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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität von Trink- und/oder Brauchwasser. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine solche Vorrichtung, die zur Anordnung in einer Leitung oder einem Leitungsabschnitt ausgebildet ist.
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Es sind neben Durchflussfiltern vielfältige Formen von Vorrichtungen zur Wasserbehandlung zum Sicherstellen einer vorgegebenen Wasserqualität bekannt, die heute vorzugsweise durch eine UV-Behandlung mit oder ohne Zusatz von Chlor, Fluor, Ozon oder ähnlichen Chemikalien auch in Mischformen auftreten. Nachteilig ist bei diesen beispielhaft genannten Wasseraufbereitungsvorrichtungen der Energiebedarf und/oder Verbrauch von Chemikalien, die eine natürliche Zusammensetzung von Wasser als Nahrungsmittel in jedem Fall beeinträchtigen.
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Insbesondere in Leitungssystemen in der Bundesrepublik Deutschland wird dabei bevorzugt mit UV-Strahlung, Chlor oder Ozon behandeltes Trinkwasser eingesetzt. Dieses Wasser ist direkt nach der Bestrahlung faktisch tot und stellt somit einen hervorragenden Nährboden für Bakterien etc. dar. Dabei ist ferner bekannt, dass Trinkwasser häufig über einen längeren Zeitraum in Rohren oder Leitungsabschnitten steht. Eine besondere Gefahr einer daraus resultierenden bakteriologischen Belastung bis hin zu einer Verseuchung stellen dabei Kunststoffleitungen oder aus Kunststoffen bestehende sonstige Abschnitte dar, in denen Trinkwasser über einen längeren Zeitraum steht. Sie stellen einen sehr guten Nährboden für Bakterien und Keime aller Art dar. Aus Badeanstalten sind in den vergangenen Jahren beispielsweise immer wieder Ausbrüche der so genannten Legionärskrankheit bekannt geworden, wobei sich Keime in temperierten Abschnitten der Trink- oder Frischwasserleitungen explosionsartig und unvorhersehbar vermehren konnten. An oder in diesen Keimbrutstätten haben sich Anordnungen aus Filtern insbesondere gegen Legionellen als weitgehend wirkungslos erwiesen. Bei Wohnhäusern treten aufgrund der aktuellen Verbreitung der Niedertemperatur-Technik zusätzliche Gefahrenherde auf, da hier Wasser nur noch auf maximal 60°C erwärmt wird.
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Unter dem Begriff der Oligodynamie ist eine Entkeimungswirkung durch Abgabe beispielsweise von Silber-Ionen bekannt, die u. a. in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 35 43 223 A1 für einen Wasser-Vorratsbehälter aus Edelstahl und in der deutschen Patentschrift
DE 44 36 927 C1 für eine Munddusche aus Kunststoff zur Abtötung von Keimen eingesetzt wird.
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In der
DE 202 20 851 U1 wird eine Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität von Trink- und/oder Brauchwasser mit wenigstens einem in einer wasserführenden Leitung angeordneten Element aus Silber oder einem anderen oligodynamischen Metall offenbart, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das oligodynamische Element ein biegsamer Silberdraht ist, und dass über dessen gesamte Länge sich wenigstens ein anderes metallisches und ebenfalls biegsames Material mit einem von Silber abweichenden Normalpotential erstreckt.
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Weiterhin ist aus der
DE 100 01 043 A1 ein desorbierbares Sorptionsfilter bekannt, wobei als Adsorber ein Adsorberfaserverbund verwendet wird, insbesondere aus Aktivkohlegewebe, -gestrick, -filz oder -vlies. Solche zu einem Gestrick, Gewebe oder Gewirk ausgebildete aktivierten Kohlefasern werden in der
EP 0 716 624 B1 zur Verwendung für eine Filteranordnung, insbesondere für Trinkwasser, beschrieben.
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Zudem ist aus der
DE 10 2004 042 128 A1 eine Vorrichtung mit einem Gehäuse zum Beseitigen von Mikroorganismen aus Brauch- oder Trinkwasser bekannt, bei der zum Beseitigen von Legionellen in einem als Strömungsraum für Trinkwasser ausgebildeten Innenraum eines aus Stahl geformten Metallgehäuses zumindest ein Element aus dehnbarem Edelmetall angeordnet ist, das sich in Strömungsrichtung des Trinkwassers erstreckt.
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In der
DE 20 2010 010 939 U1 wird eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung beschrieben, welche in einem Gehäuse u. a. eine Remineralisierungseinheit aufweist, bei welcher gefiltertes Wasser über ein mineralhaltiges Gesteinsmaterial leitbar ist, das zumindest Schungit umfasst.
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Schließlich offenbart die
DE 20 2008 007 610 U1 eine Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität von Trink- und/oder Brauchwasser, die zur Anordnung in einer Leitung oder einem Leitungsabschnitt ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung ein Silbergestrick, -gewebe oder -geflecht aufweist, über dem unmittelbar ein Gestrick, Gewebe oder Geflecht aus Edelstahl, Keramik, Glas oder Gold angeordnet ist. Das Silbergestrick, -gewebe oder -geflecht weist eine Ausnehmung auf, in die Propolis eingebettet ist.
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Der Nachteil der bekannten Filter liegt insbesondere darin, dass die Wirkoberfläche nur relativ gering ist. Außerdem ist insbesondere bei Filtern mit als Granulat oder in pulverisierter Form vorliegender Aktivkohle die Ausbildung von Kanälen zu beobachten, die schnell mit Schmutzpartikeln gesättigt sind und dann durchbrechen können, wodurch das Filterergebnis stark beeinträchtigt wird. Auch ist nach längerem Betrieb der Filter mit einem Wiederausspülen von Schadstoffen zu rechnen, so dass die Qualität der Filterung bei den bislang bekannten Aktivkohlefiltern insgesamt als unbefriedigend bezeichnet werden muss. Außerdem ist es mit den bisherigen Filtern nur mit sehr großem Aufwand möglich, auch Radioaktivität, Schwermetalle, Hormone und Arzneimittelrückstände auszufiltern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verbesserung der Qualität von Brauch- und/oder Trinkwasser zur Anordnung in einer Leitung oder einem Leitungsabschnitt bereit zu stellen, die die o. g. Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine solche Vorrichtung bereit zu stellen, durch die definierte Parameter wie z. B. Grenzwerte für Chlor, Chlorverbindungen, Ozon, etc. für die angeschlossenen Wasserverbraucher erzielt werden können.
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Des Weiteren soll eine solche Vorrichtung bereit gestellt werden, die auch in der Lage ist, in einfacher Weise Radioaktivität, Schwermetalle, Hormone und Arzneimittelrückstände auszufiltern.
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Diese und weitere Aufgaben werden durch die Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Wie der 1 zu entnehmen ist, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ein rohrförmiges Gehäuse 12 bspw. aus Edelstahl, Platin, Gold, Silber oder Titan, in dessen Inneren ein Stützkörper 14 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform hat der Stützkörper 14 die Form einer Schraubenfeder und besteht entweder aus Edelstahl oder Silber. Die Ausbildung als Schraubenfeder hat den Vorteil, dass dem durchfließenden Wasser ein gewisser Drall mitgegeben wird, was dazu führt, dass eine Wiederbelebung des Wassers stattfindet. Im Allgemeinen sind solche Formen bevorzugt, die das durchfließende Wasser in eine Drehbewegung versetzen, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern es sind auch andere Formen des Stützkörpers denkbar. Über den Stützkörper 14 ist ein Aktivkohlefilter 16 gezogen, der bevorzugt aus einem Aktivkohlegestrick, -gewebe oder -geflecht besteht. Das Aktivkohlegestrick, -gewebe oder -geflecht ist dabei wie eine Hülle über dem Stützkörper 14 angeordnet.
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Innerhalb des Aktivkohlefilters (16) ist in dem und/oder um den Stützkörper (14) herum ein mineralhaltiges Material (24) eingebettet, das Schungit und/oder Bentonit umfasst.
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Schungit ist ein natürliches Mineral mit einem Kristallgitter basierend auf Kohlenstoff. Der Kohlenstoff mit einem Anteil von 20 bis 95% bildet zusammen mit Silizium mit einem Anteil von 5 bis 60% den Hauptbestandteil dieses Minerals. Darüber hinaus umfasst Schungit eine Vielzahl weiterer Bestandteile, insbesondere Aluminium mit bis zu 4%, Eisen mit bis zu 3,5%, Magnesium mit bis zu 3,5%, Kalium mit bis zu 1,5%, Schwefel mit bis zu 1,2%, Kalzium mit bis zu 0,58% sowie Phosphor mit bis zu 0,34%, und weitere mineralische Bestandteile. Schungit zeichnet sich dadurch aus, dass keine Anteile von Blei oder Cadmium und auch keine radioaktiven Bestandteile enthalten sind.
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Insbesondere zeichnet sich Schungit durch eine länger anhaltende Mineralabgabe aus, wobei der im Schungit enthaltene Kohlenstoff in Form von Fullerenen einer Verkeimung des Gesteinsmaterials auch über einen längeren Zeitraum entgegenwirkt.
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Bentonit, der bis zu 95% Montmorillonit enthält, ist ein Mineral mit einer ungewöhnlich hohen Wasseraufnahme- und Quellfähigkeit. Es weist außerdem eine enorm große und noch dazu negativ geladene Oberfläche auf, was zu einer unvergleichlich hohen Resorptionsfähigkeit für Schadstoffe aller Art führt. Bentonit absorbiert Schwermetalle und Aflatoxine, das sind natürliche Gifte, die von Schimmelpilzen ausgeschieden werden, es reduziert die Bakterienanzahl, bspw. die Staphylokokken, kann Arzneimittelrückstände absorbieren und ist sogar in der Lage, radioaktive Elemente zu binden.
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Schungit und Bentonit werden in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in gebrannter Form verwendet.
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Aktivkohle hält unerwünschte natürliche Geruchs- und Geschmacksstoffe (z. B. Huminsäuren) ebenso zurück wie eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen, schwer abbaubare Halogenwasserstoffe, halogenierte Ethylenverbindungen, eine Vielzahl von Pestiziden, Manganverbindungen und andere Schwebstoffe. Selbst partikuläres Blei kann herausgefiltert werden. Auch Reste von Oxidationsmittel wie Ozon oder Chlor, die dem Wasser im Wasserwerk zur Keimabtötung beigesetzt werden, werden dadurch entfernt. Die Wirkung der Aktivkohlefiltration beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Adsorption organischer Mikroverunreinigungen. Schweb- und Trübstoffe werden durch rein mechanische Filterung aus dem Wasser entfernt. Aktivkohlefilter sind universell einsetzbar und auch regenerier- sowie reaktivierbar.
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Am ihrem oberen Ende 18 kann die Aktivkohlehülle 16 zur Befestigung nach innen in den Stützkörper 14 eingeschlagen sein.
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Oberhalb des oberen Endes des Stützkörpers 14 ist im gesamten Durchmesser des rohrförmigen Gehäuses 12 ein Silbergestrick, -gewebe oder -geflecht 20 angeordnet, über dem, ebenfalls im gesamten Durchmesser des rohrförmigen Gehäuses 12, unmittelbar ein Gestrick, Gewebe oder Geflecht 22 aus Edelstahl, Keramik, Glas oder Gold angeordnet ist. Durch die gemeinsame Anordnung von zwei Materialien mit voneinander abweichendem Normalpotential (hier Edelstahl und Silber) wird auch in stehendem Wasser einer Leitung oder eines Leitungsabschnitts entsprechend der elektrochemischen Spannungsreihe der Elemente ein Potentialgefälle aufgebaut, das der Bildung und/oder Vermehrung von Bakterien und Keimen entgegenwirkt. Dieses Feld wird ohne Zuschaltung einer äußeren Quelle alleine durch das Lösen von Anionen und Kationen in dem Wasser erzeugt. Die erzeugte Konzentration der Silberionen ist für den Menschen ungefährlich und zeigt gleichzeitig eine stark oligodynamische Wirkung. Neben einer Verwendung von reinem Silber sind auch Silberlegierungen mit z. B. Kupfer und/oder Palladium geeignet, da dem Fachmann bekannt ist, dass sich zur Absonderung von Silberionen in bekannter Weise auch Silberlegierungen eignen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Material mit einem anderen Normalpotential als Silber im Wesentlichen aus einem Edelstahl, insbesondere aus Edelstahl 1.4571. Durch Edelstahl wird gerade Trinkwasser auch in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung geschmacklich nur unwesentlich verändert, da er in Wasser bei pH-Werten von ca. 6,5 bis etwa 9 und üblichen Einsatztemperaturen zwischen etwa 6° und ca. 70°C weitgehend korrosionsbeständig ist. Auch im Zusammenspiel mit Silber ergeben sich bei einem Trinkwasser keine geschmacklichen Beeinträchtigungen, Verfärbungen oder ähnliches. Zur Einstellung besonderer Eigenschaften, wie z. B. einer besonderen Potentialdifferenz, können dem Edelstahl als Träger auch andere Materialien wie z. B. Cr, Ni, V, etc. beigegeben werden.
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Am unteren Ende des rohrförmigen Gehäuses 12 ist unterhalb der Aktivkohlehülle 16 nochmals ein Gestrick, Gewebe oder Geflecht 22 aus Edelstahl, Keramik, Glas oder Gold angeordnet.
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In gleicher Weise wie am oberen Ende 18 des Gehäuses 12 kann eine Kombination von Silbergestrick, -gewebe oder -geflecht 20 und Edelstahlgestrick, -gewebe oder -geflecht 22 auch am unteren Ende des Gehäuses 12 (nicht gezeigt) angeordnet sein.
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Am oberen bzw. unteren Ende des rohrförmigen Gehäuses 12 sind bekannte Einrichtungen 26, 28, bspw. Verlängerungen mit Innen-/Außengewinde und entsprechenden Dichtungen, Doppelnippel, etc., vorgesehen, mittels derer das rohrförmige Gehäuse 12 in einer Leitung bzw. einem Leitungsabschnitt angeordnet werden kann.
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In dem dargestellten Fall kann als Leitung bspw. eine Kunststoffleitung dienen, die bei Wassertemperaturen von deutlich unter 60°C und längeren Standzeiten oder bewegungslosen Verweilzeiten von Restwasser in der Leitung als regelrechte Keimbrutstätte betrachtet werden kann, insbesondere für die für den Menschen stets sehr gefährlichen Erreger der Legionärskrankheit oder den EHEC-Erreger (Enterohämorrhagische Escherichia coli). Durch den Einsatz der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 10 wird nun in besonders effektiver Weise dauerhaft Schutz vor einer übermäßigen Belastung durch Keime und Bakterien garantiert. Somit wird auch einer Kunststoffleitung, bspw. einem Duschschlauch als ein wichtiges Normteil, sehr effektiv ein wesentliches Gefahrenpotential genommen. Zwischen dem Edelstahlgestrick, -gewebe oder -geflecht 22 und dem Silbergestrick, -gewebe oder -geflecht 20 besteht ein direkter Kontakt, so dass die Wirkung dieser Vorrichtung nur auf der Oligodynamie des Silbers beruht, die durch den Kontakt mit dem Edelstahl im Wasser gesteigert wird.
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Das Aktivkohlegestrick, -gewebe oder -geflecht kann reaktiviert und bis zu 25 Mal wiederverwendet werden.
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Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Gestricke, Gewebe und Geflechte in einer Leitung oder einem Leitungsabschnitt angeordnet. Sie können als ineinander geschachtelte oder als zwei separate Komponenten ausgeführt sein. Damit wird auch auf einer sehr kurzen Strecke eine ausreichend große aktive Oberfläche geschaffen. Durch die Ausbildung in Form eines Gestricks/Geflechts/Gewebes kann die aktive Oberfläche vergrößert werden. Hierdurch wird die antibakterielle Wirkung sehr effektiv vergrößert oder auf kleine Baulängen gesehen ausreichend stark ausgebildet. Zudem steht auch bei teilweiser Entleerung der Leitung oder des Leitungsabschnitts stets ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Wasser oder Restwasser in Kontakt, so dass eine stets ausreichende Verhinderung der Aufkeimung und Entkeimungswirkung vorhanden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Durchmesser der Vorrichtung so gewählt, dass er, je nach Leistungsanforderung (m3/h) und Aufgabenstellung kleiner/größer als der freie Durchmesser der Leitung oder des Leitungsabschnitts ist. Ein wesentlicher Vorteil einer erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtung nach dieser Ausführungsform liegt auch in der leichten, einfachen Montage. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so in einfacher und schnell durchführbarer Weise in einer Leitung oder einem Leitungsabschnitt ohne wesentlichen Eingriff in dessen mechanische Stabilität oder gar schwächende Beschädigung zu ergänzen.
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Damit weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine geringe äußere Baulänge auf und eignet sich in besonderer Weise als Nachrüstteil. Sie kann somit auch direkt nach dem Durchlaufzähler(Kaltwasser)-Hauptwasserleitungs-Eingang eingesetzt werden, damit alles Wasser der Warm- und Kaltwasserversorgung eines gesamten Gebäudes die erfindungsgemäße Vorrichtung durchfließt. Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist ein Niedertemperaturofen in der Heißwasseraufbereitung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch als ein Leitungsstück ausgeführt werden. Damit stehen für die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr vielfältige Einsatzmöglichkeiten, z. B. vor einem Hauptwasserleitungseingang, vor einem Duschschlauch an einer Mischbatterie, auf oder mit einem Perlator bis hin zur Verwendung in einer Klimaanlage offen. Die definiert und langsam ablaufenden Prozesse in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfordern, wenn überhaupt, nur sehr lange Wartungsintervalle. Bei geeigneter Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Lebenszeit eines Schlauches, einer Dichtung, eines Siebes etc. leicht erreicht werden, so dass keine separaten Wartungsintervalle zu überwachen sind. Neben einer hohen Standzeit kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund ihrer Flexibilität auch schnell und unproblematisch angebracht werden. Äußere Beschaltungen durch Stromquellen etc. sind vorteilhafterweise ebenso wenig erforderlich wie z. B. das Vorsehen von Puffern gegen eine elektrolytische Zersetzung von Wasser mit der Gefahr von Knallgasbildung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das an ihrem oberen Ende angeordnete Silbergestrick, -gewebe oder -geflecht (20) eine Ausnehmung (nicht gezeigt) aufweist, in die Propolis eingebettet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung aus gestrickter oder gewebter Aktivkohle weist die folgenden technischen Vorteile auf:
- 1. Ein sehr breites Spektrum verschiedener Substanzen von geringem bis zu hohem Molekulargewicht wird adsorbiert (im Bereich von μg/l und mg/l). Gerade die Adsorption von Molekülen geringen Molekulargewichts ist gegenüber den herkömmlichen Adsorptionsmitteln hervorragend. Auch Arzneimittelrückstände und radioaktive Elemente können gebunden werden.
- 2. Sehr große spezifische und geometrische Oberfläche: 1.000–2.500 m2/g
- 3. Die innere aktive Oberfläche pro Gramm beträgt ungefähr das 100-fache herkömmlicher Aktivkohle (Granulat oder Pulver). Hier liegt der Grund für die extrem hohe Adsorptionsfähigkeit.
- 4. Sehr hohe Adsorptions- und Desorptionsgeschwindigkeit
- 5. Sehr hohe Fließgeschwindigkeit bis 500 m/h und darüber
- 6. Durch die größere innere aktive Oberfläche der Aktivkohle kann platzsparender, d. h. mit fünfmal kleineren Raumvolumen gebaut werden.
- 7. Filtermedium kann nicht ausgeschwemmt werden, struktureller Zusammenhalt ohne Bindemittel.
- 8. Keine Kanalbildung wie beim Granulat oder Pulver
- 9. Keine Verkeimung
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Der erfindungsgemäße Filter kann auch als Blutfilter oder zur Filterung anderer Flüssigkeiten eingesetzt werden. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Filterung von Raumluft. Dort kann eine erfindungsgemäße Filteranordnung die bislang bekannten Filter mit einem Einsatz aus einem aktivkohlegetränkten Schaumstoff ersetzen. Im Gegensatz zu den Schaumstoffeinsätzen ist der Filtereinsatz der hier beschriebenen Anordnung regenerierbar bzw. reaktivierbar und bildet somit keinen Problemmüll bei der Entsorgung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3543223 A1 [0004]
- DE 4436927 C1 [0004]
- DE 20220851 U1 [0005]
- DE 10001043 A1 [0006]
- EP 0716624 B1 [0006]
- DE 102004042128 A1 [0007]
- DE 202010010939 U1 [0008]
- DE 202008007610 U1 [0009]
