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Die Erfindung betrifft einen Filter und ein Verfahren zur Reinigung von Wasser.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Filter zur Reinigung bzw. Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Trinkwasser, bekannt. Mit einem Wasserfilter können bspw. Trübstoffe, Mikroorganismen und unerwünschte, im Wasser gelöste Substanzen entfernt oder zumindest in ihrer Konzentration reduziert werden. Dabei wird zwischen Wasserfiltern unterschieden, die entweder im Wasser enthaltene Partikel mechanisch, aus dem Wasser entfernen, beispielsweise durch Siebtechniken, oder die chemisch-physikalische Effekte zur Entfernung von im Wasser enthaltenen oder gelösten Substanzen ausnutzen. Zu den Wasserfiltern, die Partikel mechanisch aus dem Wasser entfernen, gehören beispielsweise Siebfilter oder Osmosefilter mit einer permeablen Filtermembran mit vorgegebener Porengröße, z.B. Mikro-Ultra- oder Nanofilter, Umkehrosmosemodule oder Filter mit einer körnigen Filterschüttung wie z.B. Kies-, Stein- oder Sandfilter. Durch Filtermembrane lassen sich – je nach Porengröße – Partikel mit einer Partikelgröße im Bereich von einigen nm (Ultrafiltration) bis zu einigen µm (Mikrofiltration) aus dem Wasser abtrennen. Mit Ultrafiltrationsmembranen ist es möglich, Mikroorganismen, deren Durchmesse typischerweise im Bereich von 20 bis 50 nm liegt, aus dem Wasser zu entfernen. Mit Umkehrosmosemodulen können sogar Partikel mit einer Partikelgröße von weniger als 1 nm aus dem Wasser entfernt werden. Allerdings ist hierfür ein hoher Filtrationsdruck erforderlich (10 bis 80 bar). Mikro-Ultra- oder Nanofiltrationsmembrane und RO-Filter weisen einen hohen Strömungswiderstand auf.
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Im Wasser gelöste Stoffe, insbesondere organische Substanzen, können durch physikalische Adsorption an einem Absorbermaterial, wie z.B. Aktivkohle oder Zeolithe, aus dem Wasser entfernt werden. Wenn es sich bei den im Wasser gelösten Stoffen um Ionen handelt, können diese auch durch Ionenaustausch unter Verwendung eines Ionenaustauschermaterials aus dem Wasser entfernt werden. Weiterhin können elektrostatisch geladene Partikel wie z.B. Mikroorganismen, welche regelmäßig negativ geladen sind, mittels Elektroadsorption an einem elektroaktiven Material, welches in wässrigen Umgebung über ein ZETA-Potential, insbesondere ein elektropositives ZETA-Potential verfügt, aus dem Wasser entfernt werden.
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Aus der
WO 03/000407 A1 ist ein elektroaktives Filtermaterial zur Filtration von Mikroorganismen aus Wasser bekannt. Bei dem elektroaktiven Filtermaterial handelt es sich um einen elektropositiven Textilverbundstoff, der ein Gemisch von Nanoaluminiumoxid-Teilchen oder -fasern und eine Trägerstruktur, beispielsweise auf Glasfaserbasis, umfasst. Aufgrund des elektropositiven ZETA-Potentials des Textilverbundmaterials in wässriger Umgebung ist dieses Filtermaterial in der Lage, elektrostatisch negativ geladene Teilchen aus einer zu filtrierenden Flüssigkeit durch Elektroadsorption zu entfernen. Das aus der
WO 03/000407 A1 bekannte elektroaktive Filtermaterial wird beispielsweise an der Oberfläche einer Filtermembran angeordnet oder als Filterbett eingesetzt und die zu filtrierende Flüssigkeit, insbesondere Wasser, wird durch die Membran bzw. das Filterbett geleitet. Dabei werden negativ geladene Partikel, insbesondere Mikroorganismen mit einer Teilchengröße von weniger als 1 µm, am Filtermaterial durch Elektroadsorption gebunden. Mit diesem bekannten Filtermaterial können insbesondere Mikroorganismen, insbesondere Viren und Bakterien, aus dem Wasser entfernt werden, um das Wasser zu sterilisieren. Das bekannte elektroaktive Filtermaterial ist jedoch nicht zur Entfernung von ungeladenen Partikeln geeignet.
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Seit Beginn der 1990er-Jahre sind endokrin wirksame Substanzen in Gewässern ins wissenschaftliche und öffentliche Interesse gerückt. Endokrin aktive Substanzen sind Stoffe, die auf die gewöhnliche Hormonaktivität von Mensch und Tier Einfluss nehmen und diese stören können. Wenn die Beeinflussung der endokrin aktiven Substanzen zu Beeinträchtigungen des Hormonsystems führt, werden die Substanzen auch als endokrine Disruptoren bezeichnet. Solche endokrinen Disruptoren können natürlich vorkommen oder auch synthetisch hergestellt werden. Beispiele für endokrine Disruptoren, die teilweise in Lebens- und Futtermitteln und insbesondere im Trinkwasser nachweisbar sind, umfassen Pestizide, Dioxine, PCB und Bisphenol A (BPA). Endokrine Disruptoren können auch durch Pharmazeutika, welche endokrin aktive Substanzen enthalten, wie z.B. die Anti-Baby-Pille, Analgetika, Schilddrüsenhormon-Ersatzpräparate oder Röntgenkontrastmittel über das häusliche oder klinische Abwasser in den Wasserkreislauf gelangen. Häufig wirken solche im Wasser enthaltene Substanzen bereits in geringsten Konzentrationen im µg oder ng-Bereich pro Liter als endokrine Disruptoren.
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Zur Entfernung von endokrin aktiven Substanzen oder anderen organischen oder anorganischen Verunreinigungen im Wasser, wie z.B. Spurenstoffe und/oder Mikroschadstoffe, können Wasserfilter auf Basis von Adsorptionsmaterialien, wie z.B. Aktivkohle, eingesetzt werden. Aus der
DE 10 2013 006 711 A1 ist ein Verfahren sowie eine Filtervorrichtung zur Behandlung bzw. Aufreinigung von Wasser auf Basis eines Adsorptionsfilters bekannt, der ein Adsorptionsmaterial auf Aktivkohlebasis enthält. Die aus dem Wasser zu entfernenden anorganischen oder organischen Verunreinigungen werden dabei durch physikalische Adsorption an dem Adsorptionsmaterial gebunden und dadurch aus dem Wasser entfernt. Bei der Verwendung von Adsorptionsmaterialien in Wasserfiltern besteht jedoch die Gefahr einer Keimbildung oder -Vermehrung im Adsorptionsmaterial, welche zu einer unerwünschten Verunreinigung des gefilterten Wassers führen kann.
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Eine Verkeimung des Adsorptionsmaterials ist vor allem in Adsorptionsfiltern auf Aktivkohle-Basis zu beobachten. Dort können die im Trinkwasser suspendierten Mikroorganismen, wie Bakterien, Viren und gelegentlich auch niedere Pilze, das Adsorptionsmaterial besiedeln. So können bspw. bereits nach relativ kurzer Betriebsdauer Mikrokolonien und ganze Biofilme das Aktivkohlegranulat in einem Festbettfilter überziehen. Je nach Nährstoffgehalt des Rohwassers können sich Biofilme unterschiedlicher Ausprägung ausbilden. Der Grund für die rasche Ausbreitung von Mikroorganismen in solchen Adsorptionsfiltern ist die gute Wegsamkeit der mit relativ großen Zwischenräumen versehenen Aktivkohleschüttungen. Die in einem solchen Biofilm eingebetteten Mikroorganismen sind überdies auch in der Lage, bereits in der Aktivkohle aus dem zu filtrierenden Wasser adsorbierte Verbindungen als Nährstoffquelle zu nutzen. Wurden solche Substanzen nach längerem Betrieb des Filters am Adsorptionsmaterial akkumuliert, kann dies die Entwicklung von Biofilm noch zusätzlich fördern. Wird die Aktivkohle in einem Aktivkohlefilter nicht ständig von Rohwasser durchströmt, besteht ein besonders großes Verkeimungsrisiko, denn es bildet sich dann auf der Oberfläche der Aktivkohle ein feuchtes Milieu aus, das ideale Bedingungen für die Vermehrung von Keimen bietet. Aus diesen Gründen sind Adsorptionsfilter auf Aktivkohlebasis zwar sehr geeignet für die Entfernung von Spurenstoffen, Mikroschadstoffen und endokrinen Disruptoren aus Wasser, bergen jedoch ein hohes Verkeimungsrisiko.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Filter und Verfahren zur Reinigung von Wasser aufzuzeigen, mit denen sowohl eine Desinfizierung bzw. Sterilisierung des Wassers als auch die zuverlässige Entfernung von anorganischen oder organischen Verunreinigungen, wie z.B. Spurenstoffe und endokrine Disruptoren ermöglicht wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Filter zur Reinigung von Wasser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Filters sind den abhängigen Ansprüche zu entnehmen.
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Der erfindungsgemäße Filter umfasst eine erste Filterlage und eine zweite Filterlage, wobei die erste und die zweite Filterlage jeweils aus einem elektroaktiven Filtermaterial mit einem in wässriger Umgebung elektrokinetischen Potenzial (ZETA-Potential) gebildet sind, an dem sich im Wasser enthaltene Mikroorganismen, insbesondere Viren und Keime, durch Elektroadsorption anlagern. Der erfindungsgemäße Filter umfasst weiterhin eine Dritte Filterlage, welche zwischen der erste und der zweiten Filterlage angeordnet ist und ein Adsorbens enthält, an dessen Oberfläche sich im Wasser befindliche Partikel oder gelöste Stoffe durch physikalische Adsorption anlagern. Der erfindungsgemäße Filter wird von dem zu filtrierenden Wasser so durchströmt, dass das Wasser zunächst die erste Filterlage, danach die dritte Filterlage und schließlich die zweite Filterlage durchströmt. Dabei werden in der ersten und der zweiten Filterlage im Wasser enthaltene Mikroorganismen durch Elektroadsorption an dem elektroaktiven Filtermaterial der ersten bzw. zweiten Filterlage gebunden und dadurch aus dem Wasser entfernt. Beim Durchströmen der zwischen der ersten und der zweiten Filterlage angeordneten dritten Filterlage werden im Wasser befindliche unpolare Partikel oder gelöste Stoffe, darunter auch gelöste polare Stoffe, durch physikalische Adsorption an dem Adsorbens der dritten Filterlage gebunden und auf diese Weise aus dem Wasser entfernt. Die physikalische Adsorption erfolgt dabei durch Anreicherung der polaren oder unpolaren Stoffe an der Oberfläche, insbesondere der inneren Oberfläche des Adsorbens. Der erfindungsgemäße Filter ist damit in der Lage, sowohl geladene Partikel, insbesondere negativgeladene Mikroorganismen, als auch ungeladene Partikel und unpolare gelöste Stoffe, insbesondere anorganische oder organische Verunreinigungen wie Spurenstoffe und endokrinaktive Substanzen aus dem Wasser zu entfernen. Dabei wird verhindert, dass das zu filtrierende Wasser durch Verkeimung des Adsorbens der dritten Filterlage mikrobiologisch verunreinigt werden kann. Um dies zu gewährleisten, ist die dritte Filterlage, welche das Adsorbens enthält, zwischen der ersten und der zweiten Filterlage angeordnet, welche jeweils ein elektroaktives Filtermaterial enthalten, an dem sich im Wasser enthaltene Mikroorganismen, insbesondere Viren und Keime, durch Elektroadsorption anlagern. Die dritte Filterlage mit dem Adsorbens ist durch diese Anordnung beidseitig, d.h., stromaufwärts und stromabwärts des Filtrierstroms, von dem elektroaktiven Filtermaterial der ersten bzw. der zweiten Filterlage umgeben, weshalb Mikroorganismen, die im Adsorbens der dritten Filterlage durch natürliche Vermehrung entstehen können, nicht aus dem erfindungsgemäßen Filter gelangen und somit das filtrierte Wasser nicht verunreinigen können. Gleichzeitig wird gewährleistet, dass Adsorptionsmaterial aus der zweiten Filterlage aus dem Filter austreten kann, denn etwaige geladene Partikel des Adsorbens, welche von dem Wasserstrom mitgeführt werden, können in der stromabwärtig angeordneten zweiten Filterlage durch Elektroadsorption gebunden werden. Strömungsumkehr erwähnen.
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Zur Gewährleistung einer effizienten Elektroadsorption von im Wasser enthaltenen Mikroorganismen an dem elektroaktiven Filtermaterial der ersten und der zweiten Filterlage weißt das elektroaktive Filtermaterial in wässrigen Umgebung und bevorzugt im pH-Bereich von 3 bis 9, insbesondere von 5 bis 8, ein elektropositives Potential (ZETA-Potential) auf.
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Bei dem Adsorbens der dritten Filterlage kann es sich beispielsweise um Aktivkohle, Kieselgel oder um ein Zeolith oder auch um eine Kombination dieser Materialien handeln. Das Adsorbens kann dabei zweckmäßig blockförmig oder als Aufschüttung eines Adsorbensgranulats vorliegen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Filter zumindest im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei die erste Filterlage radial außen und die zweite Filterlage radial innenliegend angeordnet sind und das zu filtrierende Wasser den Filter radial von außen nach innen durchströmt. Die Filteranordnung bestehend aus der ersten, der zweiten und der dritten Filterlage kann dabei zweckmäßig als zylindrische Kartusche ausgebildet sein, welche die jeweils als Hohlzylinder ausgebildeten und koaxial zueinander angeordneten Filterlagen umfasst und in einem Gehäuse angeordnet ist.. Das Gehäuse verfügt dabei zweckmäßig über einen Rohrwasserzulauf und einen Ausgang zur Ableitung des gereinigten Wassers sowie einen im Inneren des Gehäuses angeordneten und mit dem Ausgang verbundenen Sammelkanal, in dem das filtrierte Wasser gesammelt und zum Ausgang geleitet wird. Der Sammelkanal ist dabei zweckmäßig radial innenliegend angeordnet und verläuft in Axialrichtung der Kartusche. Das Rohwasser kann dabei stirnseitig in das Gehäuse einströmen. Hierfür ist an dem Gehäuse stirnseitig ein Anschlussstutzen angeordnet, der den Rohrwasserzulauf enthält. Zwischen der Innenseite des Gehäuses und der radial außenliegenden ersten Filterlage ist zweckmäßig ein mit dem Rohrwasserzulauf in Verbindung stehender Ringkanal zur Verteilung des Rohrwassers in dem Gehäuse angeordnet. Das stirnseitig durch den Rohrwasserzulauf in das Gehäuse einströmende Rohrwasser verteilt sich dabei gleichmäßig in dem Ringkanal, um von dort in radialer Richtung zunächst durch die radial außenliegende erste Filterlage, danach durch die dritten Filterlage und schließlich durch die radial innenliegende zweite Filterlage in den Sammelkanal zu strömen.
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Sowohl die erste Filterlage als auch die zweite Filterlage können dabei zweckmäßig aus einem elektroaktiven Filtermaterial mit einem flächigen Trägermaterial gebildet und als Wickelfilter oder als Pliseefilter ausgeformt sein. Dies stellt eine große effektive Filterfläche der ersten und der zweiten Filterlage sowie einen einfachen Aufbau sicher. Das zwischen der ersten Filterlage und der zweiten Filterlage angeordnete Adsorbens der dritten Filterlage kann bspw. als Sinterkörper ausgebildet sein und kann damit zur Regenerierung aus dem Filter entnommen werden. Auch die erste und die zweite Filterlage können aufgrund ihrer Ausbildung als Wickel- oder Pliseefilter bequem aus dem Gehäuse zur Regenerierung bzw. zum Austausch des elektroaktiven Filtermaterials entfernt werden.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die Zeichnungen zeigen:
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1: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filters zur Reinigung von Wasser;
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2: Perspektivische Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters;
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3: Perspektivische Explosionsdarstellung der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters von 2 mit einem im Halbschnitt gezeigten Gehäuse;
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4: Schnittdarstellung der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters von 3 mit einer Detailansicht eines am Gehäuse angeordneten Anschlussstutzens.
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In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Filter zur Reinigung von Wasser in einer Schnittdarstellung gezeigt. Der erfindungsgemäße Filter umfasst eine erste Filterlage 1 und eine zweite Filterlage 2. Diese sind jeweils aus einem elektroaktiven Filtermaterial mit einem in wässrigen Umgebung elektrokinetischen Potential (ZETA-Potential) gebildet. Aufgrund des elektrokinetischen Potentials des elektroaktiven Filtermaterials der ersten Filterlage 1 und der zweiten Filterlage 2 können sich im Wasser enthaltene Mikroorganismen, beispielsweise Viren und Keime, die regelmäßig elektrisch geladen sind, aufgrund Elektroadsorption am Filtermaterial anlagern. Im Wasser enthaltene Mikroorganismen sind in der Regel negativ geladen. Daher eignet sich für die Ausbildung des Filtermaterials der ersten Filterlage 1 und der zweiten Filterlage 2 besonders zweckmäßig ein elektropositives Filtermaterial, welches in wässriger Umgebung und insbesondere im typischen pH-Bereich von Trinkwasser zwischen 6,5 bis 9, ein positives elektrokinetisches ZETA-Potential aufweist.
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Derartige elektroaktive Materialien können beispielsweise durch Textil-Verbundstoffe gebildet sein, welche Metalloxide, insbesondere Aluminiumoxid und/oder Aluminiumhydroxide und/oder Böhmit und/oder Zirkonoxid und/oder Zirkoniumhydroxid enthalten. Das elektroaktive Filtermaterial kann auch ein Silikat, beispielsweise Aluminium- oder Kalzium-Silikat enthalten. Elektroaktive Filtermaterialien, die Silikate wie beispielsweise Aluminium- oder Kalziumsilikate enthalten, sind elektronegativ geladen und können daher auch positiv geladene Partikel aus dem Wasser durch Elektroadsorption am Filtermaterial entfernen.
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Besonders zweckmäßig ist die Ausbildung des Filtermaterials der ersten und der zweiten Filterlage durch ein Gemisch von Mikro- oder Nanoteilchen oder Fasern eines Metalloxids mit einem Trägermaterial gebildet, beispielsweise aus Polymer-, Karbon- oder Glasfasern. Das elektroaktive Filtermaterial der ersten und der zweiten Filterlage kann auch ein keramisches Trägermaterial umfassen, welche mit einer Beschichtung versehen ist, die ein Metalloxid und/oder ein Metallhydroxid und/oder Böhmit oder Zirkonoxid bzw. Zirkoniumhydroxid enthält.
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In dem erfindungsgemäßen Filter ist zwischen der ersten Filterlage 1 und der zweiten Filterlage 2 eine dritte Filterlage 3 angeordnet. Die dritte Filterlage 3 enthält wenigstens ein Adsorbens, an dessen (innerer) Oberfläche sich im Wasser befindliche Partikel oder gelöste Stoffe durch physikalische Adsorption anlagern können. Bevorzugt handelt es sich bei dem Adsorbens der dritten Filterlage 3 um Aktivkohle oder um ein Zeolith.
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Der in 1 schematisch dargestellte Filter wird von dem zu filtrierenden Wasser in einer Filtrationsrichtung S durchströmt, wobei das zu filternde Wasser zunächst die erste Filterlage 1, danach die dritte Filterlage 3 und anschließend die zweite Filterlage 2 durchströmt. Beim Durchströmen des zu filtrierenden Wassers durch die erste Filterlage 1 werden in dem Wasser enthaltene Mikroorganismen aufgrund ihrer elektrischen Ladung durch Elektroadsorption an dem elektroaktiven Filtermaterial der ersten Filterlage 1 angelagert und dadurch aus dem Wasser entfernt. Das dadurch von Mikroorganismen bereits weitgehend befreite Wasser strömt danach durch die dritte Filterlage 3. Dort werden im Wasser befindliche Partikel oder gelöste Stoffe, wie z.B. organisch oder anorganisch basierte Verunreinigungen, Spurenstoffe oder Mikroschadstoffe, durch physikalische Adsorption an dem Adsorbens der dritten Filterlage 3 angelagert und dadurch aus dem Wasser entfernt.
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Danach strömt das Wasser durch die zweite Filterlage 2. Dort werden einerseits noch im Wasser enthaltene Mikroorganismen durch Elektroadsorption am elektroaktiven Filtermaterial der zweiten Filterlage 2 angelagert und so aus dem Wasser entfernt. Andererseits werden auch geladene Partikel des Adsorbens der dritten Filterlage 3, die beim Durchströmen des Wassers durch die dritte Filterlage 3 vom Wasserstrom mitgerissen worden sind, in der zweiten Filterlage 2 durch Elektroadsorption am elektroaktiven Filtermaterial gebunden und dadurch aus dem Wasser entfernt.
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Die zweite Filterlage 2 stellt sicher, dass Mikroorganismen, wie Viren und Keime, die sich durch natürliche Vermehrung in dem Adsorbens der dritten Filterlage 3 gebildet haben, nicht aus dem Filter gelangen können. Dadurch wird vermieden, dass das zu filternde Wasser in der dritten Filterlage 3 durch dort entstandene Mikroorganismen wieder verunreinigt wird, wenn das Wasser die dritte Filterlage 3 durchströmt.
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Die in 1 gezeigte Filteranordnung bestehend aus der ersten Filterlage 1, der dritten Filterlage 3 und der zweiten Filterlage 2, kann in Filtrationsrichtung selbstverständlich wiederholt oder durch weitere Filterlagen mit einem elektroaktiven Filtermaterial oder einem weiteren Adsorbens ergänzt werden.
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Besonders zweckmäßig ist die dritte Filterlage 3 als Filterblock eines porösen Adsorbens, beispielsweise eines Aktivkohle- oder eines Zeolith-Blocks gebildet. Zweckmäßig handelt es sich bei dem Filterblock der dritten Filterlage 3 um einen Sinterkörper. Alternativ dazu kann die dritte Filterlage 3 auch eine Aufschüttung eines granulatförmigen Adsorbens enthalten, beispielsweise in der Form von Aktivkohle- oder Zeolith-Granulat. Das Adsorbens-Granulat der dritten Filterlage 3 wird dabei durch die erste und die zweite Filterlage 1, 2 gekapselt. Die Filterlagen 1, 2, 3 können dabei zweckmäßig in einem Gehäuse angeordnet sein.
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Die erste Filterlage 1 und die zweite Filterlage 2 sind besonders bevorzugt in Form eines Wickel- oder eines Plisseefilters ausgebildet. Solche Wickel- oder Plisseefilter können durch Wicklung oder plisseeförmige Faltung eines flachen Filtermaterials hergestellt werden. Hierfür eignen sich besonders elektroaktive Textil-Verbundstoffe oder flache Trägermaterialien, die, wie oben beschrieben, mit einem elektroaktiven Metalloxid beschichtet sind oder ein Metalloxid beispielsweise in Form von Mikro- oder Nanoteilchen oder Metalloxid-Fasern enthalten.
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In den 2 bis 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters mit den in 1 gezeigten Filterlagen 1 bis 3 gezeigt. Die Filteranordnung bestehend aus den Filterlagen 1 bis 3 ist bei dieser Ausführungsform als zylindrische Kartusche 10 ausgebildet und enthält die jeweils als Hohlzylinder ausgebildeten Filterlagen 1–3. Der Hohlzylinder der ersten Filterlage 1 weist dabei einen Innendurchmesser auf, der etwas größer als der Außendurchmesser des Hohlzylinders der dritten Filterlage 3 ist und der Innendurchmesser des Hohlzylinders der dritten Filterlage 3 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Hohlzylinders der zweiten Filterlage 2. Die Hohlzylinder der ersten, der dritten und der zweiten Filterlage sind konzentrisch zueinander angeordnet, wie in 2 gezeigt. Die Kartusche 10 ist in einem zylindrischen Gehäuse 4 mit einem Zylindermantel 4a und einem geschlossenen Boden 4b angeordnet. Zweckmäßig ist die Kartusche 10 aus dem Gehäuse 4 herausnehmbar, um die Filteranordnung mit den Filterlagen 1 bis 3 auswechseln zu können. Zum Verschließen des Gehäuses 4 ist ein abnehmbarer Deckel 4c vorgesehen (3 und 4).
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 sind die erste Filterlage 1 und die zweite Filterlage 2 jeweils als hohlzylindrische Plisee-Filter aus einem flachen, elektroaktiven Filtermaterial gebildet, das plisseeförmig gefaltet ist. Das flache Filtermaterial der ersten und der zweiten Filterlage 2 ist dabei jeweils pliseeförmig entlang von Falzen gefaltet, die längs der Achse des Hohlzylinders der Filterlagen 1 und 2 verlaufen. Die Außenkanten des flachen Filtermaterials sind zur Bildung eines Hohlzylinders entlang einer axial verlaufenden Verbindungslinie zusammengefügt, beispielsweise durch Verkleben der Außenkanten des flachen Filtermaterials.
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Die erste und die zweite Filterlage 1, 2 können bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters auch durch hohlzylindrisch aufgewickelte Wickelfilter aus einem flachen elektroaktiven Filtermaterial gebildet sein. Zwischen den Hohlzylindern der ersten Filterlage 1 und der zweiten Filterlage 2, ist die dritte Filterlage 3 angeordnet. Diese ist als hohlzylindrischer Block aus einem Adsorbens gebildet, bevorzugt aus Aktivkohle.
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Die Filteranordnung mit den Filterlagen 1 bis 3 in Form konzentrisch ineinander angeordneter Hohlzylinder umgibt einen im Zentrum der Anordnung axial verlaufenden Sammelkanal 7. Der Durchmesser des im Wesentlichen rohrförmigen und in Axialrichtung der Kartusche 10 verlaufenden Sammelkanals 7 entspricht dabei dem Innendurchmesser des Hohlzylinders der radial innen liegenden zweiten Filterlage 2.
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Wie in 2 gezeigt, ist an der stirnseitigen Oberseite der Kartusche 10 mit den drei Filterlagen 1 bis 3 eine scheibenförmige Kappe 11 vorgesehen. Diese Kappe 11 umfasst einen am Außenumfang der Kappe 11 umlaufenden Kragen 11b, der den Außenumfang der radial außen liegenden ersten Filterlage 1 im oberen Bereich umgreift. Im Zentrum der scheibenförmigen Kappe 11 ist ein hohlzylindrischer Auslassstutzen 11a angeformt, der mit einer Auslassöffnung in der Kappe 11 verbunden ist. Der Auslassstutzen 11a ist über diese Auslassöffnung mit dem Sammelkanal 7 verbunden. An der Unterseite der Kartusche 10 ist ein scheibenförmiger Boden 12 mit einem am Außenumfang umlaufenden Kragen 12a angeordnet.
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Aus den 3 und 4 ist ersichtlich, wie die Kartusche 10 bestehend aus den Filterlagen 1, 2 und 3, dem Boden 12 und der an der stirnseitigen Oberseite aufgesetzten Kappe 11 in dem Gehäuse 4 angeordnet ist. Die Kartusche 10 ist dabei mit ihrem Boden 12 auf dem Gehäuseboden 4b aufgesetzt, wobei zweckmäßig an der Innenseite des Gehäusebodens 4b ein ringförmiger Abstandshalter 4b` vorgesehen ist, auf dem die Unterseite des Bodens 12 der Filteranordnung aufliegt.
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Zwischen dem Außenumfang der radial äußeren ersten Filterlage 1 und dem Innenumfang des Zylindermantels 4a des Gehäuses 4 ist ein Ringkanal 8 ausgebildet. An der Oberseite des Gehäuses 4 ist der Gehäusedeckel 4c auf den Zylindermantel 4a aufgesetzt. Der Gehäusedeckel 4c ist im Wesentlichen scheibenförmig mit einem am Außenumfang umlaufenden und den Außenumfang des Zylindermantels 4a umgreifenden Flansch ausgebildet. Im Zentrum des scheibenförmigen Deckels 4c ist eine Öffnung 13 vorgesehen. Der Gehäusedeckel 4c verfügt über einen im Zentrum angeformten Anschlussstutzen 9. Dieser Anschlussstutzen 9, der im Einsatz der 4 im Detail gezeigt ist, ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen Ausgang 6 sowie einen konzentrisch dazu angeordneten Rohwasserzulauf 5 auf. Der Rohwasserzulauf 5 ist durch einen koaxial zum Ausgang 6 angeordneten Ringkanal gebildet und verfügt über Anschlussöffnungen 5’, die mit einer Rohrwasserleitung verbunden werden können. In den axial verlaufenden Ausgang 6 des Anschlussstutzens 9 greift der Auslassstutzen 11a des Deckels 11 ein, wie aus 4 ersichtlich. Zwischen der Unterseite des Gehäusedeckels 4c und der Oberseite der Kappe 11 ist ein Zwischenraum 8’ vorgesehen, der mit dem Ringkanal 8 in Verbindung steht.
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Zur Filtration von Rohwasser mit der in den 3 und 4 gezeigten Filteranordnung wird eine Rohwasserleitung an den Rohwasserzulauf 5 angeschlossen. Das zu filtrierende Rohwasser strömt durch den Rohrwasserzulauf 5 zunächst in den Zwischenraum 8’ und verteilt sich von dort in den Ringkanal 8. Hiervon ausgehend strömt das zu filtrierende Rohwasser in radialer Richtung von außen nach innen durch die Kartusche 10,, wobei zuerst die radial außen liegende erste Filterlage 1, danach die dritte Filterlage 3 und schließlich die radial innen liegende zweite Filterlage 2 durchströmt wird. Das Wasser, das die Filterlagen 1, 3 und 2 durchströmt hat, sammelt sich in dem zentralen Sammelkanal 7 und kann von dort durch den Ausgang 6 den Filter verlassen.
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In der beschriebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters kann die Strömungsrichtung des zu filtrierenden Wassers auch umgekehrt werden, so dass das Rohwasser durch den zentralen Kanal 7 eingeleitet wird und zuerst die radial innere zweite Filterlage 2, danach die dritte Filterlage 3 und schließlich die radial außen liegende erste Filterlage 1 durchströmt. Zu einer entsprechenden Strömungsumkehr kann es in der beschriebenen Ausführungsform des Filters auch durch einen (unbeabsichtigten) Unterdruck auf Seiten der radial außen liegenden ersten Filterlage 1 kommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 03/000407 A1 [0004, 0004]
- DE 102013006711 A1 [0006]
