DE102018207592A1

DE102018207592A1 - Fluid cleaning device

Info

Publication number: DE102018207592A1
Application number: DE102018207592.1A
Authority: DE
Inventors: Tanja Maucher; Helmut Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeit reinigende Vorrichtung für ein Flüssigkeit führendes System, welches einen Tank (1), einen Einlass (2), einen Auslass (3), eine Pumpe (4) und ein poröses Material (6) umfasst. Das poröse Material ist mit einer antimikrobiellen und kontaktkatalytischen Beschichtung beschichtet. Das poröse Material (6) ist so zwischen Auslass (3) und Rücklauf (7) angeordnet, dass die mittels der Pumpe (4) aus dem Tank (1) über den Auslass (3) geförderte Flüssigkeit mit dem beschichteten porösen Material (6) in Wirkkontakt tritt und eine Biofilmbildung an Systemoberflächen hierdurch verringert bzw. vermieden wird.

The present invention relates to a liquid-cleaning apparatus for a liquid-conducting system comprising a tank (1), an inlet (2), an outlet (3), a pump (4) and a porous material (6). The porous material is coated with an antimicrobial and contact catalytic coating. The porous material (6) is arranged between outlet (3) and return (7) such that the liquid delivered by means of the pump (4) from the tank (1) via the outlet (3) is coated with the coated porous material (6). comes into operative contact and biofilm formation of system surfaces thereby reduced or avoided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeit reinigende Vorrichtung für ein Flüssigkeit führendes System zur Vermeidung bzw. Verringerung von Biokontaminationen an den Systemoberflächen mittels eines antimikrobiell und kontaktkatalytisch beschichteten porösen Materials.The present invention relates to a liquid-cleaning device for a liquid-leading system for preventing or reducing biocontaminations on the system surfaces by means of an antimicrobially and contact-catalytically coated porous material.

Stand der TechnikState of the art

Flüssigkeit führende Systeme sind im Allgemeinen nicht steril und enthalten häufig Mikroorganismen. Selbst für besonders nährstoffarme Medien, wie destilliertes oder durch Umkehrosmose hergestelltes Wasser, existieren spezielle Mikroorganismen, die sich an eine solche Umgebung angepasst haben und darin überleben und sich vermehren können. Diese sogenannten Primärbesiedler können entweder bestimmte Metaboliten produzieren, die im Anschluss verwertet werden können, oder absterben um selbst als Nährstoff zu dienen. Auf diese Weise können sie eine Umgebung schaffen, in der sich auch Mikroorganismen mit einem höheren Nährstoffbedarf anzusiedeln vermögen. Des Weiteren sind diese Mikroorganismen in der Lage Biofilme an Oberflächen zu bilden. Diese Biofilmbildung umfasst mehrere Phasen: Zunächst näheren sich die Mikroorganismen einer Oberfläche und bilden geeignete Bindungshilfen (Adhäsive) aus und haften sich dadurch auf die Oberflächen an. Die auf diese Weise mit einer Oberfläche verbunden Mikroorganismen vermehren sich dort zu Mikrokolonien. Dabei verändern sie ihren Stoffwechsel und produzieren unter anderem extrazelluläre polymere Substanzen (EPS), die zum einen eine Ordnung der Mikroorganismen im Raum aufrechterhalten und zum anderen eine schleimartige Schutzschicht um die Mikrokolonien bilden. Sie schützt die Mikrokolonien gegenüber chemischen und physikalischen Einflüssen. Das Ansiedeln von Mikroorganismen und deren Produkte kann die Eigenschaften der sie umgebenden Flüssigkeit verändern. Dies kann beispielsweise das direkte Verderben von Lebensmitteln oder die eingeschränkten Verwertbarkeit der Flüssigkeiten zur Folge haben. Hat sich ein Biofilm an der Oberfläche gebildet, ist dieser meist nur mit großem Aufwand zu entfernen und kann eine kontinuierliche Quelle erneuter Biokontamination darstellen. Darüber hinaus können sich makroskopische Teile dieses Biofilms von der Oberfläche lösen und enge Volumina, wie beispielsweise Einspritzdüsen von Injektorsystemen oder die Filtrationsfunktion einzelner Filtermembrane in Flüssigkeitsfiltersystemen beschädigen.Fluid-carrying systems are generally non-sterile and often contain microorganisms. Even for particularly low-nutrient media, such as distilled or reverse osmosis water, there are specific microorganisms that have adapted to survive and multiply in such an environment. These so-called primary colonizers can either produce certain metabolites that can subsequently be utilized, or die off to serve as nutrients themselves. In this way they can create an environment in which even microorganisms with a higher nutrient requirement are able to settle. Furthermore, these microorganisms are able to form biofilms on surfaces. This biofilm formation comprises several phases: First, the microorganisms of a surface are closer together and form suitable binding aids (adhesives) and thereby adhere to the surfaces. The microorganisms thus connected to a surface multiply there to microcolonies. They change their metabolism and produce, among other things, extracellular polymeric substances (EPS), which on the one hand maintain an order of the microorganisms in the room and on the other hand form a slime-like protective layer around the microcolonies. It protects the microcolonies against chemical and physical influences. The colonization of microorganisms and their products can alter the properties of the surrounding liquid. This can, for example, result in the direct spoilage of food or the limited usability of the liquids. If a biofilm has formed on the surface, it can usually only be removed with great effort and can represent a continuous source of renewed biocontamination. In addition, macroscopic portions of this biofilm may detach from the surface and damage narrow volumes such as injector system injectors or the filtration function of individual filter membranes in fluid filtration systems.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Flüssigkeit reinigende Vorrichtung für ein Flüssigkeit führendes System vorgeschlagen. Dieses System beinhaltet einen Tank mit einem Einlass, einem Auslass und einem Rücklauf und eine Pumpe. Die Flüssigkeit wird über den Einlass in den Tank eingeleitet und dort gelagert. Die Pumpe fördert die Flüssigkeit durch den Auslass aus dem Tank durch das System. Die Vorrichtung umfasst ein poröses Material, welches mit einer antimikrobiellen und kontaktkatalytischen Beschichtung beschichtet ist und zwischen dem Auslass und dem Rücklauf angeordnet ist. Das poröse Material ist so angeordnet, dass die aus dem Tank geförderte Flüssigkeit mit dem porösen, beschichteten Material in Wirkkontakt tritt. Zu den wesentlichen Materialeigenschaften von porösen Materialien zählen ihre große Oberfläche und damit ihre große Wirkfläche, die mit der Flüssigkeit in Kontakt tritt, bei einem geringen Materialvolumen. Das poröse Material ist mit einer antimikrobiellen und kontaktkatalytischen Beschichtung beschichtet, die ausgebildet ist, eine Biokontamination der Flüssigkeit durch Mikroorganismen zu verhindern. Die antimikrobielle Beschichtung bildet unter Reduktion von gelöstem Sauerstoff reaktive Sauerstoffspezies (ROS). Diese reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) können durch eine Oxidierung der Moleküle der Zellmembrane in die Zellen der Mikroorganismen gelangen und dort Proteine und Erbinformationen denaturieren, wodurch diese Zellen inaktiviert werden können. Durch den Einsatz der Flüssigkeit reinigenden Vorrichtung lässt sich eine Biokontamination der Flüssigkeit verringern bzw. vermeiden, wodurch eine längere Standzeit aller Systemkomponenten des Flüssigkeit führenden Systems und damit eine Verlängerung von Wartungsintervallen erreicht werden kann. Des Weiteren wird eine mit der Biokontamination einhergehende Geruchsbildung vermieden. Eine kontinuierliche Zugabe von antimikrobiellen Substanzen zu der Flüssigkeit zur Bekämpfung von Mikroorganismen ist somit nicht erforderlich. Die Vorrichtung lässt sich besonders vorteilhaft in wasserführende bzw. wasserlagernde Systeme wie beispielsweise Wasseraufbereitungsanlagen und Abfüllanlagen in der Lebensmittelindustrie integrieren, um dort eine Kontamination mit Mikroorganismen zu vermeiden. Ferner lässt mittels der Flüssigkeit reinigenden Vorrichtung die Robustheit von Injektionssystemen, wie zum Beispiel von Harnstoffinjektionssystemen, die bei SCR-Katalysatoren zur Anwendung kommen, erhöhen.A liquid-cleaning device for a liquid-conducting system is proposed. This system includes a tank with an inlet, an outlet and a return and a pump. The liquid is introduced into the tank via the inlet and stored there. The pump delivers the liquid through the outlet from the tank through the system. The device comprises a porous material which is coated with an antimicrobial and contact catalytic coating and disposed between the outlet and the return. The porous material is arranged so that the liquid conveyed from the tank comes into operative contact with the porous, coated material. Among the essential material properties of porous materials include their large surface area and thus their large effective area, which comes into contact with the liquid, with a small volume of material. The porous material is coated with an antimicrobial and contact catalytic coating designed to prevent biocontamination of the liquid by microorganisms. The antimicrobial coating forms reactive oxygen species (ROS) by reducing dissolved oxygen. These reactive oxygen species (ROS) can enter the cells of the microorganisms by oxidation of the molecules of the cell membrane and there denature proteins and genetic information, whereby these cells can be inactivated. The use of the liquid-cleaning device can reduce or avoid biocontamination of the liquid, whereby a longer service life of all system components of the liquid-conducting system and thus an extension of maintenance intervals can be achieved. Furthermore, an odor associated with biocontamination is avoided. A continuous addition of antimicrobial substances to the liquid for controlling microorganisms is therefore not required. The device can be particularly advantageously integrated into water-bearing or water-storing systems such as water treatment plants and bottling plants in the food industry to avoid contamination with microorganisms there. Further, the liquid cleaning device increases the robustness of injection systems, such as urea injection systems used in SCR catalysts.

Vorteilhafterweise ist das poröse, beschichtete Material in einer Filterkartusche angeordnet, durch die es zusammengehalten wird. Die Filterkartusche ist gegenüber der Flüssigkeit in dem Tank durchlässig und lässt den Wirkkontakt mit der Flüssigkeit durch äußere Bewegung und Diffusion zu. Zudem kann die Filterkartusche im Bedarfsfall ohne großen Aufwand entnommen und getauscht werden. Ferner wird das beschichtete, poröse Materialien in der Filterkartusche zwischen dem Auslass und dem Rückfluss so angeordnet, dass der Wirkkontakt maximal ist und die Mikroorganismen vorteilhaft inaktiviert werden können.Advantageously, the porous, coated material is disposed in a filter cartridge by which it is held together. The filter cartridge is permeable to the liquid in the tank and allows operative contact with the liquid by external movement and diffusion. In addition, the filter cartridge can be removed and replaced if necessary without much effort. Further, the coated, porous materials in the filter cartridge between the outlet and the return flow is arranged so that the effective contact is maximum and the microorganisms can be advantageously inactivated.

Gemäß eines Aspekts ist das beschichtete, poröse Material so angeordnet, dass ein Rückfluss der Flüssigkeit in das System mit dem beschichteten, porösen Material in Wirkkontakt tritt und die Mikroorganismen vorteilhaft inaktiviert werden können. Dadurch werden Mikroorganismen, die sich beispielsweise in dem Rückfluss befinden, eingedämmt bevor sie in den Tank eingetragen werdenIn one aspect, the coated, porous material is arranged such that backflow of the liquid into the system is in operative contact with the coated, porous material and the microorganisms can be advantageously inactivated. As a result, microorganisms that are, for example, in the reflux, are contained before they are registered in the tank

Gemäß eines weiteren Aspekts ist der Tank des Flüssigkeit führenden Systems auf seiner flüssigkeitsführenden Seite antimikrobiell und kontaktkatalytisch beschichtet. Bevorzugterweise handelt es sich bei der Beschichtung dabei um diejenige, die bereits für die Beschichtung des porösen Materials verwendet wird. Die großflächige Oberflächenbeschichtung des Tanks verhindert eine Biofilmbildung auf der flüssigkeitsführenden Seite des Tanks. Darüber hinaus führt die Beschichtung der Oberfläche des Tanks dazu, dass sich keine Kolonien von Mikroorganismen an den Oberflächen des Tanks bilden und ungehindert dort weitervermehren. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl an Mikroorganismen in dem System bereits bei einer Erstbefüllung des Flüssigkeit führenden Systems eindämmen.According to a further aspect, the tank of the liquid-conducting system is antimicrobially and contact-catalytically coated on its liquid-conducting side. Preferably, the coating is that which is already used for the coating of the porous material. The large-area surface coating of the tank prevents biofilm formation on the liquid-carrying side of the tank. In addition, the coating of the surface of the tank causes no colonies of microorganisms to form on the surfaces of the tank and continue to propagate unhindered there. In this way, the number of microorganisms in the system can be contained even during a first filling of the liquid-conducting system.

Vorteilhafterweise ist der Einlass in den Tank ebenfalls antimikrobiell und kontaktkatalytisch beschichtet. Bevorzugterweise handelt es sich bei der Beschichtung um diejenige, die bereits bei der Beschichtung des porösen Materials verwendet wird. Auf diese Weise können eventuell vorhandene Mikroorganismen in der Flüssigkeit bereits bekämpft werden, bevor sie in den Tank und damit in das System eingetragen werden. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich Mikroorganismen in dem meist mit stehender Flüssigkeit gefüllten Einlass, einer für die Vermehrung von Mikroorganismen besonders günstigen Umgebung, ungehindert ansammeln, vermehren und im Anschuss in den Tank eingetragen werden.Advantageously, the inlet into the tank is also antimicrobial and contact-catalytically coated. Preferably, the coating is that which is already used in the coating of the porous material. In this way, any existing microorganisms in the liquid can already be combated before they are registered in the tank and thus in the system. In addition, it is prevented that microorganisms in the usually filled with liquid standing inlet, a particularly favorable for the proliferation of microorganisms environment, accumulate unhindered, and be registered in the tank.

Besonders vorteilhaft ist das Beschichten der gesamten flüssigkeitsführenden Leitungen des Flüssigkeit führenden Systems mit einer antimikrobiellen und kontaktanalytischen Beschichtung. Bei der Beschichtung handelt es sich um diejenige, die bereits bei der Beschichtung des porösen Materials verwendet wird. Durch diese Maßnahme wird eine Ansiedlung von Mikroorganismen an den Oberflächen der Leitungen verhindert und die Bildung eines schwer entfernbaren Biofilms, unter dem sich die Mikroorganismen vermehren können, eingeschränkt, sodass der Verbreitung von Mikroorganismen entgegengewirkt wird. Mittels dieser Maßnahme kann vermieden werden, dass sich außerhalb des Tanks in den Leitungen befindende Mikroorganismen vermehren und in den Tank eingetragen werden.It is particularly advantageous to coat the entire liquid-carrying lines of the liquid-conducting system with an antimicrobial and contact-analytical coating. The coating is the one already used in the coating of the porous material. By this measure, a colonization of microorganisms is prevented on the surfaces of the lines and the formation of a difficult to remove biofilm, under which the microorganisms can multiply restricted, so that the spread of microorganisms is counteracted. By means of this measure it can be avoided that microorganisms located outside the tank in the lines multiply and be introduced into the tank.

Figurenlistelist of figures

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Flüssigkeit reinigenden Vorrichtung Flüssigkeit führenden Systems.

An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description.

1 shows a schematic representation of an embodiment of the liquid-cleaning device liquid-conducting system.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der Flüssigkeit reinigenden Vorrichtung in einem Flüssigkeit führenden System. Die Vorrichtung dient dazu Mikroorganismen in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, einzudämmen. Die Vorrichtung umfasst einen mit Wasser gefüllten Tank 1. Dieser Tank 1 weist einen Einlass 2 und einen Auslass 3 für das Wasser auf. Am Auslass 3 ist eine Filterkartusche 5 angeordnet. Die Filterkartusche 5 umfasst mehrere poröse Träger, hier Raschig-Ringe 6. Bei den Raschig-Ringen 6 handelt es sich um röhrenförmige Füllkörper aus Keramik, die porös sind und daher eine große spezifische Oberfläche aufweisen und gleichzeitig einen sehr geringen Strömungswiderstand besitzen. Erfindungsgemäß sind die Raschig-Ringe 6 mit einer antimikrobiellen und kontaktkatalytischen Beschichtung beschichtet. Aufgrund ihrer großen Oberfläche wird die Kontaktfläche zwischen der Beschichtung und der Flüssigkeit maximiert, wodurch die Beschichtung optimal auf das Wasser und die darin befindlichen Mikroorganismen wirken kann. Eine Pumpe 4 fördert die Flüssigkeit über den Auslass 3 aus dem Tank 1 durch das System. Dabei durchströmt die Flüssigkeit die Filterkartusche 5 und kommt dabei mit den beschichteten Raschig-Ringen 6 in Wirkkontakt. Der Rücklauf 7 ermöglicht es, dass der überschüssige Teil der abgepumpten Flüssigkeit durch die Filterkartusche 5 zurück in den Tank 1 gelangen kann. Die wasserführende Oberfläche des Tanks 1 sowie der Einlass 2, der Auslass 3 und der Rücklauf 7 können ebenfalls mit einer antimikrobiellen und kontaktkatalytischen Beschichtung, die der Beschichtung der Raschig-Ringe 6 entspricht, beschichtet werden, um die Verbreitung von Mikroorganismen und den Aufbau von Biofilmen in dem Wasser führenden System einzudämmen. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the liquid-cleaning device in a liquid-carrying system. The device is used to microorganisms in a liquid, such as water, curb. The device comprises a water-filled tank 1 , This tank 1 has an inlet 2 and an outlet 3 for the water. At the outlet 3 is a filter cartridge 5 arranged. The filter cartridge 5 includes several porous carriers, here Raschig rings 6 , With the Raschig rings 6 are tubular ceramic fillers that are porous and therefore have a large specific surface area and at the same time have a very low flow resistance. According to the invention, the Raschig rings 6 coated with an antimicrobial and contact catalytic coating. Due to their large surface area, the contact area between the coating and the liquid is maximized, allowing the coating to act optimally on the water and the microorganisms therein. A pump 4 conveys the liquid over the outlet 3 from the tank 1 through the system. The liquid flows through the filter cartridge 5 and comes with the coated Raschig rings 6 in operative contact. The return 7 allows the excess of pumped liquid through the filter cartridge 5 back to the tank 1 can get. The water-bearing surface of the tank 1 as well as the inlet 2 , the outlet 3 and the return 7 can also use an antimicrobial and contact-catalytic coating, which is the coating of Raschig rings 6 coated, to curb the spread of microorganisms and biofilm formation in the water-bearing system.

Claims

Liquid-cleaning device for a liquid-conducting system, comprising a tank (1) with an inlet (2) and an outlet (3), a pump (4), a porous material (6) and a return (7), characterized in that the porous material (6) is coated with an antimicrobial, contact catalytic coating and the coated, porous material (6) is disposed between the outlet (3) and the return (7) so that the pump (4) discharges from the tank (1) about the Outlet (3) conveyed liquid with the porous material (6) and the coating comes into operative contact.

Device after Claim 1 , characterized in that the coated, porous material (6) is arranged in a filter cartridge (5), which is permeable to the liquid in the tank (1) and allows operative contact with the liquid by external movement and diffusion.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the porous material (6) is arranged so that a backflow of a liquid in the fluid-carrying system with the porous material (6) and the coating comes into operative contact.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tank (1) is antimicrobially and contact-catalytically coated on its liquid-carrying side.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet (2) is coated antimicrobial and contact catalytically.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that liquid-carrying lines of the system are antimicrobial and contact-catalytically coated.