziel der Herstellung von wirkstoffhaltigen Papieren in den üblichen maschinellen Prozessen zur Papierherstellung überwiegend im Einsatz der erzeugten Papiere zur Wasserbehandlung.
Begehrtes Ziel dabei ist es, eine möglichst hohe Aktivität der Wirkstoffe in den Papieren zu erzielen. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens haben gezeigt, daß die Aktivität des Wirkstoffgehaltes der Papiere, die eine gemäß Prozeßstufen 1 und 2 präparierte Vorimprägnierung hatten, am höchsten war, daß die Aktivität des Wirkstoffgehaltes der Papiere, mit einer allein gemäß Prozeßstufe 1 präparierten Vorimprägnierung zwar mit der Wirkstoff-Precursor-Konzentration zunehmen, jedoch Wirkstoffverluste entstehen können durch Wirkstoff, der nicht an der Faser fixiert ist. Nachteile durch Wirkstoffverlust entstehen jedoch nicht, wenn nach Prozeßstufe 1 (Vorimprägnierung) hinreichend zentrifugiert oder abgepreßt wurde. Die Zentrifugation ist überdies wesentlich preiswerter als der Trocknungsprozeß (Prozeßstufe 2). Die Prozeßstufe der mechanischen Faserstoff-Vorimprägniermittel-Trennung (Zentrifugation, Abpressen) kann überdies unabhängig von der Faserstoffproduktion vorgenommen werden.
Diese Merkmale wichtiger Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich zusammenfassen: Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Papiere und ähnlicher Fasermaterialien mit einem Wirkstoffgehalt mit besonders hoher Aktivität ist der Einsatz von Faserstoffasern, die
gemäß der Prozesse 1 und 2 zur Erzeugung hochkonzentrierter Wirkstoffprecursor-Lösungen oder Wirkstoffprecursor-Ausfällungen auf den Faserstoffasern behandelt wurden.
Etwa gleich hoch oder etwas geringer aktive Papiere und ähnliche Fasermaterialien können gewonnen werden mit Faserstoffasern, die
gemäß Prozeß 1 mit hochkonzentrierten Wirkstoffprecursorlösungen imprägniert wurden und die durch nachfolgende Zentrifugation oder Abpressen entfeuchtet wurden.
Zur Herstellung multifunktionaler Papiere mit verschiedenen Wirkstoffimprägnationen können unter Beachtung wirtschaftlicher Aspekte die jeweilig notwendigen Prozeßschritte 3 in vielen Fällen nicht allesamt in die Papierherstellung integriert werden. In den Fällen jedoch, wenn ein ähnlicher Reaktionsprozeß zur Herbeiführung des Prozeßschrittes 3 führt, ist auch diese Möglichkeit gegeben. Hierfür werden Beispiele in r) gegeben.
Die vollständige Integration von Prozeßschritt 3 in die Papierproduktion ist ohne Weiteres möglich bei Papieren, die nur einen Wirkstoff in der Faser-Imprägnation enthalten. Hierfür wird ein Beispiel in q) gegeben.
  • a) In dem Vorratsbehälter, aus dem die Faserstoff-Suspension auf das Siebband der Papiermaschine gefördert wird oder in einem diesem Vorratsbehälter vorgeschalteten Mischgefäß wird eine verdünnte Sodalösung vorgelegt. In diese Sodalösung wird der mit Eisen-III-Salz imprägnierte Faserstoff in der üblichen Weise zudosiert. Dies geschieht vorzugsweise derart, daß der zugesetzte Faserstoff durch geeignete mechanische Agitation möglichst schnell in der Sodalösung dispergiert wird. Vorzugsweise werden solche mit Eisen-III-Salz imprägnierten Faserstoffe hier verwendet, die
    gemäß der Prozesse 1 und 2 zur Erzeugung hochkonzentrierter Wirkstoffprecursor-Lösungen oder Wirkstoffprecursor-Ausfällungen auf den Faserstoffasern behandelt wurden,
    zum Beispiel gemäß den Beispielen c) und g) oder die
    gemäß Prozeß 1 mit hochkonzentrierten Wirkstoffprecursorlösungen imprägniert wurden, und die durch nachfolgende Zentrifugation oder Abpressen entfeuchtet wurden,
    zum Beispiel gemäß dem Beispiel m). Dieser Prozeß kann ohne Weiteres kontinuierlich vorgenommen werden.
  • b) Für die Entfernung von Fluorid, Blei, Quecksilber (metallisch und ionisch), Arsen und Barium aus einem geogen und anthropogen belasteten Trinkwasser soll ein Papier mit den hochaktiven Wirkstoffkomponenten gefälltes Aluminiumhydroxid, gefälltes Eisen-III-hydroxid, gefälltes kolloidales Gold und gefällte Alginsäure hergestellt werden.
    Zunächst wird gemäß der Prozesse 1 und 2 gemäß den Beispielen c) und g) Eisen-III-chlorid-haltiger Faserstoff hergestellt.
    Alginsäurehaltiger Faserstoff wird gemäß der Prozesse 1, 2 und 3 hergestellt. Durch Tränken des Faserstoffs gemäß c) mit einer Suspension enthaltend 3% Alginsäurepulver in einer 0,5 prozentigen Natriumalginatlösung und Trocknen des Faserstoffs gemäß g) wird ein Natriumalginat-Alginsäure-getränkter Faserstoff hergestellt. Dieser zu Faserflocken zerrupfte Faserstoff wird in einem Rührkessel mit stark verdünnter Salzsäure umgesetzt. Dies geschieht vorzugsweise derart, daß der zugesetzte Faserstoff durch geeignete mechanische Agitation möglichst schnell in der salzsauren Lösung dispergiert wird. Anschließend wird der Faserstoff in einer Zentrifuge weitgehend entfeuchtet.
    Unabhängig davon wird gemäß Prozeß 1 gemäß Beispiel Aluminiumchlorid-haltiger Faserstoff hergestellt. Durch Tränken von Faserstoffflocken im Rührkessel außerhalb der Faserstoff-Produktion mit wäßriger Aluminiumchloridlösung und anschließender Zentrifugation der getränkten Fasern gemäß Beispiel m).
    In einem weiteren Mischgefäß werden gemäß der Prozesse 1 und 3 Faserstoffflocken mit einer einprozentigen wäßrigen Gold-III-chlorid-Lösung im Rührgefäß getränkt. Anschließend werden die Faserflocken mittels Sieb geschöpft und durch Zentrifugation entfeuchtet gemäß Beispiel m). Der derart getränkte Faserstofwird in einem weiteren Rührgefäß mit Ascorbinsäurelösung zur Goldkolloidfällung umgesetzt, wiederum mittels Sieb geschöpft und durch Zentrifugation entfeuchtet ebenfalls gemäß Beispiel m).
    Die mit Goldkolloid und Alginsäure imprägnierten Faserstoffblätter, die als entfeuchtete Bögen aus der Zentrifuge gelangt sind, werden in einer Häckselmaschine unter Zerupfen zerkleinert und dabei miteinander vermischt.
    Der eigentliche Produktionsprozeß der gewünschten wirkstoffhaltigen Papiere in den Einrichtungen der Papierherstellung läuft in den folgenden Schritten ab:
    In einem dem Vorratsbehälter (für die auf das Siebband der Papiermaschine geförderte Fasersuspension) vorgeschalteten Mischgefäß wird eine verdünnte Sodalösung vorgelegt. In diese Sodalösung wird der mit Eisen-III-Salz imprägnierte Faserstoff in der üblichen Weise zudosiert. Dies geschieht vorzugsweise derart, daß der zugesetzte Faserstoff durch geeignete mechanische Agitation möglichst schnell in der Sodalösung dispergiert wird.
    Von dort läuft die gebildete Fasersuspension in den Vorratsbehälter, aus dem die Faserstoff-Suspension dann über einen Zwischenbehälter schließlich auf das Siebband der Papiermaschine gefördert wird. Ebenfalls unter kräftigem Durchmischen wird in den Vorratsbehälter der mit Aluminiumchlorid imprägnierte Faserstoff bei nunmehr pH 7 bis 8 zugesetzt.
    Über den genannten Zwischenbehälter wird nunmehr, wiederum unter kräftigem Durchmischen, das Gemisch der mit Alginsäure und Goldkolloid imprägnierte Faserstoff zudosiert, wobei der pH-Wert bei etwa 6 liegt.
    Danach gelangt die Faserstoff Suspension auf das Siebband der Papiermaschine. Die resultierenden Papiere zeigen hinsichtlich Fluorid-, Blei-, und Arsenentfernung eine höhere Aktivität, bezüglich der Quecksilber- und Bariumreduktion die gleiche Aktivität im Vergleich zu den nach den in den oben genannten Patentanmeldungen vorgeschlagenen Präparationsmethoden hergestellten Papiere.
Wie unter r) am Beispiel der Alginsäure gezeigt wurde, ist es auch nach den erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten der Integration von Prozeßschritten zur Wirkstoffimprägnation in die Herstellungsprozesse der Faserstoffproduktion möglich, auch von vorneherein feste Partikel durch die Imprägnation an die Faserstoffe zu binden. Dabei werden bevorzugt die natürlichen Saccharide wie z. B. auch lösliche Stärke, Xanthan und Chitosan eingesetzt wenn die erfindungsgemäßen Papiere im Lebensmittel-, Futtermittel-, Pharmaka-, Trinkwasser-, Genußmittel- und Getränkebereich angewendet werden sollen. Im übrigen Anwendungsbereich können auch sonstige ähnlich wirksame Substanzen, wie z. B. synthetische Polyelektrolyte und hydrophile nichtionische Polymere eingesetzt werden.
Neben den Vorteilen der Integration von einem oder mehreren der Prozeß-Schritte 1 bis 3 in die Faserstoff-Produktion bietet auch die Form der Faserstoffprodukt-Erzeugnisse, wie sie an die weiterverarbeitenden Industriezweige geliefert werden, dann besondere Vorteile, wenn diese als flache Bogenware oder, noch günstiger, als aufgerollte Bahnware anfallen. Der Vergleich des Beispiels 1 mit Vergleichsbeispiel 2 zeigt den Vorteil der erfindungsgemäßen Wirkstoff-Präparationsmethode, die ein wesentlich aktiveres Eisenhydroxid-Präparat ergeben hat. Die dort beschriebene erfindungsgemäße Eisenhydroxid-Zellstoff-Präparationsmethode ist wesentlich wirtschaftlicher als die vergleichbaren direkten Papier-Präparationsmethoden, die in der deutschen Patentanmeldung 198 34 916.5 beschrieben werden, weil gegenüber dieser Lehre bis zu zwei Papier-Trocknungsschritte und ein Waschschritt eingespart werden können.
Die in Beispiel 1 beschriebene Methode zur Herstellung Wirkstoff enthaltender Fasern oder aus diesen Fasern erzeugter Fasermaterialien läßt sich in einfacher Weise auf die technische Produktion von Zellstoffbahnen anwenden. Das gilt z. B. für Zellstoffbahnen, die bereits als Rollenware vorliegen: Diese können kontinuierlich durch ein Tauchbad hindurchgeführt werden, um mit der Wirkstoffprecursor-Lösung beladen zu werden und um anschließend über eine Walzentrocknungseinrichtung oder ähnlich wirkungsvolle Trocknungseinrichtungen geführt zu werden. Es wird zwar vorgezogen, bis zur Trockenen zu trocknen. Um sehr reaktive Fasermaterialien zu erhalten, ist dies aber nicht unbedingt notwendig, vorzugsweise braucht nur bis zur noch manuell fühlbaren Restfeuchte getrocknet werden. Die Fällung des Reaktivstoffprecursors zum Wirkstoff auf der Faser im Dissolver oder Holländer einer Papierfabrik vorzunehmen, ist zwar bevorzugt, sie kann aber ebenfalls direkt auf der Zellstoffbahn geschehen, z. B. durch kontinuierliches Hindurchführen der Zellstoffbahn durch ein Fällungsmittelbad. Es ist aber noch vorteilhafter, die Beladung des Zellstoffs mit Reaktivstoff-Precursor bzw. Wirkstoff-Precursor-Lösung, bzw. die Fällung des Wirkstoffs in den Produktionsablauf der Zellstoffabrikation zu verlegen, zumal die Zellstoffbahn ebenfalls Wasch- und Trocknungsschritte durchlaufen muß. So kann z. B. das Tränken der Zellstoffbahn mit Wirkstoffprecursor-Lösung als letzte Stufe der Verdrängungswäsche auf dem Sieb vor dem Abpressen und/oder Trocknen des Zellstoffs vorgenommen werden. Wird z. B. auf das Trocknen nach dem Abpressen der Wirkstoffprecursor-Lösung verzichtet, kann auch die Wirkstoff-Fällung in diese Zellstoff-Produktionsstufe integriert werden. Es ist z. B. auch möglich, die Zellstoffbahn aus dem Produktionsprozeß direkt durch ein Fällungsbad hindurchzuleiten.
Die erfindungsgemäße Methode der Faserbeladung mit Wirkstoffprecursor oder Wirkstoff außerhalb der Papierproduktion läßt sich ohne Weiteres auf alle Faserarten erweitern, bevorzugt jedoch auf diejenigen Fasern, die sich prinzipiell zur Papierproduktion eignen, wie z. B. Synthesefasern und Naturfasern aus organischen und anorganischen Stoffen, wobei die anorganischen Fasern besonders bevorzugt sind und unter den organischen Fasern diejenigen, die aufgrund ihrer chemischen Konstitution hydrophil sind und/oder aufgrund eines chemischen und/oder physikalischen Behandlungsschrittes hydrophil konditioniert sind.
Der überwiegende Anteil der Reaktionsmedien, in denen die Prozeßschritte 3 durchgeführt werden, ist flüssig und/oder gasförmig. Dabei dienen die jeweiligen Gase und Flüssigkeiten nicht nur als Reaktionsmedium sondern vielfach auch als das Medium, mit dem der eine oder beide Wirkstoffprecursoren in das Reaktionssystem eingebracht werden. Beispielsweise bewirkt die Zugabe von Faserstoff, der mit dem Wirkstoffprecursor Soda beladen ist und mit einer Eisen-III-chlorid-Lösung zu einer Fasersuspension umgesetzt wird, zu Beginn des Wirkstoffprecursor-haltigen Faserstoffs eine differente Fällungscharakteristik gegenüber dem zuletzt zugegebenen Wirkstoffprecursor-haltigen Faserstoff. Die Fällungen unterscheiden sich deutlich hinsichtlich der Mikro-Topographie der Faserimprägnierung, der Wirkstoffaktivität sowie der mechanischen und hydraulischen Eigenschaften des daraus hergestellten Papiers. Ursachen liegen z. B. darin, daß der zu Beginn zugegebene Faserstoff mit einer wesentlich höher konzentrierten Eisen-III-chlorid-Lösung reagiert als der zuletzt zugegebene Faserstoff, der bei relativ stöchiometrischem Eisen-Soda-Verhältnis mit einer hochverdünnten Eisen-III-chlorid-Lösung reagiert. Zwar sind diese Probleme gemildert, wenn anstelle der Batch-Ansätze in kontinuierliche Fahrweise übergegangen werden kann, was allerdings nur bei Fertigung von Großchargen durchgeführt werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Variante des konsequenten Eintrags der Wirkstoffprecursoren ausschließlich als Wirkstoffprecursor-imprägnierte Faserstoffe können Batch-Umsätze zu wirkstoff-imprägnierten Faserstoffen mit gleicher Homogenität erzeugt werden wie sie mit den kontinuierlichen Verfahren möglich sind. Dies geschieht derart, daß beide Wirkstoffprecursoren vorzugsweise ausschließlich als Faserstoff-Imprägnation miteinander umgesetzt werden und zwar vorzugsweise im stöchiometrischen Verhältnis. Am Beispiel der Wirkstoffprecursoren Soda und Eisen-III-chlorid wird dies erläutert: Mit Eisen-III-chlorid getränkte Fasern und mit Soda getränkte Fasern werden gleichzeitig im gleichen Mischungsverhältnis in einen Rührbehälter hineingegeben, in dem Wasser vorgelegt ist, und dort mit Wasser zu einer Fasersuspension verrührt. Der resultierende Wirkstoff-imprägnierte Faserstoff hat auch am Ende der Faserstoffzugabe annähernd die gleiche Mikro-Topographie der Faserimprägnierung wie an ihrem Anfang. Der im Verlauf der Umsetzung steigende Steinsalzgehalt der Fasersuspension hat offenbar keine gravierenden Einflüsse auf die Wirkstoffällung.
Unterschiede in der Löslichkeit der Wirkstoffprecursoren, die auf der Faser vorliegen und die miteinander unter Wirkstoffällung reagieren, können besondere gewünschte Unterschiede in den Eigenschaftsprofilen der Wirkstoffimprägnierung zur Folge haben. Das eben betrachtete relativ gleich schnell in Lösung gehende Wirkstoffprecursor-Paar Natriumcarbonat - Eisen-III-chlorid, erzeugt Fasertypen, die sich kaum in ihrer Wirkstoff-Verteilung in dem resultierenden Fasermaterial unterscheiden: Sie enthalten eine weitgehend ähnliche Wirkstoff-Verteilung in den Fasern. In Wirkstoffprecursor-Paaren mit differenter Löslichkeit, wie z. B. Calciumhydroxid - Eisen-III-chlorid werden 2 Typen von Fasern gefunden: eine mit geringem Wirkstoffgehalt und eine mit hohem Wirkstoffgehalt, der im Wesentlichen in der Faserperipherie vorliegt.
Anstelle von zwei Faserstoffen als Wirkstoffprecursorpaar-Träger lassen sich auch Partikel für einen der Wirkstoffprecursorpartner anwenden. In diesem Fall sollte dann der fasergetragene Wirkstoffprecursorpartner eine geringere Löslichkeit haben als der Partikel-getragene.
Einige Beispiele für weitere Wirkstoffprecursor-Paare, auf die das erfindungsgemäße Verfahren aber nicht beschränkt sein soll, sind
Natriumaluminat - Aluminiumtrichlorid,
Kaliumpermanganat - Mangan-II-chlorid,
Kaliumpermanganat - Ascorbinsäure,
Gold-III-chlorid - Ascorbinsäure,
Zinksulfat - Calciumsulfid,
Natriumhuminat - Eisen-III-sulfat,
Natriumsilikat - Aluminiumchlorid,
Eisen-III-sulfat - Natriumsilikat,
Salzsäure - Natriumhuminat,
Natriumalginat - Calciumchlorid.
Als Medium, in dem die Umsetzungen mit Wirkstoffprecursor-Paar-beladenen Faserstoffen und ggf. Partikeln ablaufen, eignet sich auch die Gasphase als Transport-Medium, wenn die Reagenzien, mit denen sich die Wirkstoffe ausfällen lassen und/oder aus denen sich die Wirkstoffe ausfällen lassen, in die gasförmige Phase überführen lassen. Mit Wirkstoffprecursor-Paaren wie z. B.
Ammoniumcarbonat - Eisen-III-chlorid,
Ameisensäure - Natriumaluminat,
Titantetrachlorid - Wasser,
Zinntetrachlorid - Eisessig.
Prinzipiell eignen sich auch organische Phasen als Transportmedium für all jene Stoffe als Wirkstoffprecursor, die darin löslich sind. Bevorzugt vor diesen und den gasförmigen Transportmedien sind jedoch die wäßrigen Medien.
In den genannten Veröffentlichungen werden Fasermaterialien, insbesonders Papiere und ihre Herstellung beschrieben. Danach können diese Materialien in der Papierfabrik erzeugt werden und zwar durch Tränk- und Fällprozesse auf dem Papier oder im Produktionsprozeß der Papierherstellung. In dem Beispiel 1 und in dem Vergleichsbeispiel 2 wird ein ausführliches Beispiel für eine der Verfahrendvarianten gegeben, die einige der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des damit erzeugten Papiers zeigen.
  • 1. Beispiel: 2,5 g gebleichter Zellstoff in der Form eines Blattes wird mit Eisen-III-chloridlösung getränkt und antrocknen gelassen. Anschließend wird er von Hand in Stücke von etwa 3 cm × 3 cm zerrissen und mittels Dissolver in verdünnter Sodalösung aufgeschlagen. Anschließend wird die Faserdispersion mittels quadratischem Feinsieb von 20 cm Kantenlänge abgeschöpft, das Wasser abgepreßt und das erhaltene Papier bei 70°C getrocknet. Es werden etwa 3 g Papier erhalten, die 20% Eisenhydroxid (0,12 g) enthalten. Der Wirkstoff Eisen-III-hydroxid begünstigt die Abscheidung von gelösten Sulfiden und Schwermetallen.
    Das den Wirkstoff Eisen-III-hydroxid enthaltende Papier wird mittels 10 cm breiter Doppelwalzen-Schneidevorrichtung zu Filterpapierwolle zerschnitten, die aus 1 mm breiten Filterpapier-Streifen besteht. Die nunmehr erhaltenen Filterpapierwollstränge von 20 cm Länge werden mit der Papierschere auf Stränge von 10 cm Länge zugeschnitten.
    Etwa 10 g dieser Papierwollstränge werden von Hand gleichmäßig zusammengeknäuelt und in eine Kartusche von 10 cm Länge und 5 cm Innendurchmesser mit quadratischem Querschnitt entsprechend 50 cm3 wirksamem Festbettfilter-Volumen als Festbettfilter eingeführt. Die Kartusche wird auf beiden Seiten mit Edelstahldrahtgewebe mit 0,5 mm lichter Maschenweite verschlossen. Das derart erhaltene Festbettfilter wird eingesetzt zur Abscheidung von Blei und Arsen aus Wasser. Insgesamt werden 10 l Wasser mit 1 mg/l Schwefel als Natriumsulfid mit einer Durchsatzleistung von 10 Filtervolumen pro Stunde bis zum beginnenden Durchbruch durchgesetzt. Sulfid ist im Filtrat in einer Konzentration < 5 µg/l (Nachweisgrenze) vorhanden.
    Anschließend wird das Wasser aus dem Filterbett ablaufen gelassen und zur Regeneration des Filters 30 min lang Luft hindurchgeleitet.
    Der Filtrations-Regenerations-Zyklus kann etwa 20 mal wiederholt werden, bis die Filtrationskapazität auf unter 50% des Anfangswertes abgefallen ist.
  • 2. Vergleichsbeispiel: 2,5 g gebleichter Zellstoff in der Form eines Blattes wird von Hand in Stücke von etwa 3 cm × 3 cm zerrissen und mittels Dissolver in Wasser aufgeschlagen. Anschließend wird unter Rühren Eisen-III-chloridlösung hinzugefügt. Nach 5 min wird unter fortgesetztem Rühren mit Sodalösung auf pH 9 eingestellt, noch 5 min. ausreagieren gelassen und dann die Faserdispersion mittels quadratischem Feinsieb von 20 cm Kantenlänge abgeschöpft, das Wasser abgepreßt und das erhaltene Papier bei 70°C getrocknet. Es werden etwa 3 g Papier erhalten, die 20% Eisenhydroxid (0,12 g) enthalten. Der Wirkstoff Eisen-III-hydroxid begünstigt die Abscheidung von gelösten Sulfiden und Schwermetallen.
    Das den Wirkstoff Eisen-III-hydroxid enthaltende Papier wird mittels 10 cm breiter Doppelwalzen-Schneidevorrichtung zu Filterpapierwolle zerschnitten, die aus 1 mm breiten Filterpapier-Streifen besteht. Die nunmehr erhaltenen Filterpapierwollstränge von 20 cm Länge werden mit der Papierschere auf Stränge von 10 cm Länge zugeschnitten.
    Etwa 10 g dieser Papierwollstränge werden von Hand gleichmäßig zusammengeknäuelt und in eine Kartusche von 10 cm Länge und 5 cm Innendurchmesser mit quadratischem Querschnitt entsprechend 50 cm3 wirksamem Festbettfilter-Volumen als Festbettfilter eingeführt. Die Kartusche wird auf beiden Seiten mit Edelstahldrahtgewebe mit 0,5 mm lichter Maschenweite verschlossen. Das derart erhaltene Festbettfilter wird eingesetzt zur Abscheidung von Blei und Arsen aus Wasser. Insgesamt werden 10 l Wasser mit 1 mg/l Schwefel als Natriumsulfid mit einer Durchsatzleistung von 7 Filtervolumen pro Stunde bis zum beginnenden Durchbruch durchgesetzt. Sulfid ist im Filtrat in einer Konzentration < 5 µg/l (Nachweisgrenze) vorhanden.
    Anschließend wird das Wasser aus dem Filterbett ablaufen gelassen und zur Regeneration des Filters 30 min lang Luft hindurchgeleitet.
    Der Filtrations-Regenerations-Zyklus kann etwa 14 mal wiederholt werden, bis die Filtrationskapazität auf unter 50% des Anfangswertes abgefallen ist.
Bezüglich der Wirkstoffe, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf den Faserstoffen als Imprägnierungen fixieren lassen, gibt es praktisch keine Begrenzung. Stoffe, die die folgenden Stoffeigenschaften enthalten, lassen sich in der erfindungsgemäßen Art und Weise als Imprägnierung auf dem Faserstoff bzw. seinen Fasern aufbringen:
Alle Stoffe, die sich als Produkte einer chemischen Reaktion zwischen mindestens 2 Reaktionsteilnehmern und/oder einer physikalischen Reaktion niederschlagen lassen aus einem Medium, das mindestens in einem der Materiezustände aus den Gruppen vorliegt: Flüssige homogene Phasen, flüssige Emulsionen, flüssige Suspensionen, dichte Gasphasen, einfachen Gasphasen, feste Phasen.
Die in den o. g. Patentanmeldungen und Offenlegungsschriften genannten Wirkstoffe, hier noch einmal beispielhaft aufgezählt und ergänzt, werden bevorzugt als Imprägnierung auf die Fasern der Faserstoffe aufgetragen:
Organische Substanzen, darunter bevorzugt die Naturstoffe und ihre chemischen Modifikationen,
natürliche und künstliche Huminstoffe und ihre Salze,
in Wasser schwerlösliche oder unlösliche organische Säuren,
Polysaccharide und ihre Derivate einschließlich ihrer Salze,
Polynucleotide und ihre Salze,
Kartoffel- Mais- und Reisstärke
Nucleinsäuren und ihre salzartigen Verbindungen,
Lignine, Ligninabbauprodukte, Ligninsulfonsäuren sowie Salze der genannten Lignine
Gerbstoffe und ihre Salze,
organische und anorganische Ionenaustauscher,
Aktivkohle als Partikel oder Fasern, Ruß, und Fullerene
mit Stickstoff und/oder Schwermetallen aktivierte Kohlen und Ruße,
derivatisierte Aktivkohlen und Ruße
lipophile und oleophile Stoffe,
anorganische Sorbentien aus den Gruppen der Oxide, Sulfide, Selenide
anorganische Sorbentien aus den Gruppen der Schichtsilikate und Zeolithe
amalgamierbare Metalle,
zur Aufnahme von Wasserstoff fähige Platinmetalle,
organische Komplexbildner für anorganische Stoffe,
Silber und Silbersalze,
Platinmetalle und ihre Hydride,
Gold als Metallisierung, Kolloid und Blattgold,
Lanthanide, Actinide, ihre Salze und Verbindungen,
Schwermetalle, ihre Salze und Verbindungen,
Porphine und ihre Verbindungen,
schwerlösliche Hydroxide, Oxide und Mischoxide,
schwerlösliche Sulfide und Mischsulfide,
Flockmittel, quellfähige Polymere und Polyelektrolyte,
Alginsäure, Alginate und Chitosane,
Sauerstoff enthaltende Verbindungen des Eisens und des Mangans
photolytisch aktivierbare organische und anorganische Stoffe,
galvanisch oder chemisch gefällte Metallisierungen.
Mit den daraus hergestellten Papieren und papierähnlichen Fasermaterialien werden bevorzugt die im Folgenden genannten Stoffe und Elemente aus dem Wasser, aus wäßrigen Lösungen, aus flüssigen Stoffen zur Aufnahme in den menschlichen Körper oder auch - wenn auch wesentlich seltener in der Anwendung - aus der Luft und aus anderen Gasen abgeschieden: Viele dieser Verbindungen, Partikel und Stoffe werden bereits in den o. g. Patentanmeldungen und Offenlegungsschriften genannt. Im Folgenden werden Beispiele jener Zielstoffe gegeben, die auch mit den erfindungsgemäßen Papieren und Fasermaterialien in Wasser und Luft detektiert werden können:
Organische Stoffe, darunter lipophile Stoffe, Fettsäuren und ihre Salze, Phenole, aromatische Amine, stickstoffhaltige Heterocyclen, Alkaloide, Gerbstoffe, Huminstoffe, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, halogenorganische Verbindungen;
Anorganische Stoffe, darunter reduzierte Schwefelverbindungen, z. B. Schwefelwasserstoff, seine Salze und seine organischen Derivate (Mercaptane, Mercaptide, Disulfide), Schwefelkohlenstoff, Thiocyanate, oxidierte Schwefelverbindungen, z. B. Sulfate, Elemente, z. B. Radon, Quecksilber, Jod, Chlor und Brom, als Ionen und Komplexe vorliegende Metalle, Metalloide, und Nichtme 14714 00070 552 001000280000000200012000285911460300040 0002010003841 00004 14595talle z. B. Erdalkalien, Blei, Kupfer, Cadmium, Chrom, Quecksilber, Nickel, Arsen, Antimon, Wismut und Selen, Jodid, sowie auch Radionuklide und Edelmetalle, Kohlenmonoxid, Kohlenoxidsulfid.
Im Laufe der Untersuchungen zur Anwendung und Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Wirkstoffe enthaltenden Fasermaterialien, mit denen die hier dokumentierten Ergebnisse erzielt wurden, wurde überdies ihre besondere Eignung zur Sorption von organischen Verbindungen festgestellt. Darunter fallen vor allem Stoffe, wie
  • - carbocyclische und heterocyclische einkernige und mehrkernige Aromaten die mit Heterofunktionen wie -OH, -SH, -SeH, -NH2, -COOH substituiert sind, darunter z. B. die Gerbstoffe und die Huminstoffe,
  • - Amine und ihre substituierten Derivate,
  • - Imine und Nitrile,
  • - Diketone,
  • - stickstoffhaltige Heteroaromaten, wie z. B. Pyridin, Chinolin, Dibenzofuran, Phenantrolin, Acridin, Carbazol, Dihydroacridin, Azapyren, Iminophenanthren, Thebenidinon, Phenanthridon, Indolochinolin, Triazinderivate, stickstoffhaltige aromatische und nichtaromatische Heterocyclen, wie z. B. die Alkaloide und die Pyrrol- und Hydropyrrol-haltigen Heterocyclen
  • - Schwefel- oder Sauerstoff-haltige aromatische Heterocyclen, z. B. Benzoxanthen, Dibenzofuran, Xanthen, Dibenzothiophen, Dibenzodioxin.
Diese Stoffe werden bevorzugt mittels der erfindungsgemäß oder auch herkömmlich hergestellten Fasermaterialien aus wäßrigen und gasförmigen Medien entfernt, die schwermetallhaltige Wirkstoffe, insbesondere Eisen in Oxid- und/oder Hydroxidform, gebunden als Imprägnation, enthalten. Diese Wirksamkeit bezieht sich auch auf die Alkaloide, die bei Bedarf vorzugsweise aus deren wäßrigen Lösungen bei der Zubereitung und danach (Kaffee, Tee) und auch noch nach ihrer Aufnahme (Kautabak, Schnupftabak) entfernt werden können. Alkaloidhaltige Pflanzen werden als Grundlage für die Zubereitung von Genußmitteln geschätzt. Sie können jedoch abhängig machen und besitzen teilweise erhebliche Toxizität. So wird ihr Gehalt durch Maßnahmen wie z. B. Extraktion mit Lösungsmitteln oder überkritische Gasphasen gemindert. Dem Verbraucher ist es mit den erfindungsgemäßen Mitteln möglich, den Alkaloidgehalt durch reaktive Filtration oder Sorption zu reduzieren. In Frage kommen dafür alkaloidhaltige Zubereitungen bzw. Getränke aus den Pflanzenfamilien, zu denen insbesondere die Pflanzen Coffea arabica (Kaffee-Getränke), Thea sinensis, Camellia sinensis (Tee-Getränke), Theobroma cacao (Kakao-Getränke), Cola nitida und Cola acuminata (Cola-Getränke), Paullina cupana (Guarana-Getränke), Nicotiana tabacum (Tabak) und Cannabis sativa (Hanf) gehören, die für die Zubereitung von Getränken, Rauchwaren, Kauwaren und Schnupfwaren im Gebrauch sind.
Es wurde überraschend gefunden, daß auch die herkömmlichen in den oben genannten Veröffentlichungen beschriebenen mit derartigen Eisenverbindungen als Wirkstoffe ausgerüsteten Wirkstoff-haltigen Papiere die Eigenschaften der Alkaloidreduktion zeigen. Das gilt für Luft- und Wasserfilter enthaltend Partikeln, Fasern Fäden, Bänder und Textilien, die Eisenverbindungen enthalten zur Alkaloidreduktion im Filtrat bzw. in der filtrierten Luft. Das Gleiche gilt für Detektions- und Kollektionseinrichtungen enthaltend Partikeln und/oder Fasern, die Eisenverbindungen enthalten zur Bestimmung von Alkaloiden. Bezogen auf Fasern, Vliese und/oder Papiere und papierähnliche Materialien, Fäden, Bänder und Textilien, die Eisenverbindungen enthalten, gilt dies auch für für Detektions- und Kollektionseinrichtungen sowie Filtermaterialien für Reduktion, Analytik und Probenahme von stickstoffhaltigen Aromaten, insbesondere stickstoffhaltige Heterocyclen und Aromaten mit Stickstoffunktionen. Die für diese Anwendungszwecke eingesetzten Materialien und Zubereitungen sind neu.
Die Herstellung von Wirkstoffe enthaltenden Zubereitungen aus Pflanzenbestandteilen die frische und/oder vorbehandelte Pflanzenteile enthalten, die ausgewählt sind aus einer oder mehreren der alkaloidhaltigen Pflanzenfamilien können mit Wirkstoffkomponenten in gelöster oder fester Form versetzt werden. Es ist nicht unbedingt notwendig, daß der Wirkstoff in unlöslicher Form vorliegt, wenn es sich z. B. um Rauchwaren handelt. Vorzugsweise wird aber in hier mehrfach geschilderter Weise, das Eisen in der Zubereitung gefällt als Eisenhydroxid oder Eisenoxidhydrat oder als solche Partikel zugesetzt.
Ganz ähnlich verfahren werden kann mit den Tabakrauchfiltern. Diese können aus faserhaltigen und/oder partikelförmigen Bestandteilen zusammengesetzt sein. Hier ist die Wirkstoffkomponente vorzugsweise in fester Form enthalten. Dabei handelt es sich vorzugsweise ebenfalls um eine oder mehrere Verbindungen des dreiwertigen Eisens mit Sauerstoff, die vorzugsweise durch Fällung in feiner Verteilung auf die Faser gebracht wird.
Die Alkaloide lassen sich mittels der erfindungsgemäß oder auch herkömmlich hergestellten Fasermaterialien auch aus überwiegend gasförmigen und ggf. kondensierenden Phasen (Zigaretten und ähnliche Rauchwaren) entfernen und eignen sich daher vorzugsweise als faserhaltiges Filtermaterial für Zigaretten, Zigarettenspitzen und ähnliche Anwendungen, wie z. B. Wasserpfeifeneinsätze. Bei Zusatz zu den alkaloidhaltigen Substraten (z. B. Kaffeebohnen, Kaffeepulver, Instantkaffee, gemahlener Tabak, Tabak in Zigaretten, Zigarillos, Zigarren und sonstigen Rauchwaren, darunter auch Hanfprodukten, Zigarettenfiltern, Filtern an/in Rauchhilfen, wie z. B. in Pfeifen und Zigarettenspitzen, Kautabak und Schnupftabak) ist nicht in allen Fällen die Faserform das bevorzugte Substrat. Vorzugsweise als Zusätze zu Kaffeepulver, Instantkaffee, Kau- und Schnupftabak können gefällte, gemahlene oder geschrotene bis staubfeine partikuläre Sauerstoffverbindungen des dreiwertigen Eisens und Mangans, vorzugsweise Eisenhydroxid und/oder Eisenoxidhydrate genutzt werden. Diese können auch durch Mahlen des entsprechend imprägnierten Faserstoffs gewonnen werden. Sie können aber auch durch direkte Fällung mit oder ohne Partikelzusätze, Filtration, Trocknen des Filterrückstandes und Mahlen desselben gewonnen werden.
Eine besondere Variante der Erfindung ist es, die alkaloidhaltigen Pflanzenteile durch einen zwischengeschalteten Produktionsschritt bei ihrer Zubereitung, vorzugsweise vor der Trocknung (z. B. Teeblätter und -stengel, Tabakblätter, Cannabisblätter und -stengel) und vorzugsweise nach der Röstung (z. B. Kaffeebohnen) gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem vorzugsweise Eisenhaltigen Wirkstoff zu imprägnieren. Diese Maßnahme wirkt sich nicht negativ auf Geschmack und Bekömmlichkeit aus und mindert erheblich den Gehalt an flüchtigen und extrahierbaren Alkaloiden und Bitterstoffen in den daraus hergestellten festen, flüssigen und/oder gasförmigen Zubereitungen.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen wirkstoffhaltigen Fasermaterialien in Rauchgasfiltern, z. B. den Zigarettenfiltern, oder als erfindungsgemäße Tabakimprägnation mit einem oder mehreren Wirkstoffen hat über den Vorteil der Alkaloidbindung (hier das Nicotin) hinaus den Vorteil, daß auch die wegen ihrer hochgradigen Karzinogenität besonders gefährlichen Zigaretten-Rauchgas-Inhaltsstoffe, nämlich die aromatischen Amine, darunter insbesondere das β-Naphthylamin, das Cadmium sowie das radioaktive Polonium und im Zigarettenrauch abgereichert werden können.
Passivraucher können erheblich durch die Tabakrauch-Inhaltsstoffe betroffen sein. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Schutzmasken für Passivraucher hergestellt werden. Diese enthalten vorzugsweise sauerstoffhaltige Eisenverbindungen und aktive Kohlenstoffe als Wirksame Stoffe. In Ergänzung zu den bekannten Schutzmasken, wie sie z. B. gemäß der deutschen Patentanmeldung 199 50 980.8 hergestellt werden, eignen sich diese erfindungsgemäßen Masken ebenfalls hervorragend zur Abscheidung der Schadstoffe aus verkehrsbedingten Rauchgasimmissionen. Die an urbanen und verkehrsreichen Lokalitäten vorkommenden Immissionen gehen weit über das Schadstoffspektrum des Tabakrauchs hinaus. Hier treten zusätzlich die kanzerogenen Komponenten der Nitroaromaten und Nitrokresole (Dieselelrauchgas und Smog), des Peroxyacetylnitrats (Smog), der Stickoxide (NO und NO2 aus Rauchgasen und Smog), des Ozons (Smog), der Halogen-organischen Verbindungen (aus Rauchgasen und Smog), der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (aus Rauchgasen), des Antimons (aus den Reibbelags-Emissionen des Bremsen und Kupplungen), des Bleis (aus Rauchgasen), des Zinks (aus Reifenabrieb) und des Rußes (aus Dieselelrauchgas und Reifenabrieb) hinzu.
Diesem Wirkungsspektrum entsprechend lassen sich die erfindungsgemäßen wirkstoffhaltigen Papiere nicht nur zum direkten Personenschutz einsetzen, sondern allgemein für Filter in Kraftfahrzeugen, häuslichen, gewerblichen und technischen Einrichtungen zur Luft- und Gasfiltration mit Anwendungsbereichen wie sie z. B. näher in der deutschen Patentanmeldung 199 50 980.8 beschrieben werden.
Viele der oben genannten Stoffe und Stoffgruppen, die aus Wasser und Luft mit den erfindungsgemäßen Fasermaterialien entfernt werden können, sind bereits in den genannten Patentanmeldungen genannt. Im Übrigen lassen sich mit den erfindungsgemäßen Fasermaterialien Zielstoffe, die dort bereits genannt sind und hier nur als Stoffklasse benannt werden ebenfalls mit den erfindungsgemäßen Fasermaterialien entfernen.
Besonders wirkungsvoll lassen sich die erfindungsgemäßen Fasermaterialien in der Grundwasserreinigung einsetzen, wenn sie als sog. "Reaktive Wand" eingesetzt werden, wie dies bereits in den oben genannten Veröffentlichungen für ähnliche Sorptionsmittel beschrieben worden ist. Im Rahmen dieser Erfindung wurde nun neu gefunden, daß sich die erfindungsgemäßen Sorptionsmittel und die bereits bekannten Sorptionsmittel auf Papierbasis besonders gut zur Bindung von ein- und mehrkernigen Phenolen, ein- und mehrkernigen Phenolcarbonsäuren und organischen Stickstoffderivaten, darunter besonders bevorzugt zur Bindung der aromatischen ein- und mehrkernigen Heterocyclen und die aromatischen ein- und mehrkernigen Amine, eignen.
Unter Nutzung ihres Herstellungsprozesses als Wasserreinigungsverfahren lassen sich ebenso viele Stoffe aus dem zu reinigenden Wasser entfernen. Neben den oben genannten Stoffklassen, die mit den erfindungsgemäßen Papieren und Fasermaterialien aus dem Wasser entfernt werden können, lassen sich hiernach auch die ungelösten Stoffe aus dem Wasser entfernen, wie z. B. Kolloide, lebende Zelten, Partikel, emulgierte Öle und Fette.
Neben den genannten Verfahren zur Wasserreinigung lassen sich die erfindungsgemäßen Fasermaterialien als Mittel für sog. Passivsammler zur Detektion von Wasserinhaltsstoffen, Milieuparametern, Wasserströmungsparametern und Wasserfließrichtung nutzen; aber auch zur kontinuierlichen Probenahme von gasförmigen, flüssigen, Staub und/oder stückiges Material enthaltenden Produkten, Wirtschaftsgütern und Rohstoffen. Derartige Anwendungen werden in der deutschen Patentanmeldung 199 47 63 5.7 detailliert beschrieben. Hierbei wird die Reaktivität der Wirkstoffe als Sorbenten oder Desorbenten zur Detektion der Zielstoffe genutzt. Im Folgenden werden Beispiele jener Zielstoffe gegeben, die auch mit den erfindungsgemäßen Papieren und Fasermaterialien in Wasser und Luft detektiert werden können:
Organische Stoffe, darunter lipophile Stoffe, Fettsäuren und ihre Salze, Phenole, aromatische Amine, stickstoffhaltige Heterocyclen, Alkaloide, Gerbstoffe, Huminstoffe, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, halogenorganische Verbindungen;
Anorganische Stoffe, darunter reduzierte Schwefelverbindungen, z. B. Schwefelwasserstoff, seine Salze und seine organischen Derivate (Mercaptane, Mercaptide, Disulfide), Schwefelkohlenstoff, Thiocyanate, oxidierte Schwefelverbindungen, z. B. Sulfate, Elemente, z. B. Radon, Quecksilber, Jod, Chlor und Brom, als Ionen und Komplexe vorliegende Metalle, Metalloide, und Nichtmetalle z. B. Erdalkalien, Aluminium, Blei, Kupfer, Cadmium, Chrom, Quecksilber, Nickel, Arsen, Antimon, Wismut und Selen, Jodid, sowie auch Radionuklide und Edelmetalle.
Überdies wurde die besondere Eignung der erfindungsgemäßen Papiere und papierähnlichen Substanzen zur Sorption und damit Detektion von an und für sich polaren organischen Verbindungen mittels Schwermetallverbindungen, insbesondere den sauerstoffhaltigen Eisenverbindungen als Wirkstoffe festgestellt, die sich weniger gut von den bekannten Sorbentien wie Aktivkohle binden lassen. Darunter fallen vor allem Stoffe, wie
  • - carbocyclische und heterocyclische einkernige und mehrkernige Aromaten die mit Heterofunktionen wie -OH, -SH, -SeH, -NH2, -COOH substituiert sind, darunter z. B. die Gerbstoffe und die Huminstoffe,
  • - Amine und ihre substituierten Derivate,
  • - Imine und Nitrile,
  • - Diketone,
  • - stickstoffhaltige Heteroaromaten, wie z. B. Pyridin, Chinolin, Dibenzofuran, Phenantrolin, Acridin, Carbazol, Dihydroacridin, Azapyren, Iminophenanthren, Thebenidinon, Phenanthridon, Indolochinolin, Triazinderivate,
  • - stickstoffhaltige aromatische und nichtaromatische Heterocyclen, wie z. B. die Alkaloide und die Pyrrol- und Hydropyrrol-haltigen Heterocyclen
  • - Schwefel- oder Sauerstoff-haltige aromatische Heterocyclen, z. B. Benzoxanthen, Dibenzofuran, Xanthen, Dibenzothiophen.
Es wurde überraschend gefunden, daß auch die herkömmlichen in den oben genannten Veröffentlichungen beschriebenen mit derartigen Eisenverbindungen als Wirkstoffe ausgerüsteten Wirkstoff-haltigen Papiere diese Eigenschaften haben.
Eine Reihe der hier genannten Stoffe und Stoffgruppen sind bereits in den genannten Patentanmeldungen genannt. Im Übrigen lassen sich mit den erfindungsgemäßen Fasermaterialien, die dort bereits genannten und hier nur als Stoffklasse benannten Zielstoffe ebenfalls mit den erfindungsgemäßen Fasermaterialien detektieren.
Mit Eisenverbindungen imprägnierte Pflanzenteile oder mit eisenhaltigen Faserstoffen und/oder Partikeln versetzte Pflanzenteile oder diese enthaltende Zubereitungen zur Retardierung der darin enthaltenen Alkaloide werden hier erstmals beschrieben.

Claims (40)

1. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende zubereitete Pflanzenbestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung mindestens nach einer der beiden Verfahrensvarianten a) und b) durchgeführt wird und wobei die Verfahrensvariante
  • a) dadurch gekennzeichnet ist, daß die Prozeßfolge zu ihrer Herstellung nicht komplett in den herkömmlichen Herstellungsprozeß von Papier oder papierähnlichem Fasermaterial oder zubereiteten Pflanzenbestandteilen integriert ist,
    daß in der Prozeßfolge zu ihrer Herstellung keine bereits fertig hergestellten Papiere mit Wirkstoffen beladen werden,
    daß die Prozeßfolge zu ihrer Herstellung mindestens eine Prozeßstufe enthält, in der ein Wirkstoffprecursor aus einem fluiden Medium auf Fasern und/oder alkaloidhaltigen Pflanzenteilen aufgetragen wird und/oder auf diesen angelagert wird und/oder in diesen angelagert wird und
    daß die Prozeßfolge zu ihrer Herstellung durchgeführt wird nach einer oder mehrerer Untervarianten aus der Untervariantengruppe I bis V, wobei
    die Herstellung nach Untervariante I komplett oder zum Teil in einem der herkömmlichen Papierherstellung vorgelagerten oder vollkommen unabhängig von der herkömmlichen Papierproduktion betriebenen Prozeßfolge bei der Herstellung von Faserstoffen, insbesondere den Zellstoffen, den Holzschliffprodukten, den Kunstfaserprodukten Kohlefaser, Glasfaser, Kunstharzfaser aus natürlichen und/oder künstlichen faserhaltigen Stoffquellen und/oder Recyclingprodukten insbesondere Holz, Stein, Glas, Kunstharz, Bitumen, Pech, Altglas und Altpapier durchgeführt wird;
    die Herstellung nach Untervariante II zum Teil in einer der Papierherstellung vorgelagerten Prozeßfolge zur Herstellung von Papier oder papierähnlichem Fasermaterial, dessen Herstellung überwiegend oder zumindest teilweise zum Zweck der Wasserbehandlung insbesondere der Wasserreinigung durchgeführt wird;
    die Herstellung nach Untervariante III in einem der herkömmlichen Papierherstellung vorgelagerten oder vollkommen unabhängig von der herkömmlichen Papierproduktion betriebenen Prozeß aus Faserstoffen, insbesondere den Zellstoffen, den Holzschliffprodukten, den Kunstfaserprodukten Kohlefaser, Glasfaser, Kunstharzfaser aus natürlichen und/oder künstlichen faserhaltigen Stoffquellen und/oder Recyclingprodukten insbesondere Holz, Stein, Glas, Kunstharz, Bitumen, Pech, Altglas und Altpapier als Stoffquellen für Fasern, wobei dieser Prozeß zusätzlich dann durch mindestens eine mechanische Entwässerungsstufe nach dem Auftrag und/oder der Anlagerung des Wirkstoffprecursors ergänzt ist, wenn der Wirkstoffprecursor aus einem flüssigen Medium auf die Fasern aufgetragen und/oder auf und/oder in diesen angelagert worden ist, durchgeführt wird;
    die Herstellung nach Untervariante IV komplett oder zum Teil in einem in die Zubereitung oder Herstellung von alkaloidhaltigen Genußmitteln und/oder Rauchgasfiltern für den Rauchgenuß integrierten, zwischengeschalteten und nachgeschalteten Prozeßschritt durchgeführt wird;
    die Herstellung nach Untervariante V in einem für die Herstellung häuslicher, gewerblicher oder technischer Luft- und Gasfilter oder Schutzmasken für den Personenschutz vorgeschalteten Prozeßschritt durchgeführt wird;
und daß die Verfahrensvariante
  • a) dadurch gekennzeichnet ist, daß die Prozeßfolge zu ihrer Herstellung komplett oder zum Teil oder nicht in den Herstellungsprozeß von Papier oder papierähnlichem Fasermaterial integriert ist oder komplett oder zum Teil oder nicht in den Herstellungsprozeß eines Faserstoffes integriert ist;
    daß in der Prozeßfolge zu ihrer Herstellung keine bereits fertig hergestellten Papiere mit Wirkstoffen beladen werden,
    daß die Prozeßfolge zu ihrer Herstellung mindestens eine Prozeßstufe enthält, in der ein Wirkstoffprecursor aus einem fluiden Medium auf Fasern und/oder alkaloidhaltigen Pflanzenteilen aufgetragen wird und/oder auf diesen angelagert wird und/oder in diesen angelagert wird und
    daß die Prozeßfolge zu ihrer Herstellung durchgeführt wird nach der Untervariante VI, wobei
    die Herstellung nach Untervariante VI dadurch gekennzeichnet ist, daß seine Herstellung eine Prozeßstufe enthält, in der in einem flüssigen und/oder gasförmigen Reaktionsmedium mindestens zwei Faserstoffe miteinander zur Reaktion gebracht werden, die mit unterschiedlichen Wirkstoffprecursoren imprägniert sind, wobei der Unterschied der Wirkstoffprecursoren dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwischen den Wirkstoffprecursoren ablaufende Reaktion die Bildung des Wirkstoffs zur Folge hat.
2. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende zubereitete Pflanzenbestandteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß darin Naturfasern enthalten sind, die mit Wirkstoff und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind.
3. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende zubereitete Pflanzenbestandteile nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß darin eine oder mehrere Naturfaser-Bestandteile enthalten sind, die mit Wirkstoff und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind aus den Gruppen der Zeltstoffe, Halbzellstoffe, Strohzellstoffe, Reisstrohzellstoffe, Bambuszellstoffe und Bambusfasern, Baumwollzellstoffe, Espartozellstoffe, Bagassezellstoffe, Zellstoffe enthaltend Fasern aus Sisal, Flachs, Nessel, Baumwolle, Jute, Ramie, Hanf, Hochausbeutezellstoffe, Bisulfitzellstoffe, Neutralsulfit-Strohstoffe, Holzschliffe, gebleichte Holzschliffe, Braunschliffe, Chemischer Holzschliffe, Weißschliffe, Defibratorschliffe, Libby, Calciumalginatfaser-haltige Zellstoffe oder auch im Recycling aus Papieren, Pappen, Zellstoffen, Textilien und Papiersäcken gewonnene Faserstoffe.
4. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende zubereitete Pflanzenbestandteile nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es künstliche Fasern enthält, die mit Wirkstoff und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind.
5. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende zubereitete Pflanzenbestandteile nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es künstliche Fasern enthält, die mit Wirkstoff und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind aus den Gruppen der Kohlenstoffasern, Glasfasern, Kunstharzfasern.
6. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende zubereitete Pflanzenbestandteile nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind, die ausgewählt sind aus einer oder mehreren der Stoffgruppen der Stoffe, die sich als Produkte einer chemischen Reaktion zwischen mindestens 2 Reaktionsteilnehmern und/oder einer physikalischen Reaktion niederschlagen lassen aus einem Medium, das mindestens in einem der Materiezustände aus den Gruppen vorliegt: Flüssige homogene Phasen, flüssige Emulsionen, flüssige Suspensionen, dichte Gasphasen, einfachen Gasphasen, feste Phasen.
7. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende zubereitete Pflanzenbestandteile nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es künstliche Fasern enthält, die ausgewählt sind aus einer oder mehreren der Stoffgruppen
organische Substanzen, darunter bevorzugt die Naturstoffe und ihre chemischen Modifikationen,
natürliche und künstliche Huminstoffe und ihre Salze,
in Wasser schwerlösliche oder unlösliche organische Säuren,
Polysaccharide und ihre Derivate einschließlich ihrer Salze,
Polynucleotide und ihre Salze,
Kartoffel- Mais- und Reisstärke,
Nucleinsäuren und ihre salzartigen Verbindungen,
Lignine, Ligninabbauprodukte, Ligninsulfonsäuren sowie Salze der genannten Lignine Gerbstoffe und ihre Salze,
organische und anorganische Ionenaustauscher,
Aktivkohle als Partikel oder Fasern, Ruß, und Fullerene mit Stickstoff und/oder Schwermetallen aktivierte Kohlen und Ruße,
derivatisierte Aktivkohlen und Ruße
lipophile und oleophile Stoffe,
anorganische Sorbentien aus den Gruppen der Oxide, Sulfide, Selenide
anorganische Sorbentien aus den Gruppen der Schichtsilikate und Zeolithe
amalgamierbare Metalle,
zur Aufnahme von Wasserstoff fähige Platinmetalle,
organische Komplexbildner für anorganische Stoffe,
Silber und Silbersalze,
Platinmetalle und ihre Hydride,
Gold als Metallisierung, Kolloid und Blattgold,
Lanthanide, Actinide, ihre Salze und Verbindungen,
Schwermetalle, ihre Salze und Verbindungen,
Porphine und ihre Verbindungen,
schwerlösliche Hydroxide, Oxide und Mischoxide,
schwerlösliche Sulfide und Mischsulfide,
Flockmittel, quellfähige Polymere und Polyelektrolyte,
Alginsäure, Alginate und Chitosane,
photolytisch aktivierbare organische und anorganische Stoffe,
galvanisch oder chemisch gefällte Metallisierungen
Sauerstoff enthaltende Verbindungen von Eisen und Mangan.
8. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial und Verfahren zu seiner Herstellung aus Faserstoffen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung eine Prozeßstufe enthält, in der in einem flüssigen und/oder gasförmigen Reaktionsmedium mindestens zwei Faserstoffe miteinander zur Reaktion gebracht werden, die mit unterschiedlichen Wirkstoffprecursoren imprägniert sind, wobei der Unterschied der Wirkstoffprecursoren dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwischen den Wirkstoffprecursoren ablaufende Reaktion die Bildung des Wirkstoffs zur Folge hat und daß die Wirkstoffprecursoren ähnliche oder gleiche Löslichkeit bzw. ähnlichen oder gleichen Dampfdruck in dem Reaktionsmedium besitzen.
9. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial und Verfahren zu seiner Herstellung aus Faserstoffen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung eine Prozeßstufe enthält, in der in einem flüssigen und/oder gasförmigen Reaktionsmedium mindestens zwei Faserstoffe miteinander zur Reaktion gebracht werden, die mit unterschiedlichen Wirkstoffprecursoren imprägniert sind, wobei der Unterschied der Wirkstoffprecursoren dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwischen den Wirkstoffprecursoren ablaufende Reaktion die Bildung des Wirkstoffs zur Folge hat und daß die Wirkstoffprecursoren unterschiedliche Löslichkeit bzw. unterschiedlichen Dampfdruck in dem Reaktionsmedium besitzen.
10. Wirkstoffe enthaltende Zubereitung aus Pflanzenbestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Pflanzenteile enthält, die ausgewählt sind aus einer oder mehreren der alkaloidhaltigen Pflanzenfamilien und daß sie eine Wirkstoffkomponente enthält, die eine oder mehrere Verbindungen des Eisens und/oder Mangans enthält.
11. Wirkstoffe enthaltende Zubereitung aus Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es Pflanzenteile enthält, die ausgewählt sind aus einer oder mehreren der alkaloidhaltigen Pflanzen aus den Pflanzenfamilien, zu denen insbesondere die Pflanzen Coffea arabica (Kaffee-Getränke), Thea sinensis, Camellia sinensis (Tee-Getränke), Theobroma cacao (Kakao-Getränke), Cola nitida und Cola acuminata (Cola-Getränke), Paullina cupana (Guarana-Getränke), Nicotiana tabacum (Tabak) und Cannabis sativa (Hanf) gehören, die für die Zubereitung von Getränken, Rauchwaren, Kauwaren und Schnupfwaren verwendet werden.
12. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltende Partikel, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern und/oder Partikel enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursoren enthaltend Eisen in einer oder mehrerer Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Verminderung ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der Alkaloide.
13. Wirkstoffe enthaltendes Papier oder Wirkstoffe enthaltendes papierähnliches Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden Partikel, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern und/oder Partikel enthält nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen und/oder Mangan in einer oder mehreren Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Tabakrauchgasen zur Verminderung seines Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der Alkaloide, des Cadmiums, der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, und des β-Naphthylamins in der Form eines Filters für Zigaretten, und in der Form eines Wechselfilters für Pfeifen, Zigarettenspitzen und Zigarrenspitzen.
14. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung ganz oder teilweise mittels der Faserstoff-Produktionsanlagen geschieht.
15. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung ganz oder teilweise mittels einer oder mehrerer der Zellstoff-, Holzschliff-, Glasfaser-, Kohlefaser- und Aktivkohlefaser-Produktionsanlagen geschieht.
16. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung durch Imprägnierung des bei der Zellstoff-, Holzschliff-, Glasfaser-, Kohlefaser- und Aktivkohlefaser-Produktion anfallenden bahnenförmigen, bogenförmigen oder flockenförmigen Faserstoffs geschieht.
17. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung durch Imprägnierung des bei der Faserstoff-Produktion anfallenden bahnenförmigen, bogenförmigen oder flockenförmigen Faserstoffs ohne weitere Zwischenschaltung der für die maschinelle Papierherstellung geeigneten Einrichtung geschieht.
18. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung durch Imprägnierung des bei der Faserstoff-Produktion anfallenden bahnenförmigen, bogenförmigen oder flockenförmigen Faserstoffs durch mindestens ein Prozeßschritt zur Entwässerung außerhalb der für die maschinelle Papierherstellung geeigneten Einrichtung vorgenommen ergänzt wird.
19. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung durch Imprägnierung des bei der Zellstoff-, Holzschliff-, Glasfaser-, Kohlefaser- und Aktivkohlefaser-Produktion anfallenden bahnenförmigen, bogenförmigen oder flockenförmigen Faserstoffs durch mindestens ein Prozeßschritt zur Entwässerung durch einen oder mehrere der Prozeßschritte Absaugen, Verdampfen, Zentrifugieren außerhalb der für die maschinelle Papierherstellung geeigneten Einrichtung ergänzt wird.
20. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen zum Zweck der Wasserbehandlung im Produktionsprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung durch Imprägnierung des bei der Zellstoff-, Holzschliff-, Glasfaser-, Kohlefaser- und Aktivkohlefaser-Produktion anfallenden bahnenförmigen, bogenförmigen oder flockenförmigen Faserstoffe durch mindestens einen Prozeßschritt zur Entwässerung außerhalb der für die maschinelle Papierherstellung geeigneten Einrichtung ergänzt wird.
21. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoffen zum Zweck der Wasserbehandlung im Produktionsprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung durch Imprägnierung des bei der Zellstoff-, Holzschliff-, Glasfaser-, Kohlefaser- und Aktivkohlefaser-Produktion anfallenden bahnenförmigen, bogenförmigen oder flockenförmigen Faserstoffs durch mindestens einen Verfahrensschritt der Entwässerung mit einem oder mehreren der Prozeßschritte Absaugen, Verdampfen, Zentrifugieren ergänzt wird.
22. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 aus Faserstoff der mit Wirkstoff und/oder Wirkstoff-Precursor beladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff in einer oder mehrerer der Zustandsformen trockene oder feuchte Faserstoff-Bahnen, trockene oder feuchte Faserstoffblätter, trockene oder feuchte Faserstoffflocken, und feuchter Faserstoff auf dem Siebband einer Faserstoffproduktion nach der Wasserwäsche, während und/oder nach der Faserstoffabrikation mit Wirkstoff-Precursor-Lösung getränkt wird und/oder einer Wirkstoff-Fällungsreaktion unterzogen wird.
23. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 aus Faserstoff und/oder Pflanzenmaterial die mit Wirkstoff und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff eine galvanische oder durch chemische Fällung aufgetragene Metallschicht ist.
24. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 aus Faserstoff und/oder Pflanzenmaterial die mit Wirkstoff-Precursor beladen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Wirkstoff-Fällungsreaktion im Holländer des Papierproduktionsprozesses vorgenommen wird.
25. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltenden Zubereitungen aus Pflanzenbestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß sie frische und/oder vorbehandelte Pflanzenteile enthält, die ausgewählt sind aus einer oder mehreren der alkaloidhaltigen Pflanzenfamilien und daß sie eine Wirkstoffkomponente in gelöster oder fester Form enthält, die eine oder mehrere Verbindungen des Eisens enthält.
26. Verfahren zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltenden Tabakrauchfiltern aus faserhaltigen und/oder partikelförmigen Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Wirkstoffkomponente in gelöster oder fester Form enthalten, die eine oder mehrere Verbindungen des Eisens enthält.
27. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung eine Prozeßstufe enthält, in der in einem flüssigen und/oder gasförmigen Reaktionsmedium mindestens zwei Faserstoffe miteinander zur Reaktion gebracht werden, die mit unterschiedlichen Wirkstoffprecursoren imprägniert sind, wobei der Unterschied der Wirkstoffprecursoren dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwischen den Wirkstoffprecursoren ablaufende Reaktion die Bildung des Wirkstoffs zur Folge hat, zu einer oder mehrerer der Anwendungen Gas- und Wasserbehandlung, zur Getränke-Behandlung, als Genußmittelzusatz, als Luftfilter, als Rauchgasfilter, als Gesichtsmaske für den Personenschutz, als Detektionsmittel, als Probenahmemittel und als Emissionsquelle.
28. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Faserstoff nach Anspruch 1 bis 27, der dadurch gekennzeichnet ist daß seine Herstellung eine Prozeßstufe enthält, in der in einem flüssigen und/oder gasförmigen Reaktionsmedium mindestens zwei Faserstoffe miteinander zur Reaktion gebracht werden, die mit unterschiedlichen Wirkstoffprecursoren imprägniert sind, wobei der Unterschied der Wirkstoffprecursoren dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwischen den Wirkstoffprecursoren ablaufende Reaktion die Bildung des Wirkstoffs zur Folge hat, zur Herstellung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial nach Anspruch 1 zum Zweck der Wasserbehandlung.
29. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen.
30. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichem Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor beladen sind zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Verminderung ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der
organischen Stoffe, darunter lipophile Stoffe, Fettsäuren und ihre Salze, Phenole, aromatische Amine, stickstoffhaltige Heterocyclen, Alkaloide, Gerbstoffe, Huminstoffe, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, halogenorganische Verbindungen und der
anorganischen Stoffe, darunter reduzierte Schwefelverbindungen, z. B. Schwefelwasserstoff, seine Salze und seine organischen Derivate (Mercaptane, Mercaptide, Disulfide), Schwefelkohlenstoff, Thiocyanate, oxidierte Schwefelverbindungen, z. B. Sulfate, Elemente, z. B. Radon, Quecksilber, Jod, Chlor und Brom, Als Ionen und Komplexe vorliegende Metalle, Metalloide, und Nichtmetalle z. B. Erdalkalien, Aluminium, Blei, Kupfer, Cadmium, Chrom, Quecksilber, Nickel, Arsen, Antimon, Wismut und Selen, Jodid, sowie auch Radionuklide und Edelmetalle.
31. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehrerer Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Verminderung ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der
  • - carbocyclischen und heterocyclischen einkernigen und mehrkernigen Aromaten die mit Heterofunktionen wie -OH, -SH, -SeH, -NH2, -COOH substituiert sind, darunter z. B. die Gerbstoffe, die Fulvinstoffe und die Huminstoffe,
  • - Amine und ihre substituierten Derivate,
  • - Imine und Nitrile,
  • - Diketone,
  • - stickstoffhaltigen Heteroaromaten, wie z. B. Pyridin, Chinolin, Dibenzofuran, Phenantrolin, Acridin, Carbazol, Dihydroacridin, Azapyren, Iminophenanthren, Thebenidinon, Phenanthridon, Indolochinolin, Triazinderivate,
  • - stickstoffhaltigen aromatischen und nichtaromatischen Heterocyclen, wie z. B. die Alkaloide und die Pyrrol- und Hydropyrrol-haltigen Heterocyclen
  • - Schwefel- oder Sauerstoff-haltigen aromatischen Heterocyclen, z. B. Benzoxanthen, Dibenzofuran, Xanthen, Dibenzothiophen.
32. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen oder Wirkstoffe enthaltenden Partikeln nach Anspruch 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern und/oder Partikeln enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursoren enthaltend Eisen in einer oder mehrerer Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Verminderung ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus der Stoffgruppe der Alkaloide.
33. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen oder Wirkstoffe enthaltenden Partikeln nach Anspruch 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehreren Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Tabakrauchgasen zur Verminderung ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der Alkaloide, des Cadmiums, der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, und des β-Naphthylamins in der Form eines Filters für Zigaretten, und in der Form eines Wechselfilters für Pfeifen, Zigarettenspitzen und Zigarrenspitzen.
34. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen oder Wirkstoffe enthaltenden Partikeln nach Anspruch 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehrerer Bindungsformen und einen oder mehrere aktive Kohlenstoffe beladen sind, zur Behandlung von Tabakrauchgasen und zur Verminderung ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der Alkaloide, des Cadmiums, der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, und des β-Naphthylamins Nitroaromaten und Nitrokresole (Dieselelrauchgas und Smog), des Peroxyacetylnitrats, der Stickoxide, des Ozons, der Halogen-organischen Verbindungen, der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, des Antimons, des Bleis, des Zinks und des Rußes als Personenschutzfilter für Passivraucher und exponierte Personen in urbanen verkehrsemissions- und smogbelasteten Gebieten in der Form einer Personenschutzmaske zur Filtration der Atemluft.
35. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen oder Wirkstoffe enthaltenden Partikeln nach Anspruch 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehrerer Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten zur Verminderung ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der Gerbstoffe, der Fulvinstoffe und der Huminstoffe.
36. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen oder Wirkstoffe enthaltenden Partikeln nach Anspruch 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehrerer Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Detektion und oder Speicherung ihres Gehaltes von einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der Gerbstoffe, der Fulvinstoffe und der Huminstoffe.
37. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehreren Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Detektion ihres Gehaltes von einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der Alkaloide.
38. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehreren Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Detektion ihres Gehaltes an einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der
organischen Stoffe, darunter lipophile Stoffe, Fettsäuren und ihre Salze, Phenole, aromatische Amine, stickstoffhaltige Heterocyclen, Alkaloide, Gerbstoffe, Huminstoffe, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, halogenorganische Verbindungen und der
anorganischen Stoffe, darunter reduzierte Schwefelverbindungen, z. B. Schwefelwasserstoff, seine Salze und seine organischen Derivate (Mercaptane, Mercaptide, Disulfide), Schwefelkohlenstoff, Thiocyanate, oxidierte Schwefelverbindungen, z. B. Sulfate, Elemente, z. B. Radon, Quecksilber, Jod, Chlor und Brom. Als Ionen und Komplexe vorliegende Metalle, Metalloide, und Nichtmetalle z. B. Erdalkalien, Aluminium, Blei, Kupfer, Cadmium, Chrom, Quecksilber, Nickel, Arsen, Antimon, Wismut und Selen, Jodid, sowie auch Radionuklide und Edelmetalle.
39. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor enthaltend Eisen in einer oder mehreren Bindungsformen beladen sind, zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Detektion ihres Gehaltes von einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der
  • - carbocyclischen und heterocyclischen einkernigen und mehrkernigen Aromaten die mit Heterofunktionen wie -OH, -SH, -SeH, -NH2, -COOH substituiert sind, darunter z. B. die Gerbstoffe und die Huminstoffe,
  • - Amine und ihre substituierten Derivate,
  • - Imine und Nitrile,
  • - Diketone,
  • - stickstoffhaltigen Heteroaromaten, wie z. B. Pyridin, Chinolin, Dibenzofuran, Phenantrolin, Acridin, Carbazol, Dihydroacridin, Azapyren, Iminophenanthren, Thebenidinon, Phenanthridon, Indolochinolin, Triazinderivate,
  • - stickstoffhaltigen aromatischen und nichtaromatischen Heterocyclen, wie z. B. die Alkaloide und die Pyrrol- und Hydropyrrol-haltigen Heterocyclen
  • - Schwefel- oder Sauerstoff-haltigen aromatischen Heterocyclen, z. B. Benzoxanthen, Dibenzofuran, Xanthen, Dibenzothiophen.
40. Anwendung von Wirkstoffe enthaltendem Papier oder Wirkstoffe enthaltendem papierähnlichen Fasermaterial oder Wirkstoffe enthaltenden zubereiteten Pflanzenbestandteilen nach Anspruch 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern enthält, die mit einem oder mehreren Wirkstoffen und/oder Wirkstoff-Precursor in einer oder mehrerer Bindungsformen beladen sind zur Behandlung von Flüssigkeiten und/oder Gasen zur Detektion ihres Gehaltes von einem oder mehreren der Stoffe aus den Stoffgruppen der
organischen Stoffe, darunter lipophile Stoffe, Fettsäuren und ihre Salze, Phenole, aromatische Amine, stickstoffhaltige Heterocyclen, Alkaloide, Gerbstoffe, Huminstoffe, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, halogenorganische Verbindungen und der
anorganischen Stoffe, darunter reduzierte Schwefelverbindungen, z. B. Schwefelwasserstoff, seine Salze und seine organischen Derivate (Mercaptane, Mercaptide, Disulfide), Schwefelkohlenstoff, Thiocyanate, oxidierte Schwefelverbindungen, z. B. Sulfate, Elemente, z. B. Radon, Quecksilber, Jod, Chlor und Brom. Als Ionen und Komplexe vorliegende Metalle, Metalloide, und Nichtmetalle z. B. Erdalkalien, Aluminium, Blei, Kupfer, Cadmium, Chrom, Quecksilber, Nickel, Arsen, Antimon, Wismut und Selen, Jodid, sowie auch Radionuklide und Edelmetalle.
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