DE10158970A1 - Verfahren zum Entfernen oxidierbarer Stoffe aus einem Luftstrom sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Entfernen oxidierbarer Stoffe aus einem Luftstrom sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Entfernen oxidierbarer Stoffe aus einem Luftstrom, insbesondere aus der Kabinenluft von Flugzeugen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Mittel (3a, 3b, 4; 12) zum Erzeugen von Oxidationsmitteln vorgesehen sind, wobei die Oxidationsmittel zur Regeneration des Adsorbermittels (5; 6) auf die durch das Adsorbermittel (5; 6) adsorbierten Stoffe einwirken und diese oxidativ abbauen, wobei die entstehenden Reaktionsprodukte ein vermindertes Adsorptionsvermögen aufweisen, so dass sie aus dem Adsorbermittel (5; 6) entfernt werden können.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen oxidierbarer Stoffe aus einem Luftstrom, insbesondere aus der Kabinenluft in Flugzeugen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Es ist bekannt, dass zur Luftaufbereitung ein zu reinigender Luftstrom z. B. durch einen Adsorber geleitet wird. Der Adsorber adsorbiert die in dem Luftstrom enthaltenen Schadstoffe bis zu einem gewissen Sättigungsgrad. Ist die Sättigung erreicht, kann der Adsorber keine weiteren Schadstoffe aus dem zu reinigenden Luftstrom aufnehmen, so dass der Reinigungsgrad deutlich abnimmt. Um den Adsorptionsvorgang weiter aufrechtzuhalten, ist eine Regeneration des Adsorbers erforderlich. Die derzeitigen Technologien zur Regeneration des Adsorbers umfassen bekanntlich die thermische Desorption, die Verdrängungsdesorption (z. B. mittels Wasserdampf), sowie die Mikrowellendesorption.
  • Die thermische Desorption erfolgt durch gezieltes Aufheizen des Adsorbers. Dies hat jedoch den Nachteil, dass ein hoher Energieaufwand nötig ist, um die erforderlichen hohen Desorptionstemperaturen zu erreichen. Zudem hat die thermische Desorption ein starkes Erwärmen des Adsorbers zur Folge, was wiederum einen negativen Einfluss auf dessen Lebensdauer haben kann. Daneben ist die Wahl der Adsorbermaterialien aufgrund der erforderlichen thermischen Stabilität eingeschränkt.
  • Die Verdrängungsdesorption mittels Wasserdampf weist ebenso den Nachteil auf, dass ein hoher Energieaufwand erforderlich ist. Darüber hinaus ist bei dieser Art der Regeneration mit Korrosionsproblemen zu rechnen.
  • Bei der Mikrowellendesorption ist der relativ hohe technische Aufwand von Nachteil. Darüber hinaus sind aufwendige Vorkehrungen zum Abschirmen der Mikrowellenstrahlung erforderlich, so dass derartige Aufbereitungssysteme meist klobig und teuer sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Entfernen oxidierbarer Stoffe aus einem Luftstrom zu schaffen, das bzw. die sich durch eine einfache Ausgestaltung auszeichnet und einen geringen Energieaufwand erfordert. Dabei soll der Reinigungseffekt möglichst hoch und die thermische Belastung für das Adsorbermaterial möglichst gering sein.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die ein Adsorbermittel zum Adsorbieren oxidierbarer Stoffe aus einem zu reinigenden Luftstrom umfaßt, und sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass ferner ein Mittel zum Erzeugen von Oxidationsmitteln vorgesehen ist, wobei die Oxidationsmittel zur Regeneration des Adsorbermittels auf die durch das Adsorbermittel adsorbierten Stoffe einwirkt und diese oxidativ abbauen, wobei die entstehenden Reaktionsprodukte ein vermindertes Adsorptionsvermögen aufweisen, so dass sie aus dem Adsorbermittel entfernbar sind.
  • Zentraler Gedanke ist hierbei, dass die Regeneration des Adsorbermittels auf einer Oxidation der vom Adsorbermittel adsorbierten Stoffe basiert. Dieser oxidative Abbau führt dazu, dass kleinere Moleküle und/oder Molekülbruchstücke als Reaktionsprodukte entstehen. Mit abnehmender Molekülgröße sinkt das Adsorptionsvermögen, so dass in einem durchströmten Adsorber die Desorption der organischen Abbauprodukte und somit die Regeneration des Adsorbers realisiert ist.
  • Eine derartige Vorrichtung hat den Vorteil, dass aufgrund der Regeneration des Adsorbermittels mittels oxidativem Abbau keine Erwärmung des Adsorbermittels erfolgt. Somit wird das Adsorbermittel selbst nicht thermisch belastet, was eine positive Auswirkung auf seine Lebensdauer haben kann. Daneben ist aufgrund der geringen thermischen Belastung eine größere Vielfalt bei der Wahl des Adsorbermaterials gegeben.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für den Abbau bzw. für das Entfernen gasförmiger organischer Stoffe und/oder organischer Partikel aus einem zu reinigenden Luftstrom geeignet. Dabei werden als Oxidationsmittel vorzugsweise Ozon und/oder sauerstoffhaltige Radikale verwendet. Besonders einfach und effektiv können diese Oxidationsmittel mit Hilfe eines Plasmagenerators, insbesondere über eine dielektrische Barrierenentladung, erzeugt werden.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Mittel zum Erzeugen der Oxidationsmittel aus einem Elektrodensystem mit dazwischen liegenden Barrieren besteht, wobei ferner das Adsorbermittel in die Anordnung aus Elektroden und Barrieren integriert ist. Dies bedeutet, dass Plasmagenerator und Adsorbermittel in einer Einheit integriert sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die zum oxidativen Abbau der adsorbierten Stoffe erforderlichen Oxidationsmittel in unmittelbarer Nähe der adsorbierten Stoffe erzeugt werden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, dass das Adsorbermittel jeweils eine Elektrode mit Barriere sandwichartig umgibt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die auf einem kontinuierlich arbeitenden Rotationsadsorber basiert, stellt der zu reinigende Luftstrom einen ersten Luftstrom dar, der ein rotierbar gelagertes Adsorbermittel durchströmt. Das Mittel zum Erzeugen der Oxidationsmittel ist dem rotierenden Adsorbermittel vorgeschaltet und die Oxidationsmittel werden in einem zweiten Luftstrom erzeugt. Der zweite Luftstrom ist über einen Einlaß derart in das Adsorbermittel einleitbar, dass der zweite Luftstrom das Adsorbermittel räumlich getrennt vom ersten Luftstrom durchströmt, wobei aufgrund der Rotationsbewegung des Adsorbers der zweite Luftstrom jeweils einen anderen Querschnittsbereich des Adsorbermittels zu Regenerationszwecken durchströmt.
  • Der Vorteil dieses kontinuierlich arbeitenden Rotationsadsorbers liegt darin, dass ein Permanentbetrieb gewährleistet ist, bei dem Adsorption und Desorption aufgrund der drehbaren Anordnung in jeweils unterschiedlichen Teilbereichen des Adsorbermittels erfolgt.
  • Dabei ist es zweckmäßig, die Rotationsachse in Längsrichtung des Adsorbermittels anzuordnen. Zudem weist der Adsorber vorteilhaferweise eine Vielzahl von Kanälen auf, die ebenfalls in Längsrichtung verlaufend angeordnet sind, so dass die Luftströme das Adsorbermittel entlang der Kanäle durchströmen.
  • Ferner ist es bei dieser Ausführungsform von Vorteil, dass der Einlaß Dichtlippen aufweist, die bei Rotation des Adsorbermittels an der Einlaßquerschnittsfläche des Adsorbermittels abgleiten, so dass ein luftdichtes Einführen des zweiten Luftstromes in das Adsorbermittel gewährleistet ist. Auf diese Weise wird ein ungewolltes Entweichen des zweiten Luftstromes einfach und wirkungsvoll verhindert. Zweckmäßigerweise ist der Einlaß sektorförmig ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die ein mehrflutiges Adsorbersystem darstellt, ist das Mittel zum Erzeugen der Oxidationsmittel wiederum dem Adsorbermittel vorgeschaltet und die Oxidationsmittel werden in einem zweiten Luftstrom erzeugt. Erster und zweiter Luftstrom durchströmen das Adsorbermittel jedoch abwechselnd, zeitlich getaktet, so dass Adsorption und Regeneration des Adsorbermittels zeitlich nacheinander erfolgen. Dabei kann das Adsorbermittel ruhend aber auch drehend angeordnet sein.
  • Auch bei diesem mehrflutigen Adsorbersystem weist das Adsorbermittel zweckmäßigerweise eine Vielzahl von Kanälen auf, die in dessen Längsrichtung verlaufend angeordnet sind, so dass erster und zweiter Luftstrom das Adsorbermittel entlang der Kanäle durchströmen. Dabei ist es besonders effektiv, den ersten und zweiten Luftstrom jeweils über die gleiche Einlaßquerschnittsfläche einzuleiten, um einen quasi kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen.
  • Ferner ist es zweckmäßig, dem Adsorbermittel ein Vernichtermittel nachzuschalten, um den in den Luftströmen nach dem Durchströmen des Adsorbermittels möglichen Restanteil an Oxidationsmitteln zu entfernen. Zweckmäßigerweise wird der Restanteil an Oxidationsmitteln katalytisch umgesetzt.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gelöst, bei dem die in einem zu reinigenden Luftstrom enthaltenen oxidierbaren Stoffe durch ein Adsorbermittel adsorbiert werden, und das sich erfindungsgemäß durch folgende Schritte auszeichnet: Erzeugen von Oxidationsmitteln; Regeneration des Adsorbermittels durch Einwirken der Oxidationsmittel auf die durch das Adsorbermittel adsorbierten Stoffe und oxidatives Abbauen dieser Stoffe, wobei Reaktionsprodukte gebildet werden, die ein verringertes Adsorptionsvermögen aufweisen; sowie Entfernen der Reaktionsprodukte aus dem Adsorbermittel.
  • Eine besonders effektive Ausgestaltung liegt dann vor, wenn die Reaktionsprodukte kontinuierlich oder zeitlich getaktet mit dem zu reinigenden Luftstrom entfernt werden (vgl. erste Ausführungsform).
  • Eine weitere Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der zu reinigende, erste Luftstrom durch ein rotierendes Adsorbermittel geleitet wird; dass die Oxidationsmittel in einem zweiten Luftstrom erzeugt werden; dass der zweite Luftstrom derart in das rotierende Adsorbermittel eingeführt wird, dass erster und zweiter Luftstrom das Adsorbermittel räumlich voneinander getrennt durchströmen, so dass aufgrund der Rotation des Adsorbermittels jeweils ein anderer Querschnittsbereich des Adsorbermittels zu Regenerationszwecken vom zweiten Luftstrom durchströmt wird.
  • Vorteilhafterweise strömen dabei erster und zweiter Luftstrom durch das Adsorbermittel entlang darin ausgebildeter Kanäle, so dass beide Luftströme nach dem Durchströmen des Adsorbermittels getrennt entnehmbar bzw. abführbar sind.
  • Gemäß einem weiteren alternativen Verfahren wird der zu reinigende, erste Luftstrom durch ein rotierendes oder ruhendes Adsorbermittel geleitet; die Oxidationsmittel werden in einem zweiten Luftstrom erzeugt, der in das Adsorbermittel eingeführt wird, wobei erster und zweiter Luftstrom zeitlich getaktet, abwechselnd in das Adsorbermittel eingeführt werden, so dass Adsorption und Regeneration des Adsorbermittels zeitlich nacheinander durchgeführt werden.
  • Zweckmäßigerweise durchströmen dabei erster und zweiter Luftstrom jeweils den gleichen Querschnittsbereich des Adsorbermittels.
  • Ferner ist es zweckmäßig, die Luftströmen nach dem Durchströmen des Adsorbermittels an ein Vernichtermittel zu leiten, so dass der jeweilige Luftstrom von enthaltenem Restanteil an Oxidationsmitteln über einen katalytischen Abbau entfernt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere bei der Kabinenluftaufbereitung in Flugzeugen oder Kraftfahrzeugen Anwendung. Darüber hinaus ist jedoch auch eine Anwendung in allen Bereichen denkbar, wo Abluft zu reinigen ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen in näheren Einzelheiten beschrieben. In denen zeigt:
  • Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen kontinuierlich arbeitenden Rotationsadsorber umfaßt;
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf den Einlaßquerschnitt des Rotationsadsorbers gemäß Fig. 2; und
  • Fig. 4 eine schematische dreidimensionale Darstellung von Fig. 3.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zur Luftaufbereitung strömt der zu reinigende Luftstrom 1 durch die Anordnung 2. Dabei müssen dem Luftstrom 1 kleinste Mengen an Schadstoffen entnommen werden (Konzentrationen im ppb- bis ppm-Bereich). Die Schadstoffe liegen vorallem in Form von gasförmigen organischen Stoffen sowie organischen Partikeln vor und sind oxidierbar. Die gasförmigen organischen Stoffe sind insbesondere VOCs (englisch: volatile organic compounds), was u. a. alle typischen Kohlenwasserstoffe, Aldehyde, Ketone etc. beinhaltet. Die nicht unter diese Kategorie fallenden Stoffe, die hier als organische Partikel bezeichnet werden, haben eine Größe von typischerweise 0,01 µm bis 10 µm.
  • Die vom Luftstrom 1 durchströmte Anordnung 2 besteht aus einem Elektrodensystem, das alternierend angeordnete Elektroden 3a und 3b aufweist, die mit positiver bzw. negativer Spannung beaufschlagt sind. Zudem ist zwischen den einzelnen Elektroden 3a, 3b jeweils eine Barriere 4 angeordnet. Beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden 3a, 3b wird über eine dielektrische Barrierenentladung ein sogenanntes "kaltes" Plasma erzeugt. Dies hat zur Folge, dass in einem derartigen luftdurchströmten Plasmagenerator Ozon und/oder sauerstoffhaltige Radikale erzeugt werden, die chemische Oxidationsmittel darstellen.
  • Gleichzeitig ist innerhalb der in Fig. 1 dargestellten Anordnung 2 ein Adsorbermittel 5 vorgesehen, das beispielsweise jeweils eine Elektrode 3a oder 3b mit dazugehöriger Barriere 4 sandwichartig umgibt. Selbstverständlich kann das Adsorbermittel 5 auch auf andere Art und Weise in der Anordnung 2 angeordnet sein, wobei jedoch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besonders einfach herstellbar ist. Das Adsorbermittel 5 besteht aus einem adsorptiven Trägermaterial, das oxidationsunempfindlich ist (z. B. Zeolithe). Das Adsorbermittel 5 hat die Aufgabe, aus dem durch die Anordnung 2 strömenden Luftstrom 1 die darin enthaltenen Schadstoffe zu adsorbieren. Das heißt, das Abdorbermittel 5 nimmt die in dem Luftstrom 1 enthaltenen gasförmigen organischen Stoffe und organischen Partikel auf. Dies ist der bekannte Adsorptionsvorgang, der jedoch nach einer Weile zur Sättigung des Adsorbermittels führt, falls keine weiteren Vorkehrungen zu dessen Regeneration getroffen werden.
  • Die Regeneration des Adsorbermittels 5 wird dadurch bewirkt, dass aufgrund des dem Adsorbermittel 5 überlagerten Plasmagenerators 3a, 3b, 4 innerhalb der Anordnung 2 Oxidationsmittel gebildet werden, die auf die adsorbierten Stoffe einwirken und diese oxidativ abbauen. Die dabei entstehenden Reaktionsprodukte weisen eine zunehmend kleinere Molekül- bzw. Molekülbruchstückgröße auf. Da mit abnehmender Molekülgröße das Adsorptionsvermögen - d. h. die Fähigkeit vom Adsorbermittel adsorbiert zu werden - sinkt, können diese "verkleinerten" Moleküle nicht mehr adsorbiert werden. Sie lassen sich in einem durchströmten Adsorbermittel leicht entfernen, so dass die Desorption der organischen Reaktionsprodukte und somit die Regeneration des Adsorbermittels gewährleistet ist.
  • Alternativ kann die Ausführungsform nach Fig. 1 auch für ein mehrflutiges System verwendet werden. Dafür sind mindestens zwei der Anordnungen 2 nötig, durch die der zureinigende Luftstrom kontinuierlich geleitet wird. Durch abwechselndes an- bzw. ausschalten des Plasmagenerators wird bewirkt, dass eine Anordnung 2 regeneriert wird, während die andere die in dem zu reinigenden Luftstrom enthaltenen Schadstoffe adsorbiert.
  • Dabei kann selbstverständlich die Kombination aus Adsorbermittel und Plasmagenerator auch auf andere Weise realisiert werden. Adsorbermittel und Plasmagenerator können z. B. separat ausgebildet sein, wobei der Plasmagenerator dem Absorbermittel vorgeschaltet ist, um den zu reinigenden Luftstrom mit Oxidationsmitteln zu beladen; ähnlich einer Anordnung, die im folgenden an Hand von Fig. 2 beschrieben wird.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, die einen kontinuierlich arbeitenden Rotationsadsorber 6 aufweist. Der Rotationsadsorber 6 ist zylindersymmetrisch ausgebildet und weist eine Vielzahl von Kanälen 7 auf, die in Längsrichtung A des Rotationsadsorbers 6 verlaufend angeordnet sind. Die Rotationsachse 9 des Adsorbers 6 weist ebenso in Längsrichtung A. Die Rotation, die größenordnungsmäßig ca. 10 Umdrehungen pro Stunde beträgt, erfolgt in Pfeilrichtung B. Der Adsorber besteht auch hier aus einem adsorptiven, oxidationsunempfindlichen Material.
  • Der zu reinigende Luftstrom ist analog zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit Bezugsziffer 1 bezeichnet. Der zu reinigende Luftstrom 1, im folgenden auch als erster Luftstrom bezeichnet, strömt über die Einlaßquerschnittsfläche 10 in den Rotationsadsorber 6, so dass die zu reinigende Luft innerhalb des Rotationsadsorbers 6 entlang der Kanäle 7 in Längsrichtung A strömt. Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, ist die Einlaßquerschnittsfläche 10 dabei teilweise durch einen Einlaß 11 verdeckt, was nachstehend noch genauer beschrieben wird.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 adsorbiert der Rotationsadsorber 6 die in dem Luftstrom 1 enthaltenen oxidierbaren Stoffe, insbesondere gasförmige organische Stoffe und/oder organische Partikel. Die Regeneration des Rotationsadsorbers 6 erfolgt jedoch mit Hilfe eines zweiten Luftstromes 13. Zu diesem Zweck ist dem Rotationsadsorber 6 der Plasmagenerator 12 vorgeschaltet. Der Plasmagenerator 12 besteht aus einem Elektrodensystem, das eine Anode 12a und eine Kathode 12b, sowie eine dazwischen angeordnete Barriere 12c aufweist. Der Plasmagenerator 12 dient dazu, Oxidationsmittel, insbesondere in Form von Ozon und/oder sauerstoffhaltigen Radikalen, in dem zweiten Luftstrom 13 zu erzeugen. Dieser mit Oxidationsmitteln beladene zweite Luftstrom 13 wird zu Regenerationszwecken dem Rotationsadsorber 6 über den Einlaß 11 zugeführt. Der Einlaß 11 deckt dabei jeweils einen Teilbereich der Einlaßquerschnittsfläche 10 ab, der in Fig. 2 exemplarisch sektorförmig ausgestaltet ist. Zudem ist an dem Einlaß 11 an seiner an der Einlaßquerschnittsfläche 10 des Rotationsadsorbers 6 abgleitenden Fläche eine Dichtlippe 14 angeordnet. Dadurch wird ein Entweichen des zweiten Luftstromes 13 beim Einführen in den drehenden Rotationsadsorber 6 verhindert.
  • Aufgrund der Rotation des Adsorbers 6 wird sowohl erster als auch zweiter Luftstrom 1,13 zu jedem Zeitpunkt über eine andere Querschnittsfläche in den Rotationsadsorber 6 eingeführt. Der erste Luftstrom 1 strömt jeweils über die bis auf den vom Einlaß 11 abgedeckte Einlaßquerschnittsfläche 10 ein. Der zweite Luftstrom 13 wird über den Einlaß 11 und die in Fig. 3 schraffiert dargestellte Querschnittsfläche S1 in den Rotationsadsorber 6 eingeführt. Zu einem späteren Zeitpunkt befindet sich diese Querschnittsfläche aufgrund der Rotation des Adsorbers 6 an der in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Stelle S1'. Dies bedeutet gleichzeitig, dass zu diesem späteren Zeitpunkt der Luftstrom 13 über eine andere Querschnittsfläche des Adsorbers 6 eingeleitet wird, die wiederum der durch den Einlaß 11 abgedeckten Fläche entspricht. Da die Drehung kontinuierlich durchgeführt wird, wird der zweite Luftstrom kontinuierlich jeweils in eine andere Querschnittsfläche eingeleitet, die für einen weiteren Zeitpunkt in Fig. 3 exemplarisch mit Si bezeichnet ist. Somit durchströmt der zweite Luftstrom 13 zu Regenarationszwecken jeweils einen anderen Querschnittsbereich Qi des Adsorbers 5, wie aus der zur Fig. 3. analogen Darstellung in Fig. 4 hervorgeht. Beim Durchströmen des jeweiligen Querschnittsbereiche Qi werden die adsorbierten Stoffe gemäß der oben beschriebenen Oxidationsreaktion unter Bildung von Reaktionsprodukten mit vermindertem Adsorptionsvermögen abgebaut.
  • Ferner ist anzumerken, dass bei dem oben beschriebenen Prozess erster und zweiter Luftstrom 1,13 den Rotationsabsorber 6 aufgrund seiner kanalförmigen Ausgestaltung räumlich voneinander getrennt durchströmen. Somit sind am Ausgang des Adsorbers gereinigter Luftstrom 1 sowie durchströmter Luftstrom 13 auf einfache Weise separat abführbar. Dabei kann der Luftstrom 13 über einen analog zum Einlaß 11 ausgebildeten Auslaß 16 abgeführt werden. An dem Auslaß 16 ist ebenso wie am Einlaß 11 eine entsprechende Dichtlippe (nicht dargestellt) zur Abdichtung vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der in Fig. 2 dargestellte zylindrische, mit Kanälen 7 versehene Adsorber 6 in einem sogenannten mehrflutigen Adsorbersystem verwendet. Dabei kann auf die drehbare Lagerung des Adsorbers 6 verzichtet werden. Wie bei der zweiten Ausführungsform ist auch dem mehrflutigen Adsorbersystem ein Plasmagenerator 12 vorgeschaltet, um wiederum in einem zweiten Luftstrom 13 Oxidationsmittel in Form von Ozon und/oder sauerstoffhaltigen Radikalen zu erzeugen. Die beiden Luftströme 1 und 13 werden jedoch nicht gleichzeitig in den Adsorber 6 eingeleitet, sondern zeitlich getaktet, abwechselnd nacheinander. Das bedeutet, dass z. B. zunächst der zu reinigende Luftstrom 1 über die Einlaßquerschnittsfläche 10 in den Adsorber 6 eingeführt wird, wobei der Adsorber 6 die in dem zu reinigenden Luftstrom 1 enthaltenen oxidierbaren Stoffe adsorbiert. Anschließend wird ein Einführen des zu reinigenden Luftstromes 1 beispielsweise über ein Ventil (nicht dargestellt) unterbunden, und der zweite mit Oxidationsmitteln beladene Luftstrom 13 wird über die identische Einlaßquerschnittsfläche 10 zu Regenerationszwecken in den Adsorbers 6 eingeführt. Dabei erfolgt wiederum die Regeneration durch oxidativen Abbau der in dem Adsorber adsorbierten Stoffe. Anschließend wird das Einströmen des Luftstromes 13 in den Adsorber 6 unterbrochen, so dass wieder der zu reinigende Luftstrom 1 den Adsorber 6 durchströmt. Dieses abwechselnde Einlassen von erstem und zweitem Luftstrom wird in gewünschter Weise wiederholt. Somit kann am Ausgang des Adsorbers jeweils der gereinigte Luftstrom 1 bzw. der mit teiloxidierten organischen Schadstoffen und Rest-Ozon beladene Luftstrom 13 über eine geeignete Ventilsteuerung (nicht dargestellt) abgeführt werden.
  • Gemäß einer weiteren Alternative können die an Hand von Fig. 2 beschriebenen Ausführungsformen modifiziert verwendet werden, wobei der Plasmagenerator analog zur Ausgestaltung gemäß Fig. 1 mit dem Adsorbermittel 6 zu einer Anordnung integriert ist. Dabei muss selbstverständlich im rotierenden Betrieb sichergestellt werden, dass jeweils in dem Querschnittsbereich des Adsorbers ein Plasma zur Erzeugung der Oxidationsmittel vorhanden ist, der gerade zu Regenerationszwecken vom zeiten Luftstrom durchströmt wird. Dies kann durch eine geeignete Ansteuerschaltung realisiert werden.
  • Abschließend sei angemerkt, dass die Luftströme nach dem Durchströmen des Adsorbermittels an ein Vernichtermittel 15 geleitet werden können, um eventuelle Restanteile an nicht oxidierten organischen Schadstoffen und/oder Rest-Ozon abzubauen. Dabei wird das überschüssiges Ozon bzw. teiloxidierte organische Schadstoffe bei Zimmertemperatur katalytisch zu molekularem Sauerstoff umgesetzt. In Fig. 2 ist das Vernichtermittel 15 dem Rotationsadsorber 6 nachgeschaltet und der zweite Luftstrom 13 wird nach dem Durchströmen des Adsorbers 6 an diesen weitergeleitet. Darüberhinaus ist es z. B. bei diesem Rotationsadsorber möglich, ein Teilsegment mittels Ozon zu spülen.

Claims (24)

1. Vorrichtung zum Entfernen oxidierbarer Stoffe aus einem Luftstrom, insbesondere aus der Kabinenluft in Flugzeugen, umfassend ein Adsorbermittel (5; 6) zum Adsorbieren oxidierbarer Stoffe aus einem zu reinigenden Luftstrom (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (3a, 3b, 4; 12) zum Erzeugen von Oxidationsmitteln vorgesehen ist, wobei die Oxidationsmittel zur Regeneration des Adsorbermittels (5; 6) auf die durch das Adsorbermittel (5; 6) adsorbierten Stoffe einwirken und diese oxidativ abbauen, wobei die entstehenden Reaktionsprodukte ein vermindertes Adsorptionsvermögen aufweisen, so dass sie aus dem Adsorbermittel (5; 6) entfernbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidierbaren Stoffe gasförmige organische und/oder organische Partikel sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsmittel Ozon und/oder sauerstoffhaltige Radikale sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3a, 3b, 4; 12) zum Erzeugen von Oxidationsmitteln ein Plasmagenerator ist, der die Oxidationsmittel über eine dielektrische Barrierenentladung erzeugt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erzeugen der Oxidationsmittel aus einem Elektrodensystem (3a, 3b) mit dazwischen liegenden Barrieren (4) besteht, wobei ferner das Adsorbermittel (5) in die Anordnung aus Elektroden (3a, 3b) und Barrieren (4) integriert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbermittel (5) jeweils eine Elektrode (3a bzw. 3b) mit Barriere (4) sandwichartig umgibt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der zu reinigende Luftstrom einen ersten Luftstrom (1) darstellt, der ein rotierbar gelagertes Adsorbermittel (6) durchströmt;
das Mittel (12) zum Erzeugen der Oxidationsmittel dem rotierenden Adsorbermittel (6) vorgeschaltet ist und die Oxidationsmittel in einem zweiten Luftstrom (13) erzeugt;
der zweite Luftstrom (13) über einen Einlaß (11) derart in das Adsorbermittel (6) einleitbar ist, dass der zweite Luftstrom (13) das Adsorbermittel (6) räumlich getrennt vom ersten Luftstrom (1) durchströmt, wobei aufgrund der Rotationsbewegung des Adsorbers (6) der zweite Luftstrom (13) jeweils einen anderen Querschnittsbereich (Qi) des Adsorbermittels (6) zu Regenerationszwecken durchströmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (9) des Adsorbermittels (6) in dessen Längsrichtung (A) verläuft.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbermittel (6) eine Vielzahl von Kanälen (7) aufweist, die in Längsrichtung (A) des Adsorbermittels (6) verlaufend angeordnet sind, so dass die Luftströme (1, 13) das Adsorbermittel (6) entlang der Kanäle (7) durchströmen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaß (11) Dichtlippen (14) aufweist die bei Rotation des Adsorbermittels (6) an der Einlaßquerschnittsfläche (10) des Adsorbermittels (6) abgleiten, so dass ein luftdichtes Einführen des zweiten Luftstromes (13) in das Adsorbermittel (6) gewährleistet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaß (11) sektorförmig ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das Mittel (12) zum Erzeugen der Oxidationsmittel dem Adsorbermittel (6) vorgeschaltet ist und die Oxidationsmittel in einem zweiten Luftstrom (13) erzeugt; wobei
erster und zweiter Luftstrom (1, 13) zeitlich getaktet, abwechselnd das Adsorbermittels (6) durchströmen, so dass Adsorption und Regeneration zeitlich nacheinander erfolgen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbermittel (6) eine Vielzahl von Kanälen (7) aufweist, die in Längsrichtung (A) des Adsorbermittels (6) verlaufend angeordnet sind, so dass die Luftströme (1, 13) das Adsorbermittel (6) entlang der Kanäle (7) durchströmen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass erster und zweiter Luftstrom (1, 13) jeweils über die gleiche Einlaßquerschnittsfläche (10) in das Adsorbermittel (6) einleitbar sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Adsorbermittel (5; 6) ein Vernichtermittel (15) nachgeschaltet ist, um den in den Luftströmen (1; 13) nach dem Durchströmen des Adsorbermittels (6) vorhandenen Restanteil an Oxidationsmitteln durch katalytische Umsetzung zu entfernen.
16. Verfahren zum Entfernen oxidierbarer Stoffe aus einem Luftstrom, insbesondere aus der Kabinenluft in Flugzeugen, wobei die in einem zu reinigenden Luftstrom (1) enthaltenen oxidierbaren Stoffe durch ein Adsorbermittel (5; 6) adsorbiert werden, gekennzeichnet durch
Erzeugen von Oxidationsmitteln;
Regeneration des Adsorbermittels (5; 6) durch Einwirken der Oxidationsmittel auf die durch das Adsorbermittel (5; 6) adsorbierten Stoffe und oxidatives Abbauen dieser Stoffe, wobei Reaktionsprodukte gebildet werden, die ein verringertes Adsorptionsvermögen aufweisen; und
Entfernen der Reaktionsprodukte aus dem Adsorbermittel (5; 6).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Adsorbermittel (5; 6) gasförmige organische Stoffe und/oder organische Partikel aus dem zu reinigenden Luftstrom (1) adsorbiert werden.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel Ozon und/oder sauerstoffhaltige Radikale verwendet werden, die über eine dielektrische Barrierenentladung erzeugt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsprodukte mit dem zu reinigenden Luftstrom (1) aus dem Adsorbermittel (5) entfernt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass
der zu reinigende, erste Luftstrom (1) durch ein rotierendes Adsorbermittel (6) geleitet wird;
die Oxidationsmittel in einem zweiten Luftstrom (13) erzeugt werden;
der zweite Luftstrom (13) derart in das rotierende Adsorbermittel (6) eingeführt wird,
dass erster und zweiter Luftstrom (1, 13) das Adsorbermittel (6) räumlich voneinander getrennt durchströmen, so dass aufgrund der Rotation des Adsorbermittels (6) jeweils ein anderer Querschnittsbereich (Qi) des Adsorbermittels (6) zu Regenerationszwecken vom zweiten Luftstrom (13) durchströmt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass erster und zweiter Luftstrom (1, 13) das Adsorbermittel (6) entlang darin in Längsrichtung (A) ausgebildeter Kanäle (7) durchströmen.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass
der zu reinigende, erste Luftstrom (1) durch ein rotierendes oder ruhendes Adsorbermittel (6) geleitet wird;
die Oxidationsmittel in einem zweiten Luftstrom (13) erzeugt werden, der in das Adsorbermittel (6) eingeführt wird; wobei
erster und zweiter Luftstrom zeitlich getaktet, abwechselnd in das Adsorbermittel () eingeführt werden, so dass Adsorption und Regeneration des Adsorbermittels (6) zeitlich nacheinander erfolgen.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweiter Luftstrom (1, 13) jeweils den gleichen Querschnitt des Adsorbermittels (6) durchströmen.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströme (1; 13) nach dem Durchströmen des Adsorbersmittels (5; 6) an ein Vernichtermittel (15) geleitet werden, so dass der in den Luftströmen (1; 13) enthaltene Restanteil an Oxidationsmitteln über einen katalytischen Abbau entfernt wird.
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