DE102005032345A1 - Channel-containing shaped body for use in filters for vehicles has a glass-containing amorphous inorganic support for the adsorption agent - Google Patents
Channel-containing shaped body for use in filters for vehicles has a glass-containing amorphous inorganic support for the adsorption agent Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen adsorptiven Formkörper, ein Verfahren zur Herstellung desselben sowie die Verwendung des Formkörpers in einem Filtersystem, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug.The The invention relates to an adsorptive molding, a process for the preparation thereof as well as the use of the shaped body in a filter system, preferably in a motor vehicle.
Adsorptive Formkörper, insbesondere in Kanalstruktur und auf Basis von Aktivkohle, werden bevorzugt in Filtersystemen zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen aus einem Luftstrom eingesetzt. Insbesondere werden adsorptive Formkörper in der Kraftfahrzeugindustrie, bevorzugt in Tankentlüftungssystemen, verwendet. Die Kanalstruktur kann durch Extrusion erhalten werden und weist eine große Kontaktfläche pro Volumen auf. Durch die Kanalstruktur erlangt man gegenüber Granulataktivkohlen oder extrudierten Formkohlen eine deutlich verbesserte Adsorptionsdynamik bzw. Adsorptionskinetik.adsorptive Moldings, especially in channel structure and on the basis of activated carbon preferably in filter systems for removing hydrocarbons used from a stream of air. In particular, adsorptive shaped bodies are used in the automotive industry, preferably in tank ventilation systems, used. The channel structure can be obtained by extrusion and has a big one contact area per volume. Due to the channel structure you get against granulated activated carbon or extruded shaped carbon significantly improved adsorption dynamics or adsorption kinetics.
Aus
der
Der
Formkörper
mit Kanalstruktur, der in der
Der
Trocknungsvorgang des in der
In
der
Einen
anderen Weg beschreiben die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Formkörper mit guten Adsorptionseigenschaften bereitzustellen, bei dem das Adsorptionsmittel zuverlässig gebunden ist, ohne die Adsorptionskapatität wesentlich einzuschränken, und der einfach herstellbar ist.task The present invention is to provide a molded article having good adsorption properties in which the adsorbent is reliably bound is without the adsorption capacity to significantly limit and that is easy to produce.
Die vorliegende Aufgabe wird durch einen Formkörper mit wenigstens teilweise amorpher anorganischer Stützstruktur und Adsorptionsmittel gelöst, wobei das Adsorptionsmittel an und/oder in der amorphen anorganischen Stützstruktur angeordnet ist, wobei die amorphe anorganische Stützstruktur Glas ist oder umfasst, wobei der Anteil der amorphen anorganischen Stützstruktur 25 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers, beträgt und wobei der Formkörper eine Kanalstruktur mit Kanälen aufweist.The This object is achieved by a molding with at least partially amorphous inorganic support structure and adsorbents dissolved, wherein the adsorbent on and / or in the amorphous inorganic support structure is arranged, wherein the amorphous inorganic support structure Glass is or comprises, the proportion of amorphous inorganic support structure 25 to 60 wt .-%, based on the total weight of the molding is, and wherein the molded body a channel structure with channels having.
Bevorzugte Weiterbildungen des Formkörpers sind in den Ansprüchen 2 bis 19 angegeben.preferred Further developments of the molding are in the claims 2 to 19 indicated.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter durch die Verwendung des Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Filtersystem, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug gelöst.The The object of the invention is further by the use of the molding after one of the claims 1 to 19 as a filter system, preferably in a motor vehicle solved.
Der erfindungsgemäße Formkörper wird bevorzugt in einem Filtersystem, vorzugsweise in einem Filtersystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Der erfindungsgemäße Formkörper wird bevorzugt in einem Tankentlüftungssystem und im Bereich der Motorluftansaugung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt.Of the Shaped body according to the invention preferably in a filter system, preferably in a filter system a motor vehicle used. The molded body according to the invention is preferably in a tank ventilation system and used in the field of engine air intake of a motor vehicle.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat überraschend herausgefunden, dass ein Formkörper mit guter mechanischer Stabilität und gutem Adsorptionsvermögen erhalten werden kann, wenn das Adsorptionsmittel in einer wenigstens teilweise amorphen anorganischen Stützstruktur angeordnet ist, wobei die amorphe anorganische Stützstruktur Glas ist oder umfasst, wobei der Anteil der amorphen anorganischen Stützstruktur 25 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers, beträgt und wobei der Formkörper eine Kanalstruktur mit Kanälen aufweist.Of the Inventor of the present invention has surprisingly found that a shaped body with good mechanical stability and good adsorption capacity can be obtained when the adsorbent in an at least partially arranged amorphous inorganic support structure, wherein the amorphous inorganic support structure is or comprises glass, the proportion of the amorphous inorganic support structure being from 25 to 60% by weight, based on the total weight of the shaped body, and wherein the shaped body is a channel structure with channels having.
Der erfindungsgemäße Formkörper kann auch als adsorptiver Formkörper bezeichnet werden. Unter dem Begriff adsorptiver Formkörper wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass der Formkörper zur Adsorption befähigt ist. Der adsorptive Formkörper kann beispielsweise verwendet werden, um selektiv Verschmutzungsstoffe, beispielsweise in der Form von Gasen oder Dämpfen, zu absorbieren und zu einem geeigneten Zeitpunkt wieder abzugeben, d.h. zu desorbieren. Die sogenannte Regeneration des adsorptiven Formkörpers durch Desorption kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Formkörper mit Luft oder Stickstoff durchspült wird. Die Regeneration kann aber auch beispielsweise thermisch erfolgen. So kann der adsorptive Formkörper auch mit elektrischen Kontakten versehen sein, die ein kontrolliertes Erwärmen des Formkörpers und mithin eine kontrollierte Regeneration desselben ermöglichen.Of the inventive molding can also as adsorptive shaped body be designated. The term adsorptive molding is used in the sense of the invention understood that the molding for Adsorption enabled is. The adsorptive molding can be used, for example, to selectively pollutants, for example, in the form of gases or vapors, to absorb and to at an appropriate time, i. e. to desorb. The so-called regeneration of the adsorptive molding by Desorption can for example take place in that the molding with Flushed with air or nitrogen becomes. The regeneration can also take place, for example, thermally. So can the adsorptive molding also be provided with electrical contacts, which is a controlled Heat of the molding and thus allow a controlled regeneration of the same.
Unter dem Begriff amorph wird im Sinne der Erfindung die weitgehende, vorzugsweise vollständige, Abwesenheit von kristallinen bzw. polykristallinen Strukturen, wie sie beispielsweise bei keramischen Material auftreten, verstanden. Das bedeutet, dass in der erfindungsgemäßen anorganischen Stützstruktur im allgemeinen keine für Kristalle typische Fernordnung vorliegt.Under The term "amorphous" in the sense of the invention is understood to mean the extensive, preferably complete, absence of crystalline or polycrystalline structures, as for example occur in ceramic material, understood. It means that in the inorganic according to the invention support structure in general no for Crystals typical remote order exists.
Unter einer amorphen Stützstruktur im Sinne der Verbindung wird verstanden, dass die Stützstruktur im wesentlichen nichtkristallin ist. Das oder die Adsorptionsmittel sind in und/oder an der amorphen Stützstruktur angeordnet. Vorzugsweise sind die Adsorptionsmittel fixiert, so dass auch bei mechanischer Belastung des Formkörpers kein bzw. nur ein unwesentlicher Abrieb an Adsorptionsmittel erfolgt. Das bzw. die Adsorptionsmittel sind dabei vorzugsweise nur teilweise in der amorphen Stützstruktur gebunden, so dass die Adsorptionsmittel nur teilweise von der amorphen Stützstruktur bedeckt oder umhüllt sind. Anders ausgedrückt, das Adsorptionsmittel ist zum überwiegenden Anteil vorzugsweise in bzw. an der amorphen Stützstruktur immobilisiert, wobei der größte Teil der Oberfläche der Adsorptionsmittel Verschmutzungsstoffe wie Gase bzw. Dämpfe zugänglich ist.Under an amorphous support structure in the sense of the connection, it is understood that the support structure in the essential non-crystalline. The adsorbent (s) are arranged in and / or on the amorphous support structure. Preferably The adsorbents are fixed, so that even with mechanical Load of the molding no or only an insignificant abrasion of adsorbent takes place. The adsorbent or the adsorbent are preferably only partially in the amorphous support structure bound, so that the adsorbent only partially from the amorphous support structure covered or covered are. In other words, the adsorbent is for the most part Part preferably immobilized in or on the amorphous support structure, wherein the biggest part the surface the adsorbent pollutants such as gases or vapors is accessible.
Die anorganische amorphe Stützstruktur ist oder umfasst Glas. Die anorganische amorphe Stützstruktur ist weder spröde noch porös und weist mithin die elastischen Eigenschaften eines isotropen Festkörpers auf. Diese Eigenschaften ermöglichen insbesondere eine Verwendung in Kraftfahrzeugen, bei denen der Formkörper über große Zeiträume wie Jahre Erschütterungen ausgesetzt wird.The inorganic amorphous support structure is or includes glass. The inorganic amorphous support structure is neither brittle still porous and thus has the elastic properties of an isotropic solid. These properties allow in particular, a use in motor vehicles, in which the molded body over long periods such as Years of shock is suspended.
Die vor- und nachstehenden Angaben in Gew.-% beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht des adsorptiven Formkörpers, sofern nicht anders angegeben, und addieren sich jeweils auf 100 Gew.-% Gesamtgewicht des adsorptiven Formkörpers.The The above and below information in% by weight refers to each the total weight of the adsorptive shaped body, unless otherwise specified , and add up to 100 wt .-% total weight of the adsorptive molding.
Der Anteil der amorphen Stützstruktur beträgt 25 bis 60 Gew.-%, weiter bevorzugt 30 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers.Of the Proportion of amorphous support structure is From 25 to 60% by weight, more preferably from 30 to 55% by weight, more preferably 40 to 50 wt .-%, each based on the total weight of the molding.
In einer Ausführungsform beträgt der Anteil des Glases 25 bis 60 Gew.-%, weiter bevorzugt 30 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers.In an embodiment is the proportion of the glass 25 to 60 wt .-%, more preferably 30 to 55 wt .-%, particularly preferably 40 to 50 wt .-%, each based on the total weight of the molding.
Der erfindungsgemäße adsorptive Formkörper umfasst neben der anorganischen amorphen Stützstruktur weiter ein oder mehrere Adsorptionsmittel sowie gegebenenfalls Füllstoffe.Of the Adsorptive according to the invention moldings includes in addition to the inorganic amorphous support structure further on or several adsorbents and optionally fillers.
Im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass eine unterkühlte Glas-Schmelze die tragende Grundsubstanz der amorphen Stützstruktur bildet. Deshalb bildet der Anteil der anorganischen amorphen Stützstruktur neben dem Anteil an Adsorptionsmitteln im Verhältnis zu anderen gegebenenfalls verwendeten Zusatzstoffen den Hauptanteil.For the purposes of the invention, it is understood that a supercooled glass melt is the main reason substance of the amorphous support structure. Therefore, the proportion of the inorganic amorphous support structure in addition to the proportion of adsorbents in relation to other additives optionally used forms the main part.
Bei einer Ausführungsform weist das Glas eine dreidimensionale, durchgehende Glas-Gerüststruktur auf. Unter „dreidimensionaler, durchgehender Glas-Gerüststruktur" im Sinne der Erfindung ist eine stützende Glas-Struktur mit oder aus Glas zu verstehen, die eine unterkühlte Glasschmelze umfasst, welche ohne weitere Bindemittel eine feste Struktur ausbildet. Den Erfindern ist es überraschenderweise gelungen einen adsorptiven Formkörper bereitzustellen, der aufgrund der dreidimensionalen durchgehenden Glas-Gerüststruktur eine überragende thermische, chemische und mechanische Beständigkeit aufweist.at an embodiment The glass has a three-dimensional, continuous glass framework structure. Under "three-dimensional, continuous glass framework structure "within the meaning of the invention is a supporting glass structure with or made of glass, which comprises a supercooled glass melt, which forms a solid structure without further binder. The It is surprising to inventors succeeded in an adsorptive molding to provide that due to the three-dimensional continuous Glass framework structure a towering one thermal, chemical and mechanical resistance.
Vorzugsweise umfasst das Glas unterkühlte Schmelzen aus SiO2 und Zusätze, die vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus CaO, Na2O, B2O3, Al2O3, Fe2O3, Na2O, BaO, SrO, PbO, MgO, P2O5 und Mischungen davon, ausgewählt werden.Preferably, the glass comprises supercooled melts of SiO 2 and additives preferably selected from the group consisting of CaO, Na 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Na 2 O, BaO, SrO, PbO , MgO, P 2 O 5 and mixtures thereof.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der adsorptive Formkörper als Adsorptionsmittel Aktivkohle, Zeolithe und Mischungen davon auf, die vorzugsweise partikulär vorliegen. Über die verschiedenen Zeolithe, d.h. die verschiedenen Größen der Käfigstrukturen, lassen sich selektiv die Adsorptionseigenschaften einstellen, so dass beispielsweise eine Trennung von Kohlenwasserstoffisomeren möglich ist.According to one preferred embodiment has the adsorptive shaped body as adsorbent activated carbon, zeolites and mixtures thereof on, preferably particulate available. about the different zeolites, i. the different sizes of the Cage structures can be selectively adjust the adsorption, so for example, a separation of hydrocarbon isomers possible is.
Vorzugsweise wird Aktivkohle als Adsorptionsmittel eingesetzt. Der Anteil an Adsorptionsmittel, vorzugsweise Aktivkohle, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, weiter bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 36 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers.Preferably Activated carbon is used as adsorbent. The proportion of Adsorbent, preferably activated carbon, is preferably in a range of 5 to 50% by weight, more preferably 10 to 40% by weight, particularly preferably 20 to 36 wt .-%, each based on the total weight of the molding.
Jede handelsübliche Aktivkohle kann im erfindungsgemäßen Formkörper eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Aktivkohle partikulär, aber auch pulverförmige Aktivkohle hat sich als geeignet bei der Herstellung des adsorptiven Formkörpers erwiesen. Die Aktivkohle kann aus natürlichen Quellen gewonnen werden. Als besonders geeignet haben sich Aktivkohlen aus Holzkohle, Kokosnusskohle, Olivenkernkohle, Steinkohle, Braunkohlenkoks erwiesen. Aktivkohle kann jedoch auch aus synthetischen Materialen wie beispielsweise Polymermaterialien, vorzugsweise Styrol-Divinylbenzol-Copolymeren, die gegebenenfalls vor der Pyrolyse sulfoniert wurden, hergestellt werden.each commercial Activated carbon can be used in the molding according to the invention become. Preferably, the activated carbon is particulate, but also powdered activated carbon has proved to be suitable in the production of the adsorptive molding. The activated carbon can be natural Sources are obtained. Activated carbons are particularly suitable from charcoal, coconut coal, olive kernel coal, hard coal, lignite coke proved. However, activated carbon can also be made from synthetic materials such as polymeric materials, preferably styrene-divinylbenzene copolymers, optionally sulfonated prior to pyrolysis become.
Die Aktivkohle, die im erfindungsgemäßen Formkörper zum Einsatz kommt, ist vorzugsweise säureaktiviert und/oder wasserdampfaktiviert, um gegebenenfalls die Adsorptionskinetik bzw. Adsorptionskapazität zu optimieren.The Activated carbon, in the molding according to the invention for Is used, is preferably acid activated and / or water vapor activated, to optionally optimize the adsorption kinetics or adsorption capacity.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Aktivkohlen mit einer sauren Oberfläche eine besonders feste Bindung mit der amorphen Stützstruktur eingehen.It has been shown to be particularly activated carbons with an acidic surface make a particularly strong bond with the amorphous support structure.
Weiter hat sich gezeigt, dass sich bei einem sauren Oberflächen pH-Wert < 4 eine zu starke Bindung zwischen der Oberfläche der Aktivkohle und der Stützstruktur ausbildet, so dass das Adsorptionsverhalten beeinträchtigt werden kann. Die Ausbildung einer starken Bindung zwischen Aktivkohle mit einem Oberflächen pH-Wert < 4 führt vermutlich zu einer stärkeren Einbettung der Aktivkohlepartikel in die amorphe Stützstruktur bzw. einer stärkeren Umhüllung der Aktivkohlepartikel von der amorphen Stützstruktur, so dass die für die Adsorption von Verschmutzungsstoffen zur Verfügung stehende Oberfläche abnimmt bzw. weniger zugänglich ist. Vorzugsweise weist die Oberfläche der Aktivkohle einen pH-Wert in einem Bereich von 4 bis 6,9 auf.Further has been shown that at an acidic surface pH <4 too strong Bond between the surface the activated carbon and the supporting structure forms, so that the adsorption behavior are impaired can. The formation of a strong bond between activated carbon with a surface pH <4 probably leads to a stronger one Embedding the activated carbon particles in the amorphous support structure or a stronger one wrapping the activated carbon particles from the amorphous support structure, allowing for adsorption surface available from pollutants decreases or less accessible is. Preferably, the surface of the activated carbon has a pH in a range of 4 to 6.9.
Der adsorptive Formkörper enthält vorzugsweise zusätzlich Füllstoffe. Der Anteil der Füllstoffe beträgt vorzugsweise bis zu 25 Gew.-%, weiter bevorzugt 5 bis 18 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers. Vorzugsweise enthält der Formkörper wenigstens einen Füllstoff.Of the adsorptive shaped bodies contains preferably in addition Fillers. The proportion of fillers is preferably up to 25 wt .-%, more preferably 5 to 18 wt .-%, each based on the total weight of the molding. Preferably contains the molded body at least one filler.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines Füllstoffs bzw. mehrerer Füllstoffe bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers von Vorteil ist, da dieser bzw. diese einer möglichen Entmischung des bei dem Herstellungsverfahrens verwendeten Ausgangsgemisch entgegenwirkt bzw. entgegenwirken. Wenn die Ausgangsmischung aus Glasmehl und Aktivkohlepartikeln besteht, hat die Zugabe von Füllstoffen gezeigt, dass eine Entmischung weitgehend vermieden werden kann. Insofern vereinfacht die zusätzliche Verwendung von Füllstoffen die Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers. Darüber hinaus verbessert der Füllstoff die Formstabilität, wenn zur Erzeugung der amorphen Stützstruktur die unterkühlte Glas-Schmelze geschmolzen wird.It It has been shown that the use of one or more fillers in the production of the molding according to the invention is advantageous because of this or this one possible Demixing of the starting mixture used in the manufacturing process counteracts or counteracts. When the starting mixture off Glass flour and charcoal particles is composed, has the addition of fillers demonstrated that segregation can be largely avoided. Insofar simplifies the additional Use of fillers the preparation of the shaped body according to the invention. In addition, the filler improves the Dimensional stability, when the supercooled glass melt is melted to produce the amorphous support structure becomes.
Der Füllstoff kann ferner die Plastizität der Ausgangsmischung erhöhen, was bei der Formgebung, die beispielsweise durch Extrusion erfolgen kann, von Vorteil ist.Of the filler can also plasticity increase the starting mixture, what happens in the shaping, for example by extrusion can, is beneficial.
Als Füllstoffe kommen vorzugsweise anorganische, insbesondere mineralische Füllstoffe in Frage, insbesondere Stoffe, die sich an geschmolzenes Glas gut anbinden.When fillers preferably inorganic, in particular mineral fillers in question, especially substances that are good at molten glass tie.
Geeignete mineralische Füllstoffe umfassen beispielsweise Ton, Tonerden, Schamotte, Kaolin, kaliziniertes Kaolin, Quarzmehl, Aluminiumoxid und hochplastischem Ton, vorzugsweise Ball Clay, und Mischungen davon. Ball Clay ist ein kommerziell erhältlicher Ton mit guten Plastifizier- und Formeigenschaften (Firma Kentucky-Tennessee Clay Company of Mayfield, USA). Bei der Verwendung von Materialien mit einem materialbedingten Feuchtigkeitsgehalt, wie beispielsweise Ton, ist zu beachten, dass bei der Trocknung des Grünkörpers des erfindungsgemäßen Formkörpers ein höherer Trocknungsschrumpf auftritt als bei der Verwendung von Materialien ohne Feuchtigkeitsgehalt, wie beispielsweise Schamotte. Materialien mit Plastifiziereigenschaften, wie beispielsweise Ton, erhöhen die Formbarkeit, beispielsweise die Extrusionsfähigkeit, der Ausgangsmasse.suitable mineral fillers For example, clay, clays, chamotte, kaolin, calcined Kaolin, quartz flour, alumina and highly plastic clay, preferably Ball clay, and mixtures thereof. Ball Clay is a commercially available one Clay with good plasticizing and molding properties (Kentucky-Tennessee company Clay Company of Mayfield, USA). When using materials with a material-related moisture content, such as Clay, it should be noted that when drying the green body of the A shaped body according to the invention higher Drying shrinkage occurs when using materials without moisture content, such as chamotte. materials with plasticizing properties, such as clay, increase the Moldability, for example the ability to extrude, the starting material.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält der adsorptive Formkörper Fasern als Füllstoff. Der Zusatz von Fasern verbessert vorteilhafterweise die mechanische Stabilität des erfindungsgemäßen Formkörpers. Die Fasern können mithin auch als Stabilisierungsfasern bezeichnet werden.at a further embodiment contains the adsorptive molding Fibers as filler. The addition of fibers advantageously improves the mechanical stability the shaped body according to the invention. The Fibers can thus also be referred to as stabilizing fibers.
Die Fasern sind vorzugsweise anorganische Fasern. Vorzugsweise werden Glasfasern oder Kohlefasern verwendet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Fasern 0,1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers.The Fibers are preferably inorganic fibers. Preferably Glass fibers or carbon fibers used. In a preferred embodiment is the proportion of fibers 0.1 to 15 wt .-%, preferably 2 to 10 wt .-%, in each case based on the total weight of the molding.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Formkörper zur weiteren Stabilisierung der anorganischen amorphen Stützstruktur und zur Bindung und Fixierung der Adsorptionsmittel zusätzlich wenigstens ein karbonisiertes Harz.According to one another preferred embodiment contains the molded body to further stabilize the inorganic amorphous support structure and for binding and fixing the adsorbent in addition at least a carbonized resin.
Geeignete Harze sind Phenolharze, Furanharze, Epoxidharze, Polyesterharze und Mischungen davon. Vorzugsweise wird Phenolharz, insbesondere Novolak, verwendet. Bei der Erhitzung bzw. dem Brennen des Formkörpers pyrolysiert das Harz und verbessert die Haftung zwischen Adsorptionsmittel und amorpher Gerüststruktur. Das heißt, das karbonisierte Harz wirkt als zusätzlicher Haftvermittler.suitable Resins are phenolic resins, furan resins, epoxy resins, polyester resins and mixtures thereof. Preferably, phenolic resin, in particular Novolac, used. Pyrolyzed during the heating or burning of the molding the resin and improves the adhesion between adsorbent and amorphous framework structure. This means, The carbonized resin acts as an additional adhesion promoter.
Bei dem erfindungsgemäß als Bindemittel vorzugsweise eingesetzten Novolak handelt es sich vorzugsweise um ein pulverförmiges, zum Teil vernetztes Phenolformaldehydharz, das einen Schmelzpunkt zwischen 80 und 160°C, insbesondere zwischen 100 und 140°C, aufweist. Erfindungsgemäß werden vorzugsweise pulverförmige Novolake mit hohem Vernetzungsgrad eingesetzt, weil diese die Adsorptionsmittel wenig benetzen und beim Erhitzen des Grünkörpers thermisch zersetzt werden, so dass die Oberfläche des Adsorptionsmittels nicht verschlossen wird, d.h. die Adsorptionseigenschaften nicht bzw. nur unwesentlich verschlechtert werden.at according to the invention as a binder preferably used novolak is preferably to a powdered, partially cross-linked phenol-formaldehyde resin, which has a melting point between 80 and 160 ° C, in particular between 100 and 140 ° C, having. According to the invention preferably powdery Novolaks used with high degree of crosslinking because these are the adsorbents little wet and thermally decomposed when heating the green body, so that the surface of the adsorbent is not closed, i. the adsorption properties not or only slightly deteriorated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße adsorptive Formkörper eine Kanalstruktur auf. Die Kanalstruktur kann durchgängige und/oder nicht-durchgängige Kanäle aufweisen, wobei diese geradlinig und/oder nicht-geradlinig, wie beispielsweise gewellt, sein können. Der adsorptive Formkörper liegt mithin vorzugsweise als Formkörper mit durchgängigen Kanälen vor. Die Kanäle sind vorzugsweise geradlinig.According to one preferred embodiment has the adsorptive invention moldings a channel structure on. The channel structure can be continuous and / or non-continuous channels which are rectilinear and / or non-linear, such as wavy, could be. The adsorptive molding is therefore preferably present as a molded body with continuous channels. The channels are preferably straight.
Die Kanäle können jede beliebige geometrisch regelmäßige und/oder unregelmäßige, d.h. allgemeine, Form aufweisen. Als günstige Form eines Kanalquerschnitts hat sich eine geometrisch regelmäßige Form erwiesen, insbesonders eine tetragonale, vorzugsweise quadratische, hexagonale, oktogonale und/oder kreisförmige Form.The channels can any geometrically regular and / or irregular, i. general, shape. As a favorable form of a channel cross-section has a geometrically regular shape proved, in particular a tetragonal, preferably square, hexagonal, octagonal and / or circular shape.
Unter der Form eines Kanalquerschnitts wird die Form des Querschnitts eines einzelnen Kanals verstanden, wobei der Querschnitt senkrecht zur Kanalachse steht. Bei nicht-geradlinigen Kanälen ist die Kanalachse nicht-geradlinig. Die Form des Kanalquerschnitts der einzelnen Kanäle wird im Folgenden einfach als Kanalform bezeichnet.Under The shape of a channel cross section becomes the shape of the cross section a single channel, the cross section being vertical to the channel axis. For non-rectilinear channels, the channel axis is non-rectilinear. The shape of the channel cross section of the individual channels will be referred to simply as Designated channel shape.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Kanalform einen Einfluss auf den Strömungswiderstand des adsorptiven Formkörpers hat. Dabei hat sich gezeigt, dass sich bei einem durch den adsorptiven Formkörper durchgeleiteten Gas, abhängig von der Kanalform, Bereiche mit unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit ausbilden.The inventors have found out that the channel shape has an influence on the flow resistance of the adsorptive shaped body. It has been found that, in a gas through the adsorptive shaped body, depending on the channel shape, regions with different flow velocities training.
Das bedeutet, dass sich abhängig von der Kanalform ein Strömungswiderstand einstellt. Dieser Strömungswiderstand kann gemessen werden, indem man den Druck des Gases vor dem Einströmen in den adsorptiven Formkörper und nach Ausströmen aus dem adsorptiven Formkörper aufzeichnet. Der Druckabfall der Strömung ist dann ein Maß für den Strömungswiderstand in dem adsorptiven Formkörper.The means being dependent from the channel shape a flow resistance established. This flow resistance can be measured by adjusting the pressure of the gas before flowing into the adsorptive shaped body and after outflow from the adsorptive molding records. The pressure drop of the flow is then a measure of the flow resistance in the adsorptive molding.
Die Innenwandflächen der einzelnen Kanäle wirken als Reibungsflächen und sind in erheblichem Maße für den Druckabfall verantwortlich. Es zeigt sich, dass bei gleicher Summe der Flächen der Kanalquerschnitte der Druckabfall von der Kanalform abhängig ist.The Inner wall surfaces the individual channels act as friction surfaces and are significant for the Pressure drop responsible. It turns out that for the same sum the surfaces the channel cross sections, the pressure drop is dependent on the channel shape.
Die Fläche des Querschnitts eines einzelnen Kanals wird im Folgenden als Kanalquerschnittsfläche bezeichnet. Die Summe der Kanalquerschnittsflächen wird im Folgenden als offene Fläche bezeichnet.The area The cross-section of a single channel is referred to below as the channel cross-sectional area. The sum of the channel cross-sectional areas will be referred to as open area designated.
Ferner wird unter Reibungsfläche die Innenwandfläche des Kanals verstanden. Bei einer kreisförmigen Kanalform ist die Reibungsfläche kleiner als für alle anderen Kanalformen gleicher Kanalquerschnittsfläche.Further gets under friction surface the inner wall surface the channel understood. For a circular channel shape, the friction surface is smaller as for all other channel shapes with the same channel cross-sectional area.
Beim Durchströmen eines Gases durch einen adsorptiven Formkörper mit einer quadratischen Kanalform stellen sich in den Eckbereichen niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten im Vergleich zu Strömungsgeschwindigkeiten nahe der Kanalachse ein. Je stärker sich die Kanalform einer kreisförmigen Kanalform annähert, umso kleiner werden die Bereiche mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten. Eine regelmäßig hexagonale Kanalform kommt einer kreisförmigen Kanalform nahe, wobei sich bei der regelmäßig hexagonalen Kanalform auch die offene Fläche optimieren lässt und mithin eine große offene Fläche erreicht werden kann.At the Flow through a gas through an adsorptive molding with a square Channel shape set in the corners lower flow velocities compared to flow velocities near the canal axis. The stronger the channel shape of a circular Approximate channel shape, the smaller the areas with low flow velocities. A regular hexagonal Channel shape comes a circular Close channel shape, with the regular hexagonal channel shape also the open area optimize and therefore a big one open area can be achieved.
Bei Vergleichsmessungen hat sich herausgestellt, dass ein adsorptiver Formkörper, der eine regelmäßig hexagonale Kanalform aufweist, einen geringeren Strömungswiderstand verglichen mit einem adsorptiven Formkörper, der eine quadratische bzw. tetragonale Kanalform gleicher Kanalquerschnittsfläche aufweist, hat.at Comparative measurements have been found to be an adsorptive Moldings, the one regular hexagonal Channel shape compared, a lower flow resistance with an adsorptive molding, which has a square or tetragonal channel shape of the same channel cross-sectional area, Has.
Somit ist der Druckabfall in einem adsorptiven Formkörper, der Kanäle mit einer hexagonalen Kanalform aufweist, geringer als bei einem adsorptiven Formkörper, der Kanäle mit einer tetragonalen Kanalform aufweist.Consequently is the pressure drop in an adsorptive shaped body, the channels with a has a hexagonal channel shape, less than an adsorptive one Moldings, of the channels having a tetragonal channel shape.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist mithin der adsorptive Formkörper eine regelmäßig hexagonale Kanalform, d.h. Honigwabenstruktur, auf.at a preferred embodiment Therefore, the adsorptive molded body has a regular hexagonal Channel shape, i. Honeycomb structure, on.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der adsorptive Formkörper bevorzugt Kanäle mit einem tetragonalen Kanalquerschnitt auf, da ein solcher adsorptiver Formkörper auf den herkömmlichen Extrudern hergestellt werden kann.at a further embodiment has the adsorptive shaped body prefers channels with a tetragonal channel cross-section, as such an adsorptive moldings on the conventional Extruders can be made.
Der erfindungsgemäße adsorptive Formkörper weist vorzugsweise eine Zelligkeit von 10 bis 1000, vorzugsweise 20 bis 600, weiter bevorzugt 50 bis 400 Kanälen pro Quadratzoll, die sich vorzugsweise im Wesentlichen entlang der Längsachse des Formkörpers erstrecken, auf. Der Formkörper weist üblicherweise eine zylindrische Form auf.Of the Adsorptive according to the invention moldings preferably has a cell density of 10 to 1000, preferably 20 to 600, more preferably 50 to 400 channels per square inch, which preferably extend substantially along the longitudinal axis of the shaped body, on. The molded body usually indicates a cylindrical shape.
Vorzugsweise weisen die Kanalwände des adsorptiven Formkörpers eine Dicke in dem Bereich von 100 μm bis 1000 μm, bevorzugt 150 bis 450 μm, auf.Preferably have the channel walls of the adsorptive molding a thickness in the range of 100 μm to 1000 μm, preferably 150 to 450 μm.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers gelöst, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
- (a) Mischen von Adsorptionsmittel, wenigstens einer eine amorphe Stützstruktur-bildenden Substanz, Plastifizierungsmittel, Flüssigphase sowie gegebenenfalls von weiteren Hilfsstoffen unter Bereitstellen einer formbaren Masse, wobei die amorphe anorganische Stützstruktur-bildende Substanz Glas ist oder umfasst, wobei der Anteil der amorphen anorganischen Stützstruktur 25 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des hergestellten Formkörpers, beträgt,
- (b) Formen der in Schritt (a) erhaltenen Masse zu einem Formkörper, wobei der Formkörper eine Kanalstruktur mit Kanälen aufweist,
- (c) Erhitzen des in Schritt (b) bereitgestellten Formkörpers bis wenigstens zur Schmelztemperatur der die amorphe Stützstruktur-bildenden Substanz,
- (d) Abkühlen des in Schritt (c) erhitzten Formkörpers unter Ausbildung einer amorphen Stützstruktur.
- (a) mixing adsorbent, at least one amorphous support structure-forming substance, plasticizer, liquid phase, and optionally other excipients to provide a moldable mass, wherein the amorphous inorganic support structure-forming substance is or comprises glass, wherein the proportion of the amorphous inorganic support structure From 25 to 60% by weight, based on the total weight of the shaped article produced,
- (b) forming the mass obtained in step (a) into a shaped body, the shaped body having a channel structure with channels,
- (c) heating the shaped body provided in step (b) to at least the melting temperature of the amorphous support structure-forming substance,
- (d) cooling the shaped body heated in step (c) to form an amorphous support structure.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 21 bis 45 angegeben.preferred embodiments the method according to the invention are in the claims 21 to 45 indicated.
Die Formgebung in Schritt (b) erfolgt vorzugsweise durch Extrusion der in Schritt (a) hergestellten Ausgangsmasse.The Shaping in step (b) is preferably carried out by extrusion in step (a) produced starting material.
Als Flüssigphase wird in Schritt (a) vorzugsweise eine wässrige Phase bzw. Wasser verwendet. Über die zugegebene Wassermenge kann die Viskosität der Ausgangsmischung eingestellt werden. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Flüssigphase in der bereitgestellten formbaren Masse, weiter bevorzugt der Anteil an Wasser in der bereitgestellten formbaren Masse, höchstens 55 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der bereitgestellten formbaren Masse.When liquid phase For example, in step (a), an aqueous phase or water is preferably used. About the added amount of water can adjust the viscosity of the starting mixture become. Preferably the proportion of liquid phase in the provided moldable mass, more preferably the proportion of water in the moldable mass provided, at most 55 wt .-% based on the total weight of the provided moldable Dimensions.
Die Plastizität der Ausgangsmischung wird durch Zugabe eines Plastifizierungsmittels eingestellt. Es hat sich gezeigt, dass ein Plastifizierungsmittel zugesetzt werden muß, um die Formbarkeit der in Schritt (a) herstellten Masse zu gewährleisten.The plasticity the starting mixture is added by adding a plasticizer set. It has been shown that a plasticizer is added must become, to ensure the formability of the mass produced in step (a).
Als Stützstruktur-bildende Substanz wird eine unterkühlte Glas-Schmelze verwendet. Vorzugsweise wird als unterkühlte Schmelze aus zerkleinertes Glas, vorzugsweise Glasmehl, verwendet. Das eingesetzte Glas weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von weniger als 1200°C, weiter bevorzugt von weniger als 1100°C auf. Als sehr geeignet hat sich ein Glas erwiesen, dass einen Schmelzpunkt in einem Bereich von etwa 900°C bis etwa 1000°C aufweist.When Support structure-forming Substance becomes a supercooled Glass melt used. Preferably, as a supercooled melt made of crushed glass, preferably glass flour. The inserted glass preferably has a melting point of less than 1200 ° C, on preferably less than 1100 ° C on. A glass that has proved to be very suitable has a melting point in a range of about 900 ° C up to about 1000 ° C having.
Beispielsweise
kann das Glas die in Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung aufweisen: Tabelle
1:
Ein Glas mit der vorstehenden Zusammensetzung hat einen Erweichungspunkt von 578°C und einen Schmelzpunkt von 920°C.One Glass with the above composition has a softening point of 578 ° C and a melting point of 920 ° C.
Neben dem Adsorptionsmittel, der die amorphe Stützstruktur-bildenden Substanz und Plastifizierungsmittel können in Schritt (a) weiteren Hilfsstoffe wie Füllstoffe, Fasern, Gleithilfsmittel, Seife, Grünkörperbindemittel und Mischungen davon zugesetzt werden.Next the adsorbent containing the amorphous support structure-forming substance and plasticizers in step (a) other auxiliaries such as fillers, fibers, lubricants, Soap, green body binder and mixtures thereof are added.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn neben dem Plastifizierungsmittel der Ausgangsmischung noch Füllstoffe und/oder Fasern zugesetzt werden.It it has been shown that it is beneficial if in addition to the plasticizer the starting mixture still fillers and / or fibers are added.
In bezug auf die Füllstoffe und die Fasern wird auf die obigen Erläuterungen zu dem Formkörper verwiesen, die entsprechend gelten.In with respect to the fillers and the fibers are referred to the above explanations of the molding, which apply accordingly.
Das Plastifizierungsmittel wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wachsen, Paraffinen, Fettsäuren vorzugsweise Ölsäure, und Mischungen davon besteht.The Plasticizer is preferably selected from the group consisting of from waxes, paraffins, fatty acids preferably oleic acid, and Mixtures of it exists.
Diese Hilfsmittel verbessern die innere Gleitfähigkeit, d.h. eine gute Gleitfähigkeit der Partikel zueinander. Insbesondere werden äußerst vorteilhaft durch eine gute innere Gleitfähigkeit lokale Staueffekte in den einzelnen Kanälen des Mundstücks beim Extrudieren vermieden.These Aids improve the internal lubricity, i. a good lubricity the particles to each other. In particular, be extremely advantageous by a good inner lubricity local jamming effects in the individual channels of the mouthpiece Extrusion avoided.
Ebenso kann im Schritt (a) auch eine Seife zu der Ausgangsmasse zugesetzt werden, um das Gleiten der Masse in einem Extruder bzw. am Werkzeug zu verbessern. Eine geeignete Seife umfasst vorzugsweise Kernseife, Schmierseife oder Metallseifen. Vorzugsweise wird Natriumstearat oder Kaliumstearat verwendet.As well In step (a), a soap may also be added to the starting material be to the sliding of the mass in an extruder or on the tool to improve. A suitable soap preferably comprises core soap, Soft soap or metal soaps. Preferably, sodium stearate or potassium stearate.
Als sehr geeignete Gleithilfsmittel haben sich auch Glycerin und/oder Polyalkylenglykole wie Polyethylenglykole erwiesen.Also suitable as lubricating aids are glycerol and / or polyalkylene glycols such as polyethyl proved to be glycols.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Ausgangsmischung wenigstens ein karbonisierbares Harz, vorzugsweise ein Phenolharz, weiter bevorzugt ein Novolak, als Haftvermittler zugegeben werden. Der Zuschlag von Phenolharz kann von der Oberflächenbeschaffenheit insbesondere des pH-Wertes der Oberfläche des verwendeten Adsorptionsmittels abhängen. Gegebenenfalls kann auf den Zusatz eines Haftvermittlers vollständig verzichtet werden.at a preferred embodiment in step (a) of the method according to the invention the starting mixture may contain at least one carbonisable resin, preferably a phenolic resin, more preferably a novolak, as a coupling agent be added. The addition of phenolic resin may vary depending on the surface finish in particular the pH of the surface of the adsorbent used depend. If necessary, the addition of an adhesion promoter can be completely dispensed with become.
Als weiterer bevorzugter Hilfsstoff, der in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens zugesetzt werden kann, ist ein Grünkörperbindemittel zu nennen. Dieses verbessert bzw. verfestigt den nach einer Extrusion erhaltenen Grünkörper. Geeignete Grünkörperbindemittel sind Flüssigstärke, Celluloseether oder ein Cellulosederivat, beispielsweise Methylhydroxypropylcellulose, und Mischungen davon.When further preferred excipient which in step (a) of the method according to the invention may be added, is a green body binder to call. This improves or solidifies the product obtained after extrusion Green body. suitable Green body binder are liquid starch, cellulose ethers or a cellulose derivative, for example methylhydroxypropylcellulose, and mixtures thereof.
Der Celluloseether bindet das in Schritt (a) zugesetzte Wasser außerhalb der Aktivkohle und trägt zur Stabilisierung des Grünkörpers bei. Darüber hinaus fördert das Grünkörper-Bindemittel auch die Homogenisierung der aus Aktivkohle und gegebenenfalls zugesetzten Füllstoffen bestehenden Ausgangsmischung, in dem es einer aufgrund der unterschiedlichen Dichten gegebenenfalls bewirkten Trennung der Ausgangsmaterialien entgegenwirkt.Of the Cellulose ether externally binds the water added in step (a) the activated carbon and carries to stabilize the green body. About that promotes out the green body binder also the homogenization of the activated carbon and optionally added fillers existing starting mixture, in which one due to the different Densities, if appropriate, effected separation of the starting materials counteracts.
Als Celluloseether können beispielsweise Methylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Hydroxybutylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Hydroxyethylmethylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose oder Mischungen davon verwendet werden.When Cellulose ethers can for example, methylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, hydroxybutylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, methylhydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, Sodium carboxymethyl cellulose or mixtures thereof.
Vorzugsweise beträgt die Menge an zugesetztem Grünkörper-Bindemittel beispielsweise Celluloseether, bezogen auf die Gesamtmasse der Ausgangsmischung, nicht mehr als etwa 5 Gew.-%. Anderenfalls besteht die Gefahr dass bei der Erhitzung des extrudierten Aktivkohleformkörpers durch das Herausbrennen des Grünkörper-Bindemittels zu große Defekte in Form von Makroporosität entstehen.Preferably is the amount of added green body binder for example, cellulose ethers, based on the total mass of the starting mixture, not more than about 5% by weight. Otherwise there is a risk that in the heating of the extruded activated carbon article by burning out the green body binder too big Defects in the form of macroporosity arise.
Vorzugsweise werden beim Hinzugeben des Wassers zur Einstellung der Viskosität der im Schritt (a) bereitgestellten extrudierten Masse bis zu 20 Gew.-% des Wassers mit einem Teil des Celluloseethers vermischt zugegeben. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine zu starke Adsorption des Wassers in der bzw. an die Aktivkohle vermieden werden.Preferably When adding the water to adjust the viscosity of the Step (a) provided extruded mass up to 20 wt .-% of the water mixed with a portion of the cellulose ether. In this way can advantageously be too strong adsorption of water be avoided in or on the activated carbon.
In Tabelle 2 wird ein Überblick über die bevorzugt zu verwendenden Bestandteile für eine extrusionsfähige formbare Masse gegeben. Die Bereichsangaben stellen jeweils die bevorzugten Bereiche dar. Es ist selbstverständlich möglich auch mehr oder weniger bei den einzelnen Bestandteilen zu verwenden. Die jeweiligen Bestandteile ergeben für die jeweilige Ausgangsmischung insgesamt 100 Gew.-% Ausgangsmischung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in Tabelle 2 angegebenen bevorzugten Bereichsangaben beschränkt.In Table 2 will give an overview of the preferred ingredients to be used for an extrusion moldable Given mass. The range indications each represent the preferred ones Ranges. It goes without saying possible also to use more or less for the individual components. The respective constituents result for the respective starting mixture Total 100 wt .-% starting mixture. However, the invention is not to the preferred ranges indicated in Table 2 limited.
Tabelle 2 Table 2
In Schritt (b) wird die in Schritt (a) erhaltene formbare Masse einem Formwerkzeug, beispielsweise einem Extruder, zugeführt und geformt. Nach dem Formen wird der Formkörper vorzugsweise auf die gewünschte Länge zugeschnitten. Zwischen dem Formen in Schritt (b) und dem Erhitzen in Schritt (c) wird vorzugsweise ein Trocknungsschritt eingefügt, um den Gehalt an Flüssigphase in dem Grünkörper, also dem in Schritt (b) erhaltenen ungebrannten Formkörper, vor dem Erhitzen abzusenken.In Step (b) becomes the moldable mass obtained in step (a) Mold, such as an extruder, fed and shaped. After molding, the molding is preferably cut to the desired length. Between molding in step (b) and heating in step (c) For example, a drying step is preferably added to increase the content of liquid phase in the green body, so to lower the green body obtained in step (b) before heating.
Die Vortrocknung erfolgt bevorzugt mittels Konvektionstrockung, Mikrowellentrocknung und/oder Strahlungstrocknung. Vorzugsweise wird der nasse Grünkörper durch Einstrahlung von Mikrowellen bei gleichzeitiger Umströmung mit Luft vorgetrocknet. Hierbei weist die Luft vorzugsweise Temperaturen von etwa 20°C bis etwa 100°C, bevorzugt 30°C bis 70°C. Auf diese Weise läßt sich der erfindungsgemäße Formkörper innerhalb von 10 bis 20 Minuten bis zu einer Restfeuchte von < 5% trocknen, ohne dass es zu Defekten oder Rissbildung kommt.The Predrying is preferably carried out by convection drying, microwave drying and / or radiation drying. Preferably, the wet green body is through Irradiation of microwaves with simultaneous flow around with Air pre-dried. In this case, the air preferably has temperatures from about 20 ° C to about 100 ° C, preferably 30 ° C up to 70 ° C. In this way can be the molding according to the invention within from 10 to 20 minutes to a residual moisture content of <5%, without drying that it comes to defects or cracking.
Ein großer Vorteil des erfindungsgemäß hergestellten Grünkörpers ist, dass dieser eine ungewöhnlich kurze Vortrocknungszeit aufweist. Dies stellt natürlich eine starke Vereinfachung des Herstellungsverfahrens dar, da der Grünkörper in kürzerer Zeit und mit geringerem Energieaufwand vorgetrocknet werden kann.One greater Advantage of the invention produced Green body is, that this one is unusually short Has predrying time. Of course, this is a big simplification of the manufacturing process, since the green body in less time and with less Energy expenditure can be pre-dried.
Das Vortrocknen des Formkörpers erfolgt vorzugsweise solange bis der verbleibende Gehalt an Flüssigphase in dem Formkörper weniger als etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Formkörpers, beträgt.The Predrying the molding preferably takes place until the remaining content of liquid phase in the shaped body less than about 10% by weight, preferably less than about 5% by weight, each based on the total weight of the molding is.
Die Restfeuchte kann dem Formkörper vorteilhafterweise innerhalb 40 bis 90 Minuten in einem Umlufttrockenschrank entzogen werden, sodass der gesamte Trockungsprozess etwa 1 bis 1,5 Stunden Trocknungszeit umfasst.The Residual moisture can affect the molding advantageously within 40 to 90 minutes in a convection oven be withdrawn, so that the entire drying process about 1 to 1.5 hours drying time.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn die Feuchte permanent und schnell abgeführt wird, um eine Reißen des extrudierten Formkörpers während des Trocknungsvorganges zu vermeiden. Vorzugsweise wird der Formkörper getrocknet, bis der Wassergehalt 2,5 Gew.-% oder weniger beträgt.It It has been shown that it is beneficial if the humidity is permanent and dissipated quickly is going to be a tearing of the extruded molding while to avoid the drying process. Preferably, the shaped body is dried, until the water content is 2.5% by weight or less.
Bei dem Trocknen kann gegebenfalls eine Schwindung des Formkörpers in Durchmesser und Länge auftreten. Dieser Schwindungsprozess ist abhängig von den jeweiligen Bestandteilen der Ausgangsmischung, insbesondere von dem Anteil des Adsorptionsmittels. Die Schwindung beim Trockenschritt kann beispielsweise etwa 2 bis 10%, bezogen auf den Durchmesser des Formkörpers, und 1 bis 6%, bezogen auf die Länge des Formkörpers, betragen.at drying can optionally be a shrinkage of the molding in Diameter and length occur. This shrinkage process depends on the respective components the starting mixture, in particular the proportion of the adsorbent. The shrinkage in the drying step, for example, about 2 to 10%, based on the diameter of the molding, and 1 to 6%, based on the length of the molding, be.
Nach dem optionalen Trocknungsvorgang erfolgt der Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Erhitzen vorzugsweise unter inerten Bedingungen. Dieser Erhitzungsschritt umfasst zum einen die sogenannte Entbinderung, d.h. die thermische Zersetzung der eingesetzten Hilfsstoffe. Vorzugsweise wird dieser Zersetzungsprozess unter Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise unter N2-Atmosphäre, durchgeführt, um eine Oxidation des Adsorptionsmittels zu vermeiden.After the optional drying process, step (c) of the process according to the invention preferably involves heating under inert conditions. This heating step comprises, on the one hand, the so-called debindering, ie the thermal decomposition of the auxiliaries used. Preferably, this is Decomposition process under a protective gas atmosphere, preferably under N 2 atmosphere, carried out to avoid oxidation of the adsorbent.
Bei der Erhitzung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt es ferner zu einem Aufschmelzen der die amorphe Stützstruktur-bildenden Substanz. Vorzugsweise wird in Schritt (c) die Temperatur solange bei oder über der Schmelztemperatur der die amorphe Stützstruktur-bildenden Substanz gehalten wird, bis diese im Wesentlichen vollständig, vorzugsweise vollständig, geschmolzen ist und die Adsorptionsmittel an bzw. in der Schmelze fixiert sind. Nachfolgend wird das Ganze abgekühlt, wobei sich unter Erstarrung der unterkühlten Schmelze aus Glas die amorphe Stützstruktur ausbildet.at the heating in step (c) of the process according to the invention also occurs to a melting of the amorphous support structure-forming substance. Preferably, in step (c), the temperature is maintained at or above Melting temperature of the amorphous support structure-forming substance is held until it is substantially completely, preferably completely, melted is and the adsorbent are fixed to or in the melt. Subsequently, the whole thing is cooled, under solidification of the supercooled melt of glass, the amorphous support structure formed.
Bei dem Erhitzen bzw. Brennen kann es gegebenenfalls zu einer Schwindung des Formkörpers in Durchmesser und Länge kommen. Dieser Schwindungsprozess ist abhängig von den jeweils verwendeten Bestandteilen der Ausgangsmischung, insbesondere von dem Anteil des Adsorptionsmittels. Die Schwindung kann nach dem Erhitzen bzw. Brennen bis zu 15%, bezogen auf den Durchmesser des Formkörpers, und bis zu 12%, bezogen auf die Länge des Formkörpers, betragen, wobei die Schwindung beim Trockungsschritt miteinbezogen ist. Vorzugsweise liegt die Gesamtschwindung nach dem Erhitzen bzw. Brennen bei weniger als 10%, bezogen auf den Durchmesser des Formkörpers, und bei weniger als 2%, bezogen auf die Länge des Formkörpers.at if necessary, it may shrink when heated or burned of the molding in diameter and length come. This shrinkage process depends on the one used Ingredients of the starting mixture, in particular of the proportion of the adsorbent. The shrinkage can after heating or Burning up to 15%, based on the diameter of the molding, and up to 12%, based on the length of the molding, be, wherein the shrinkage involved in the drying step is. Preferably, the total shrinkage after heating or Burning at less than 10%, based on the diameter of the shaped body, and at less than 2%, based on the length of the molding.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und unter Bezug auf die beigefügte Figuren näher erläutert. Die Beispiele dienen ausschließlich der weiteren Erläuterung und sind nicht als Beschränkung zu verstehen.The The present invention will be described below by way of examples and with reference to the attached Figures closer explained. The examples serve exclusively the further explanation and are not intended as a limitation to understand.
Figurencharacters
Erfindungsgemäßes Beispiel 1 (Bsp. 1)Inventive example 1 (example 1)
Als Adsorptionsmittel wurde eine pulverförmige Aktivkohle mit einer inneren BET-Oberfläche von 1560 m2/g verwendet. Diese Aktivkohle wurde mit Hilfe eines chemischen Verfahrens mit Phosphorsäure aktiviert und wies in einem wässrigen Aufschluß einen pH-Wert von 2–3 auf. Als Füllstoff wurde Ton gewählt, um dessen plastische Eigenschaften für die Einstellung der extrusionsfähigen Masse zu nutzen. Laut Herstellerangaben sind für diesen Ton mindestens 1000°C zum Brennen erforderlich. Zur Herstellung der amorphen Matrix wurde das in Tabelle 1 angegebene Glas in Form von Glasmehl eingesetzt. Das verwendete Glas wies einen Erweichungspunkt von 578°C und einen Schmelzpunkt von 920°C auf. Die Komponenten wurden mit Wasser und weiteren Hilfsmitteln, wie in Tabelle 3 aufgeführt, gemäß den angegebenen Gewichtsanteilen gemischt.The adsorbent used was a pulverulent activated carbon having an inner BET surface area of 1560 m 2 / g. This activated carbon was activated by means of a chemical process with phosphoric acid and had a pH of 2-3 in an aqueous digest. As the filler clay was chosen to use its plastic properties for the adjustment of the extrusive mass. According to the manufacturer, this clay requires at least 1000 ° C for firing. To prepare the amorphous matrix, the glass indicated in Table 1 was used in the form of glass flour. The glass used had a softening point of 578 ° C and a melting point of 920 ° C. The components were mixed with water and other adjuvants listed in Table 3 according to the proportions by weight indicated.
Tabelle 3 Table 3
Die entstandene extrusionsfähige Masse wurde mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs in eine zylinderförmige Kanalstruktur mit 200 cpsi (cells per square ich) extrudiert.The resulting extrusive Mass was transformed into a cylindrical channel structure using a suitable tool extruded at 200 cpsi (cells per square i).
Die Trocknung wurde mit Hilfe eines Umluftmikrowellengeräts durchgeführt. Innerhalb von 6 Minuten wurden 95% des enthaltenen Wassers herausgetrocknet werden, ohne dass erkennbare Defekte an dem Formkörper entstanden. Die restlichen 5% des enthaltenen Wassers wurden in einem Umlufttrockenschrank bei 90°C während einer Stunde entzogen. Während des Trockenvorganges ergab sich eine Schwindung von 3,9% im Durchmesser des Formkörpers und 1,5% in der Länge des Formkörpers.The Drying was carried out with the help of a circulating air microwave oven. Within of 6 minutes, 95% of the water contained was dried out be formed without recognizable defects on the molding. The remaining 5% of the water contained was in a convection oven at 90 ° C during one Hour withdrawn. While The drying process resulted in a shrinkage of 3.9% in diameter of the molding and 1.5% in length of the molding.
Der Aufschmelzprozess wurde in einer Aufheizrampe durchgeführt. Hierzu wurde der getrocknete Formkörper unter Stickstoffatmosphäre mit einer Aufheizrate von 5 K/min bis auf 950°C aufgeheizt und die Temperatur für 45 Minuten gehalten. Anschließend wurde mit einer Abkühlrate von 10 K/min bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Es ergab sich eine Schwindung von 9,1% im Durchmesser des Formkörpers und 9,1% in der Länge des Formkörpers.Of the Melting process was carried out in a heating ramp. For this became the dried shaped body under nitrogen atmosphere heated at a heating rate of 5 K / min to 950 ° C and the temperature for 45 Minutes kept. Subsequently was at a cooling rate cooled from 10 K / min to room temperature. There was a shrinkage of 9.1% in the diameter of the molding and 9.1% in the length of the molding Molding.
Der fertige Formkörper mit Kanalstruktur hatte einen Durchmesser von 30 mm und wurde auf eine Länge von 100 mm geschliffen.Of the finished moldings with channel structure had a diameter of 30 mm and was on a length ground of 100 mm.
An
diesem fertiggestellten Formkörper
wurden mehrere Tests durchgeführt,
die im folgenden beschrieben werden, insbesondere auch im Vergleich
zu den Formkörpern,
die mit den Verfahren, die in
Stabilitätsteststability test
Die Stabilität wurde mit einem einfachen Drucktest ermittelt. Dazu wurde der Formkörper zwischen zwei Stempel einer Materialzugprüfmaschine (Fa. Zwick, 89079 Ulm) eingespannt, wobei zwischen dem Formkörper und den Stempeln Moosgummi zur Homogenisierung der aufgebrachten Druckkräfte gelegt wurde. Der Druck wurde einmal senkrecht zu den Kanälen des Formkörpers und einmal parallel zu einer Achse der Kanäle des Formkörpers angelegt. Mit einem Kraftaufnehmer wurde die Kraft ermittelt, bei der der Formkörper zerbrach. Dieser Wert ist in Tabelle 4 als Berstkraft in N angegeben.The stability was determined with a simple pressure test. For this purpose, the molding was between two Stamp of a material tensile testing machine (Zwick, 89079 Ulm) clamped, wherein between the molding and the stamps foam rubber for homogenization of the applied compressive forces has been. The pressure was once perpendicular to the channels of the molding and once applied parallel to an axis of the channels of the molding. With a force transducer, the force was determined at which the moldings broke. This value is given in Table 4 as the burst force in N.
AdsorptionskapazitätstestAdsorptionskapazitätstest
Die Adsorptionskapazität und das Vermögen, die adsorbierten Kohlenwasserstoffe durch Regeneration mit Luft wieder abzugeben, wurde mit einem Test in Anlehnung an die ASTM D 5228-92 ermittelt. Der Formkörper wurde mit n-Butan beladen, wobei die Beladung mit einer Konzentration von 50% n-Butan in Stickstoff mit einem Volumendurchsatz von 0,1 l/min bis zu einem Durchbruch von 5000 ppm erfolgte. Anschließend wurde mit 22 l/min trockener Luft für 15 Minuten eine Desorption durchgeführt. Nach drei Adsorptions-/Desorptionszyklen stellte sich ein fester Arbeitshub mit einer Restbeladung in dem adsorptiven Formkörper bzw. Filtersystem, ein. Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 4 als Arbeitskapazität in g und Restbeladung in g angegeben.The adsorption capacity and the ability to re-release the adsorbed hydrocarbons by regeneration with air was determined by a test based on ASTM D 5228-92. The molded article was loaded with n-butane, loading at a concentration of 50% n-butane in nitrogen at a volume flow rate of 0.1 l / min to a breakthrough of 5000 ppm. Subsequently, desorption was carried out with 22 l / min of dry air for 15 minutes. After three adsorption / desorption cycles, a solid working stroke with a residual charge in the adsorptive molding or filter system turned on. The results of this test are given in Table 4 as working capacity in g and residual loading in g given.
Test auf Wirksamkeit des FiltersystemsTest for effectiveness of filter Systems
Um die Wirksamkeit des Filtersystems zur Verminderung von Restemissionen eines Tankentlüftungssystems zu testen, wurde das Filtersystem als Zusatzfilter hinter einen Aktivkohlekanister angeschlossen. Der Aktivkohlekanister wurde zuvor in mehreren Zyklen solange mit n-Butan beladen und desorbiert, bis ein Gleichgewichtszustand eingestellt war. Anschließend wurde der Kanister für den Emissionstest zusammen mit dem angeschlossenen Filtersystem definiert beladen und einmal mit insgesamt 294 l trockener Luft gespült. Danach erfolgte eine 24 stündige Ausgleichsphase, bei der alle Zuleitungen zum Kanister und zu dem Filtersystem verschlossen waren. Im Folgenden wurde ein Kraftstofftank angeschlossen und das gesamte System mit Kraftstofftank und angeschlossenem Aktivkohlekanister und Filtersystem in eine geschlossene Klimakammer gestellt. Der Ausgang hinter dem Filter wurde in eine sogenannte Mini-SHED-Box (SHED: Sealed Housing for Evaporative emissions Detection) geleitet, in der die Emissionen gemessen wurden, die aus dem System über den Filter entweichen, wobei das gesamte System in 48 Stunden zweimal von 18°C auf 40°C aufgeheizt wurde. Die Messung erfolgte gemäß der CFR 86 der Environmental Protection Agency, USA, und in Verbindung mit den Angaben in der Guideline 24, Release 9 von General Motors. Zum Vergleich wurde der gesamte Test auch ohne Filter durchgeführt. Die Ergebnisse sind in mg Emissionen für jeweils Messung am 1. Tag und am 2. Tag in Tabelle 4 angegeben.Around the effectiveness of the filter system to reduce residual emissions a tank ventilation system To test, the filter system was as an additional filter behind a Activated carbon canister connected. The activated carbon canister was previously in several cycles, while loaded with n-butane and desorbed until an equilibrium state was set. Subsequently was the canister for the emissions test together with the connected filter system defined loaded and once with a total of 294 liters of dry air rinsed. Then there was a 24-hour Compensation phase, in which all the supply lines to the canister and the Filter system were closed. The following was a fuel tank connected and the entire system with fuel tank and connected Activated carbon canister and filter system in a closed climate chamber posed. The output behind the filter was in a so-called Mini-SHED Box (SHED: Sealed Housing for Evaporative Emission Detection) which measured the emissions from the system via the Filters escape, leaving the entire system in 48 hours twice from 18 ° C at 40 ° C was heated up. The measurement was carried out according to the environmental CFR 86 Protection Agency, USA, and in conjunction with the information in the Guideline 24, Release 9 by General Motors. For comparison was the entire test was done without a filter. The results are in mg emissions for each measurement is indicated on the 1st day and 2nd day in Table 4.
Tabelle 4 Table 4
ErgebnisResult
Die
Werte in Tabelle 4 zeigen deutlich, dass die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Filtersystems gegenüber dem
in der
Erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel 1aComparative example according to the invention 1a
Gemäß der Rezeptur, die in Tabelle 3 vorliegt, wurden weitere erfindungsgemäße Formkörper hergestellt, bei denen lediglich die Aktivkohlenmenge variiert wurde und jeweils der Wasseranteil angepasst wurde. Der Aktivkohleanteil des Ausführungsbeispiels 1 betrug 36 Gew.-%, die Aktivkohleanteile in diesem Vergleichsbeispiel betrugen 20 Gew.-%, 32,5 Gew.-% und 34 Gew.-%. Wie in Tabelle 5 gezeigt, hat der Aktivkohleanteil zwischen 20 Gew.-% und 36 Gew.-% erstaunlicherweise keinen Einfluss auf die Schwindung des adsorptiven Formkörpers während der Trocknung und des Schmelzprozesses.According to the recipe, which is present in Table 3, further moldings according to the invention were produced, where only the amount of activated carbon was varied and each the water content has been adjusted. The activated carbon component of the embodiment 1 was 36% by weight, the activated carbon components in this comparative example were 20% by weight, 32.5% by weight and 34% by weight. As in Table 5 shown, the activated carbon content between 20 wt .-% and 36 wt .-% surprisingly, it does not affect the shrinkage of the adsorptive molding while the drying and the melting process.
Tabelle 5 Table 5
Erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel 1b (Vbsp. 1b)Comparative example according to the invention 1b (Vbsp. 1b)
Ausgehend von der Rezeptur in Tabelle 3 und dem Herstellungsverfahren, das in erfindungsgemäßen Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde ein adsorptiver Formkörper mit einem Aktivkohleanteil von 18 Gew.-% hergestellt. Die verwendete Aktivkohle hatte eine innere Oberfläche von 2000 m2/g. Wie in Beispiel 1 wurde die Aktivkohle mit Hilfe eines Aktivierungsverfahrens mit Phosphorsäure hergestellt. Nach der chemischen Aktivierung wurde jedoch mit Wasserdampf nachbehandelt, um die Porenstruktur zu beeinflussen. In einem wässrigen Aufschluss wies die Aktivkohle einen pH-Wert von 7 auf. Die Arbeitskapazität entsprach den Werten, die in Beispiel 1 ermittelt wurden. Die Gesamtschwindung ist jedoch signifikant verringert.Starting from the recipe in Table 3 and the preparation process described in Example 1 according to the invention, an adsorptive shaped body having an activated carbon content of 18% by weight was prepared. The activated carbon used had an internal surface area of 2000 m 2 / g. As in Example 1, the activated carbon was prepared by means of an activation process with phosphoric acid. However, after the chemical activation, water vapor was aftertreated to affect the pore structure. In an aqueous digestion, the activated carbon had a pH of 7. The working capacity corresponded to the values determined in Example 1. The overall shrinkage is, however, significantly reduced.
Erfindungsgemäßes Beispiel 2 (Bsp. 2)Inventive example 2 (Example 2)
Ausgehend von der Rezeptur in Tabelle 3 und dem Herstellungsverfahren, das im Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde ein adsorptiver Formkörper mit einem Aktivkohleanteil von 20 Gew.-% hergestellt. Die innere Oberfläche der verwendeten Aktivkohle betrug 1750 m2/g. Die Aktivkohle wurde mit Hilfe eines Aktivierungsverfahrens mit Wasserdampf hergestellt. Nach dieser Aktivierung wies die Aktivkohle in einem wässrigen Aufschluss einen pH-Wert von 9,5 auf. Danach wurde die Kohle nach Aktivierung mit 5%-iger Salzsäure gewaschen, und wies bei Einsatz einen pH-Wert von 5,9 auf.Starting from the recipe in Table 3 and the production process described in Example 1, an adsorptive shaped body having an activated carbon content of 20% by weight was prepared. The inner surface of the activated carbon used was 1750 m 2 / g. The activated carbon was produced by means of a steam activation process. After this activation, the activated carbon in an aqueous digestion had a pH of 9.5. Thereafter, the charcoal was washed with 5% hydrochloric acid after activation and had a pH of 5.9 when used.
Mithilfe
der Formel (I) kann auf Basis der inneren Oberfläche der eingesetzten Aktivkohle
und des Gewichtsanteils der Aktivkohle ein theoretisch zu erwartender
Reduktionsfaktor des fertiggestellten adsorptiven Formkörpers berechnet
werden und den aus den Beispielen bestimmten Schwindungswerten gegenüber gestellt
werden.
- fRed
- = Reduktionsfaktor
- AFK
- = innere BET-Oberfläche des Formkörpers
- ΦAK
- = Aktivkohleanteil im Formkörper
- AAk
- = innere BET-Oberfläche der Aktivkohle
- f red
- = Reduction factor
- A FK
- = inner BET surface of the molding
- Φ AK
- = Activated carbon content in the molding
- A Ak
- = inner BET surface of the activated carbon
Die Ergebnisse der bestimmten Schwindungswerte und der gemessenen Arbeitskapazitäten sind zusammen mit den berechneten Reduktionsfaktoren in Tabelle 6 aufgetragen.The Results of the determined shrinkage values and the measured working capacities plotted in Table 6 together with the calculated reduction factors.
Tabelle 6 Table 6
Die Werte in der Tabelle 6 zeigen deutlich auf, dass mit abnehmenden pH-Wert eine zunehmende Schwindung während des Erhitzungsschritts (c) und eine zunehmende Beeinträchtigung der Aktivkohle auftritt.The Values in Table 6 clearly show that with decreasing pH an increasing shrinkage during the heating step (c) and an increasing impairment the activated carbon occurs.
Für den erfindungsgemäßen adsorptiven
Formkörper
im erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel
1b tritt beim Heizschritt (c) keine Schwindung auf. Die amorphe
Stützstruktur
dieses Formkörpers
entspricht der Darstellung wie in
Bei dem erfindungsgemäßen Formkörper aus Beispiel 1, der mit einer Aktivkohle mit saurer Oberfläche hergestellt wurde, zeigt sich eine sehr gute Bindung zwischen Glas und Kohle.at the shaped body according to the invention Example 1 made with an activated carbon having an acidic surface became, shows a very good bond between glass and coal.
Erfindungsgemäßes Beispiel 3 (Bsp.3)Inventive example 3 (example 3)
Die
Ausführungsbeispiele
1 und 2 zeigen adsorptive Formkörper
mit einer regelmäßig tetragonalen Kanalform.
Das folgende Beispiel zeigt die Vorteile eines adsorptiven Formkörpers mit
einer regelmäßig hexagonalen
Kanalform gegenüber
einem adsorptiven Formkörper
mit einer quadratischen Kanalform auf. In
Zur
Veranschaulichung wurden mit den in
Aus
einem Vergleich von
Die theoretischen Ergebnisse wurden anhand von experimentellen Messungen überprüft. Es wurden drei adsorptive Formkörper gemessen, die jeweils eine offene Fläche von 78% der Querschnittsfläche des gesamten adsorptiven Formkörpers aufwiesen:
- (1) ein adsorptiver Formkörper mit
einer regelmäßig hexagonalen
Kanalform und den gleichen Abmessungen, die der theoretischen Rechnung
zugrunde gelegt wurden (Linie 3 in
4 ), - (2) ein adsorptiver Formkörper
mit einer quadratischen Kanalform und den gleichen Abmessungen,
die der theoretischen Rechnung zugrunde gelegt wurden (Linie 2 in
4 ), und - (3) ein adsorptiver Formkörper
mit einer quadratischen Kanalform, beidem der Abstand der in einem
einzelnen Kanal einander gegenüberliegenden
Kanalwände
4,8 mm betrug und eine Wandstärke
von 0,55 mm aufwies (Linie 1 in
4 ). Die Innenkanten der Kanäle wurden zusätzlich durch runde Verstärkungen mit einem Durchmesser von 2 mm unterstützt. Aufgrund der deutlich dünneren Wandstärken wies auch dieser Aktivkohleformkörper eine offene Fläche von 78% der Querschnittsfläche des gesamten Aktivkohleformkörpers auf und besaß somit eine größere Anzahl von Kanälen und demgemäß eine größere Reibungsfläche als die adsorptiven Formkörper (1 ) und (2 ).
- (1) an adsorptive shaped body with a regular hexagonal channel shape and the same dimensions as the theoretical calculation (line 3 in
4 ) - (2) an adsorptive shaped article with a square channel shape and the same dimensions as the theoretical calculation (line 2 in
4 ), and - (3) An adsorptive shaped body having a square channel shape in which the distance of the channel walls opposed to each other in a single channel was 4.8 mm and had a wall thickness of 0.55 mm (line 1 in FIG
4 ). The inner edges of the channels were additionally supported by round reinforcements with a diameter of 2 mm. Because of the significantly thinner wall thicknesses, this activated carbon shaped body also had an open area of 78% of the cross sectional area of the entire activated carbon shaped body and thus had a larger number of channels and consequently a larger friction surface than the adsorptive shaped bodies (US Pat.1 ) and (2 ).
Beispiel 4 (strukturelle Untersuchungen)Example 4 (structural investigations)
Es
wurden zusätzliche
strukturelle Untersuchungen mit Hilfe von Elektronenmikroskopie
(REM) und Röntgenweitwinkelstreuung
(WAXS) an gemäß den Beispielen
1a und 1b hergestellten Formkörpern
und einem gemäß dem Stand
der Technik (
Als Rasterelektronenmikroskop (REM)(englisch „Scanning Electron Microscope"(SEM)) bezeichnet man ein Elektronenmikroskop, bei dem ein Elektronenstrahl in einem bestimmten Muster über das vergrößert abzubildende Objekt geführt wird und Wechselwirkungen der Elektronen mit dem Objekt zur Erzeugung eines Bilds vom Objekt genutzt werden.When Scanning Electron Microscope (REM) (Scanning Electron Microscope (SEM)) is called an electron microscope, in which an electron beam in a certain Pattern over the enlarged object to be imaged guided is and interactions of the electrons with the object to produce a picture of the object.
Bei der Röntgenstreuung handelt es sich um die Streuung von Röntgenstrahlen an Materie. Sie ist eine der Standardmethoden zur Strukturaufklärung kondensierter Materie, insbesondere von Kristallen. Eine spezielle Form der Röntgenstreuung ist WAXS (Wide Angel X-Ray Scattering, Weitwinkel-Röntgenstreuung).at X-ray scattering it is the scattering of X-rays to matter. she is one of the standard methods for the structure elucidation of condensed matter, especially of crystals. A special form of X-ray scattering is WAXS (Wide Angel X-Ray Scattering, Wide Angle X-Ray Scattering).
Der
klare Unterschied zwischen der polykristallinen Struktur eines keramischen
Gitters und einer amorphen Matrix wird durch die
In der Physik und Mineralogie ist amorphes Material ein Stoff, bei dem die Atome keine geordneten Strukturen, sondern unregelmäßige Muster ausbilden. Regelmäßig strukturierte Materialien heißen im Gegensatz hierzu Kristalle. Ein Polykristall oder auch Vielkristall ist ein Kristall, dessen Kristallstruktur unregelmäßig ist. Sein Kristallkörper besteht aus vielen kleinen Einzelkristallen (Kristalliten), die durch Korngrenzen voneinander getrennt werden. Die meisten Kristalle in der Natur sind polykristallin, es gibt aber auch monokristalline Kristalle, z.B. haben Diamanten eine fast perfekte monokristalline Form.In In physics and mineralogy, amorphous material is a substance at the atoms are not ordered structures, but irregular patterns form. Regularly structured Materials are called in contrast, crystals. A polycrystal or polycrystal is a crystal whose crystal structure is irregular. His crystal body consists of many small single crystals (crystallites), the separated by grain boundaries. Most crystals in nature are polycrystalline, but there are also monocrystalline crystals, e.g. Diamonds have an almost perfect monocrystalline shape.
Einen
weiteren Beweis des strukturellen Unterschiedes bringt die Untersuchung
mit Hilfe von Röntgenweitwinkelstreuung.
Für diese
Untersuchungen wurden ein Wabenkörper
aus dem Stand der Technik mit einer keramischen Stützstruktur
und je ein Wabenkörper
aus Ausführungsbeispiel
1a und 1b genommen und unter normaler Atmosphäre auf 700°C erhitzt. Die enthaltene Aktivkohle
wurde dabei herausgebrannt und zurückgeblieben sind die reinen
Stützstrukturen.
Die Wabenkörper
zum Stand der Technik wurden gemäß der
In
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