DE102019129852A1

DE102019129852A1 - Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019129852A1
Application number: DE102019129852.0A
Authority: DE
Inventors: Gunnar-Marcel Klein; Michael Klein; Christoph Hitzke; Volkmar Chowanietz; Florian Keller; Tobias Warth; Maximilian Bauch
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2), die zur Abscheidung von Stäuben, insbesondere Feinstäuben, und/oder Schadgasen, insbesondere Stickoxiden, aus der Umgebungsluft ausgebildet ist, wobei die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) ein Gehäuse (5) mit zumindest einer Strömungseintrittsöffnung und zumindest einer Strömungsaustrittsöffnung und eine Luftstromerzeugungsvorrichtung (7) aufweist, wobei die Luftstromerzeugungsvorrichtung (7) dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung zu erzeugen, und wobei eine Filtervorrichtungshaltevorrichtung zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung angeordnet ist, die zumindest eine Filtervorrichtung (9) mit zumindest einem Adsorberelement (11) zum Adsorbieren der Stäube und/oder Schadgase aufweist.Es soll eine stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine wirksame Abscheidung von Stäuben und/oder Schadgasen bei einem technisch und wirtschaftlich sinnvollen Betrieb einer stationären Umgebungsluftreinigungsvorrichtung zu gewährleisten.Hierzu weist die Filtervorrichtung (9) zumindest eine entnehmbare Filterkartusche (10) auf, in der das Adsorberelement (11) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung, die zur Abscheidung von Stäuben, insbesondere Feinstäuben, und/oder Schadgasen, insbesondere Stickoxiden, aus der Umgebungsluft ausgebildet ist. Dabei weist die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ein Gehäuse mit zumindest einer Strömungseintrittsöffnung und zumindest einer Strömungsaustrittsöffnung und eine Luftstromerzeugungsvorrichtung auf. Die Luftstromerzeugungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Luftstrom zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung zu erzeugen. Eine Filtervorrichtungshaltevorrichtung ist zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung angeordnet, die zumindest eine Filtervorrichtung mit zumindest einem Adsorberelement zum Adsorbieren der Stäube und/oder Schadgase aufweist.
Stand der Technik
Industrieabgase, der Straßenverkehr und private Feuerstätten, um nur einige Beispiele zu nennen, erzeugen in Städten und Ballungszentren Stäube und/oder Schadgase, wie Ozon, NO_x und CO. Diese Stäube und/oder Schadgase stellen ein Gesundheitsrisiko für den Menschen dar. Aus diesem Grunde sind vielfach obere Grenzwerte für die Konzentration dieser Stäube und/oder Schadgase vorgesehen. Derartige Grenzwerte werden jedoch gerade in Städten und Ballungszentren vor allem bei zunehmend auftretenden widrigen Wetterlagen (kein Regen, Inversion, geringe Windgeschwindigkeiten, kein Luftaustausch zwischen Höhenschichten) häufig um ein Vielfaches überschritten. Es können nun verschiedene Maßnahmen eingeleitet werden, die eine Reduktion der Konzentrationen der Stäube und/oder Schadgase bewirken. Diese können zum einen in der Vermeidung oder Reduzierung der Emission solcher Stäube und/oder Schadgase bestehen. Zum anderen können sie alternativ oder zusätzlich auch in der Abscheidung der emittierten Stäube und/oder Schadgase aus der Umgebungsluft bestehen.
Die oben beschriebene stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung zur Abscheidung von Stäuben und/oder Schadgasen ist dabei im Stand der Technik bekannt. Sie wird vorteilhaft an solchen Orten aufgestellt, an denen mit der Entstehung einer erhöhten lokalen Konzentration an Stäuben und/oder Schadgasen zu rechnen ist. Solche Orte können beispielsweise der Außenbereich oder Innenbereich von Tunneln, (unterirdische) Bahnhöfe, Bushaltestellen, stark befahrene Straßen etc. sein.
Die Abscheidung der Stäube und/oder Schadgase erfolgt mittels eines Adsorberelements, das in einer Filtervorrichtung der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung vorgesehen ist. Das Adsorberelement muss daher von Zeit zu Zeit gewechselt beziehungsweise erneuert werden. Dieses Wechselintervall bestimmt die Standzeit der Filtervorrichtung beziehungsweise der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung. Dabei ist ein längeres Wechselintervall und damit eine längere Standzeit vorteilhaft, um einen wirtschaftlich und technisch sinnvollen Betrieb der stationären Umgebungsluftreinigungsvorrichtung gewährleisten zu können.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung bereitzustellen, die eine wirksame Abscheidung von Stäuben und/oder Schadgasen bei einem technisch und wirtschaftlich sinnvollen Betrieb der stationären Umgebungsluftreinigungsvorrichtung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Filtervorrichtung zumindest eine entnehmbare Filterkartusche aufweist, in der das Adsorberelement angeordnet ist.
Das Adsorberelement muss von Zeit zu Zeit gewechselt beziehungsweise erneuert werden. Dieses Auswechseln beziehungsweise Erneuern des Adsorberelements soll auf eine einfache und schnell zu realisierende Weise erfolgen, um einen technisch und wirtschaftlich sinnvollen Betrieb der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ermöglichen zu können. Dabei kann das Adsorberelement zum einen selbst aus der Filtervorrichtung entnommen und regeneriert beziehungsweise ersetzt werden. Dies kann jedoch, je nach den baulichen Gegebenheiten der stationären Umgebungsluftreinigungsvorrichtung, unter Umständen nur mit einigem Aufwand und zeitraubend zu realisieren sein. Aus diesem Grunde weist die Filtervorrichtung zumindest eine entnehmbare hohlzylindrische Filterkartusche auf, die das Adsorberelement enthält. Es kann also die Filterkartusche als solche zunächst aus der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung entnommen werden. Das Adsorberelement kann dann in der Filterkartusche entweder ausgetauscht beziehungsweise regeneriert werden oder die Filterkartusche wird als Ganzes durch eine „neue“ ersetzt. Die regenerierte oder erneuerte Filterkartusche mit dem Adsorberelement kann sodann wieder in die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eingesetzt werden. Ein technisch einfacher und wirtschaftlich sinnvoller Betrieb der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung wird ermöglicht.
Bevorzugt ist das Adsorberelement als Schüttung zumindest eines Adsorbens, insbesondere in Granulat und/oder Partikelform, ausgebildet, das in die hohlzylindrischer Filterkartusche eingefüllt ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dabei ist vorteilhaft, dass die Filtervorrichtungshaltevorrichtung ein Halteelement aufweist, an dem die Filtervorrichtung lösbar mittels einer mechanischen Verbindung, vorzugsweise einem Bajonettverschluss, befestigt ist.
Die Filtervorrichtung kann dabei fluiddichtend mit dem Halteelement verbunden sein. Das Halteelement trägt dabei die Filtervorrichtung, sodass diese in dem Strömungspfad zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung gehalten wird und von dem mittels der Luftstromerzeugungsvorrichtung erzeugten Luftstrom durchströmt werden kann. Die Filtervorrichtung kann schnell und einfach in der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung mittels der mechanischen Verbindung an dem Halteelement der Filtervorrichtungshaltevorrichtung montiert werden. Ebenso kann sie auch schnell und einfach wieder aus der Filtervorrichtungshaltevorrichtung und damit der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung gelöst und entnommen werden. Dies kann beispielsweise dazu geschehen, die Filtervorrichtung zu warten, beziehungsweise eine „verbrauchte“ Filtervorrichtung gegen eine „neue“ auszutauschen. Eine besonders einfach und schnell herzustellende mechanische Verbindung kann dabei über einen Bajonettverschluss erreicht werden. Hier wird die Filtervorrichtung vorzugsweise eine zylindrische Form aufweisen, die in einer korrespondierenden zylindrischen Aufnahmeöffnung des Halteelements aufgenommen wird.
Es ist bevorzugt, dass das Halteelement lösbar mit dem Gehäuse verbunden ist, und wobei die Filtervorrichtung eine Vielzahl von komplanar auf dem Halteelement angeordneten Filterkartuschen aufweist.
Zur Erreichung einer langen Standzeit und guten Abscheideleistung der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann eine Vielzahl von Filterkartuschen vorgesehen sein. Zur effektiven Ausnutzung des in der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung typischerweise nur begrenzt vorhandenen Bauraums wird diese Vielzahl von Filterkartuschen komplanar auf dem Halteelement angeordnet. Die entsprechenden Axialrichtungen der Filterkartuschen können dabei parallel zueinander ausgerichtet sein. Sie werden so in dem Strömungspfad zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung angeordnet sein, dass sie einen Druckverlust beim Durchströmen der Filterkartuschen möglichst minimieren. Die Vielzahl von Filterkartuschen kann dabei in Form einer rechteckigen oder quadratischen „Matrix“ auf dem Halteelement angeordnet sein.
Die lösbare Verbindung, vorzugsweise eine mechanische Verbindung, des Halteelements mit dem Gehäuse der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung gestattet, das gesamte Halteelement einfach zu montieren und gegebenenfalls auszutauschen. Damit ist auch ein simultaner Austausch der Vielzahl von auf dem Halteelement angeordneten Filterkartuschen möglich. Die Filterkartuschen können also einerseits einzeln mittels ihrer mechanischen Verbindung mit dem Halteelement zu Montage-, Wartungs- oder Austauschzwecken montiert beziehungsweise gelöst werden. Zum anderen ist jedoch ebenso möglich, eine Vielzahl von Filterkartuschen simultan mittels der lösbaren Verbindung zwischen Halteelement und Gehäuse zu Montage-, Wartungs- oder Austauschzwecken zu montieren beziehungsweise zu lösen, indem das gesamte Halteelement mit der Vielzahl von Filterkartuschen in der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung montiert beziehungsweise aus dieser entnommen/gelöst wird.
Auch ist vorteilhaft, dass die Filterkartusche einen geschlossenen Endkörper, einen offenen Endkörper, zumindest ein zwischen dem geschlossenen Endkörper und dem offenen Endkörper angeordnetes Aufnahmevolumen zur Aufnahme des Adsorberelements sowie ein mechanisches Befestigungselement zur Herstellung der mechanischen Verbindung mit dem Halteelement aufweist.
Der durch die Luftstromerzeugungsvorrichtung erzeugte Luftstrom tritt durch den offenen Endkörper in die Filterkartusche ein. Der geschlossene Endkörper der Filterkartusche kann dem offenen Endkörper der Filterkartusche vorzugsweise in der Axialrichtung der Filterkartusche gegenüberliegend angeordnet sein. Der Luftstrom kann die Filterkartusche in dieser Richtung mithin nicht verlassen. Er wird in eine Radialrichtung der Filterkartusche umgelenkt. Dabei passiert er das zwischen dem offenen Endkörper und dem geschlossenen Endkörper angeordnete Aufnahmevolumen, in dem das Adsorberelement angeordnet ist. Der Luftstrom passiert das Adsorberelement und verlässt die Filterkartusche wieder. Die Filterkartusche wird also bevorzugt von Innen nach Außen durchströmt. Es resultiert ein hoher Adsorptionskoeffizient und eine effiziente Ausnutzung des (beschränkt) vorhandenen Bauraums. Eine Durchströmung von Außen nach Innen ist jedoch ebenso möglich. Hierzu kann das Adsorberelement auf der Außenseite der Filterkartusche (beispielsweise koaxial) angeordnet sein.
Das mechanische Befestigungselement dient der Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen der Filtervorrichtung beziehungsweise der Filterkartusche mit dem Halteelement. Das mechanische Befestigungselement kann beispielsweise als pilzförmiger Knopf auf der Stirnseite des offenen Endkörpers der Filterkartusche ausgebildet sein, der in einen korrespondierenden (Quer-) Schlitz an dem Halteelement eingeführt werden kann. Durch Verdrehen (beispielsweise in einer Umfangsrichtung) der Filterkartusche relativ zu dem Halteelement kann dann eine mechanische Verbindung zwischen der Filterkartusche und dem Halteelement hergestellt werden. Diese ist durch die Verdrehung in Gegenrichtung wiederum einfach zu lösen.
Darin ist bevorzugt, dass die Filterkartusche eine Mehrzahl von in einer Radialrichtung fluiddurchlässigen koaxial angeordneten Aufnahmevolumina aufweist.
In diesen mehreren Aufnahmevolumina können mehrere unterschiedliche Adsorberelemente angeordnet werden. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Filterkartusche drei Aufnahmevolumina aufweist, in denen ein erstes Adsorberelement, ein zweites Adsorberelement und ein drittes Adsorberelement angeordnet sind. Das erste Adsorberelement kann Aktivkohle umfassen. Das zweite Adsorberelement kann ein Trägermaterial umfassen, das mit einem Permanganatsalz imprägniert ist. Das dritte Adsorberelement kann basisch imprägnierte Aktivkohle umfassen. Dabei werden das zweite Adsorberlement und das dritte Adsorberelement so angeordnet, dass durch die Filterkartusche strömende Luft das zweite Adsorberelement vor dem dritten Adsorberelement durchströmt. Das erste Adsorberelement wird so angeordnet sein, dass durch die Filterkartusche strömende Luft das erste Adsorberelement vor dem zweiten Adsorberelement oder das erste Adsorberelement nach dem dritten Adsorberelement durchströmt.
Das zweite und dritte Adsorberelement können also in der Filterkartusche so angeordnet sein, dass ein durch die Filterkartusche strömendes Gas das zweite Adsorberelement vor dem dritten Adsorberelement durchströmt. Durch dieses besondere Merkmal können Schadgase auf höchsteffiziente Art und Weise aus der Umgebungsluft entfernt werden. Dabei werden Schadgase (z.B. NO) zunächst in dem zweiten Adsorberelement oxidiert (z.B. NO₂) und anschließend auf der basisch imprägnierten Aktivkohle des dritten Adsorberelement effizient abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt vorzugsweise durch Chemisorption. Es wird eine gezielte und effiziente Entfernung von unerwünschten sauren Gasen (wie Stickoxiden) aus der Luft erreicht.
Das erste Adsorberelement kann also so angeordnet sein, dass durch die Filterkartusche strömende Luft das erste Adsorberelement vor dem zweiten Adsorberelement oder das erste Adsorberelement nach dem dritten Adsorberelement durchströmt.
In einer Ausführungsform wird das erste Adsorberelement in der Filterkartusche ausströmseitig angeordnet (Luft durchströmt das erste Adsorberelement nach dem zweiten und dritten Adsorberelement). Bei dieser Anordnung kann vermieden werden, dass unerwünschte und daher abzutrennende Bestandteile des Luftstroms durch Kontakt mit Aktivkohle des ersten Adsorberelements zunächst reduziert werden und dann beim Passieren des zweiten Adsorberelements erneut oxidiert werden müssen, um in dem dritten Adsorberelement chemisorbiert werden zu können. Die oxidative Kapazität des zweiten Adsorberelements kann somit effizienter genutzt und die Standzeit des zweiten Adsorberelements erhöht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erste Adsorberelement in der Filterkartusche anströmseitig angeordnet (Luft durchströmt das erste Adsorberelement vor dem zweiten und dritten Adsorberelement). Bei dieser Anordnung können Schadgase zumindest teilweise abgetrennt werden, bevor der Luftstrom das zweite und dritte Adsorberelement erreicht. Auch in diesem Fall kann die Kapazität des zweiten und dritten Adsorberelements somit effizient für solche Schadgase genutzt werden, die in dem ersten Adsorberelement nicht adsorbiert werden können, so dass die Standzeit des zweiten und dritten Adsorberelements erhöht werden kann.
Es wird insgesamt eine gezielte Aufeinanderfolge von den Reaktionen erreicht, durch die Schadgase schrittweise in jedem Adsorberelement zu Schadgas-Intermediaten umgesetzt und schließlich irreversibel an dem dritten Adsorberelement abgeschieden werden. Es können so unerwünschte und kontraproduktive Nebenreaktionen vermieden werden.
Auch ist bevorzugt, dass die Aufnahmevolumina mittels einer Mehrzahl von perforierten koaxialen Zwischenwänden ausgebildet sind, wobei die Zwischenwände einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen und zwischen einer Innenwandung und einer Außenwandung der Filterkartusche angeordnet sind.
Diese konzentrische Anordnung der Aufnahmevolumina zur Aufnahme des Adsorberelements dient der Stabilisierung des Adsorberelements beziehungsweise der Adsorberelemente gegen mechanische Einwirkungen und zu deren Immobilisierung. Die Zwischenwände sind dabei perforiert, um Luftdurchlässigkeit zwischen den verschiedenen Aufnahmevolumina sicherzustellen. Die Perforation sollte dabei so gewählt werden, dass ein Druckabfall der die Filterkartusche durchströmenden Luft weitgehend minimiert wird.
Darüber hinaus ist vorteilhaft, dass die Filterkartusche zumindest eine Partikelfilterlage und/oder zumindest ein Adsorberelement zumindest eine Aktivkohlelage mit Aktivkohlepartikeln aus einem Aktivkohlematerial aufweist.
Es ist - wie beschrieben - besonders bevorzugt, dass die Filterkartusche drei Aufnahmevolumina aufweist, in denen ein erstes Adsorberelement, ein zweites Adsorberelement und ein drittes Adsorberelement angeordnet sind. Diese besonders bevorzugten Adsorberelemente sollen nun im Folgenden näher beschrieben werden:

Das erste Adsorberelement kann nun eine Aktivkohlelage umfassen. Die Aktivkohle des ersten Adsorberelements weist eine Korngröße von 10 bis 80 mesh auf, bevorzugt von 30 bis 60 mesh. Die Korngröße der Aktivkohle kann durch geeignete Auswahl des Ausgangsmaterials zur Herstellung der Aktivkohle und/oder Art der Aktivierung gesteuert werden und insbesondere durch Mahlen und Sieben eingestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform weist die Aktivkohle des ersten Adsorberelements eine BET-Oberfläche von 500 bis 1500 m²/g auf. Die BET-Oberfläche der Aktivkohle kann durch geeignete Auswahl des Ausgangsmaterials zur Herstellung der Aktivkohle und/oder Art der Aktivierung gesteuert werden. Korngröße und/oder BET-Oberfläche der Aktivkohle in dem ersten Adsorberelement können variiert werden, um die Adsorptionskapazität des ersten Adsorberelements einzustellen. In dem ersten Adsorberelement erfolgt eine möglichst starke Physisorption von unerwünschten molekularen Bestandteilen eines durchströmenden Gasgemisches (insbesondere von Ozon, flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen (z.B. CO oder n-Butan), SO₂, H₂S, NH₃ oder Formaldehyd).

Das zweite Adsorberelement umfasst vorteilhaft ein Trägermaterial, das mit einem Permanganatsalz imprägniert ist. In einer Ausführungsform ist das Trägermaterial des zweiten Adsorberelements ausgewählt aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Kieselgel (SiO₂), Zirkonoxid (ZrO₂), Titanoxid (TiO₂), Zeolith, Kaolin, Ton, Bauxit und/oder einer Kombination davon. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trägermaterial des zweiten Adsorberelements Aluminiumoxid (Al₂O₃). Die Wahl eines geeigneten Trägermaterials kann unter anderem vom Imprägnierungsmittel und dem Imprägnierungsgrad abhängen. In einer weiteren Ausführungsform weist das Trägermaterial des zweiten Adsorberelements eine Korngröße von 100 bis 5000 µm auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das Trägermaterial eine Korngröße zwischen 200 bis 3000 µm, bevorzugt 300 bis 2000 µm, mehr bevorzugt 250 bis 1000 µm, besonders bevorzugt 350 bis 800 µm, am meisten bevorzugt 350 bis 600 µm auf. Das Imprägnierungsmittel für das Trägermaterial des zweiten Adsorberelements ist ein Permanganatsalz, das ausgewählt ist aus Natriumpermanganat (NaMnO₄), Kaliumpermanganat (KMnO₄), Magnesiumpermanganat (Mg(MnO₄)₂), Calciumpermanganat (CaMnO₄), Bariumpermanganat (BaMnO₄), Lithiumpermanganat (LiMnO₄), und/oder einer Kombination davon, wobei die handelsüblichen und kostengünstigeren Verbindungen Natriumpermanganat (NaMnO₄) und/oder Kaliumpermanganat (KMnO₄) bevorzugt sind. Imprägnierte Trägermaterialien sind kommerziell erhältlich. Das Trägermaterial des zweiten Adsorberelements kann dabei je nach Bedarf mit einem Permanganatsalz oder mehreren Permanganatsalzen imprägniert sein. Je besser löslich das Permanganatsalz in Wasser ist, desto bevorzugter ist es in der Regel als Imprägnierungsmittel in dem zweiten Adsorberelement. Ferner ist die Anwendung eines Permanganatsalzes bevorzugt, mit dem ein möglichst hoher Imprägnierungsgrad erreicht werden kann. So ist Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Kaliumpermanganat (KMnO₄) bevorzugt und Natriumpermanganat (NaMnO₄) besonders bevorzugt. Das Trägermaterial weist einen Imprägnierungsgrad von 1 bis 30 Gew.% auf, insbesondere 2 bis 20 Gew.%, bevorzugt 3 bis 15 Gew.%, besonders bevorzugt 4 bis 12 Gew.%. Ein geeigneter Imprägnierungsgrad wird in Hinsicht auf das verwendete Trägermaterial gewählt. Unerwünschte molekulare Bestandteile der Luft werden an dem zweiten Adsorberelement oxidiert. Insbesondere wird beispielsweise NO an dem zweiten Adsorberelement zu NO₂ oxidiert. Da Oxide von Nichtmetallen wie etwa Stickstoff und Schwefel in der Regel saure Eigenschaften aufweisen und somit mit basischen Materialien reagieren, wird durch die Oxidation an dem zweiten Adsorberelement eine Chemisorption an dem basisch imprägnierten dritten Adsorberelement besonders vorteilhaft möglich. Die Oxidationskapazität des zweiten Adsorberelements kann beispielsweise durch das Flächengewicht und den Imprägnierungsgrad gesteuert werden.
Das dritte Adsorberelement umfasst vorteilhaft eine basisch imprägnierte Aktivkohle. Bei der Base handelt es sich um ein Metallsalz, das als Anion ein Anion enthält, das aus Hydroxid, Carbonat und/oder einer Kombination davon ausgewählt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Base ausgewählt aus Kaliumhydroxid (KOH), Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumcarbonat (K₂CO₃), Natriumcarbonat (Na₂CO₃) und/oder einer Kombination davon. Besonders bevorzugt sind hierbei die handelsüblichen und kostengünstigen Basen Kaliumhydroxid (KOH) und/oder Kaliumcarbonat (K₂CO₃). Die Aktivkohle des dritten Adsorberelements kann dabei je nach Bedarf mit einer Base oder mehreren Basen imprägniert sein. Je besser löslich die Base in Wasser ist, desto bevorzugter ist sie in der Regel als Imprägnierungsmittel in dem dritten Adsorberelement. Die Aktivkohle weist einen Imprägnierungsgrad von 1 bis 30 Gew.% auf, insbesondere 5 bis 20 Gew.%, bevorzugt 10 bis 15 Gew.%. In einer weiteren Ausführungsform weist die Aktivkohle des dritten Adsorberelements eine Korngröße von 10 bis 80 mesh auf, bevorzugt von 30 bis 60 mesh. Die Korngröße der Aktivkohle kann durch geeignete Auswahl des Ausgangsmaterials zur Herstellung der Aktivkohle und/oder Art der Aktivierung gesteuert werden und insbesondere durch Mahlen und Sieben eingestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform weist die Aktivkohle des dritten Adsorberelements eine BET-Oberfläche von 500 bis 1500 m²/g auf. Die BET-Oberfläche der Aktivkohle kann durch geeignete Auswahl des Ausgangsmaterials zur Herstellung der Aktivkohle und/oder Art der Aktivierung gesteuert werden. Ferner ist die Anwendung einer Base bevorzugt, mit der ein möglichst hoher Imprägnierungsgrad erreicht werden kann. Dies kann zudem erreicht werden, indem die Aktivkohle eine möglichst hohe spezifische Oberfläche aufweist und ein Verfahren zur Imprägnierung (z.B. Nass- oder Sprühverfahren) mehrmals mit frischer Basen-Lösung wiederholt wird. Beim Nassverfahren kann die Imprägnierung der Aktivkohle während ihrer Aktivierung (insbesondere während der Gasaktivierung) mit einer wässrigen Lösung aus geeigneter Base bestimmter Konzentration versetzt und anschließend erhitzt werden. Während der Erhitzung werden die unerwünschten angelagerten Wassermoleküle aus der Aktivkohlenoberfläche entfernt. Im Gegensatz dazu wird im Sprühverfahren eine wässrige Lösung aus geeigneter Base bestimmter Konzentration auf die Aktivkohle gesprüht. Unerwünschte molekulare Bestandteile des Gasstroms, die bereits durch das zweite Adsorberelement geströmt sind und saure Eigenschaften aufweisen, werden an dem dritten Adsorberelement abgeschieden. Insbesondere wird NO₂, aber auch SO₂ und SO₃, in Gegenwart von imprägnierten Base-Molekülen des dritten Adsorberelements abgeschieden. Es ist daher wünschenswert, die Oberfläche der Aktivkohle möglichst effizient durch Basenmoleküle zu bedecken. Durch eine hohe Bedeckung der Oberfläche, d.h. einen hohen Imprägnierungsgrad, kann einerseits die Fähigkeit, saure Schadgasmoleküle zu chemisorbieren, gesteigert werden, und zudem kann eine in dieser Schicht unerwünschte reduzierende Eigenschaft der Aktivkohle minimiert oder vollständig unterdrückt werden. Es kann somit die unerwünschte Reduktion von Schadgasen unterdrückt werden, deren saure Eigenschaften zur Chemisorption durch die Base, mit der die Aktivkohle des dritten Adsorberelements imprägniert ist, genutzt werden sollen.
Damit sind mögliche Ausführungsformen der besonders bevorzugten drei verschiedenen Adsorberelemente beschrieben. Zusätzlich oder alternativ ist es sodann jedoch ebenso möglich, zugleich sowohl eine Partikelfilterlage als auch zumindest ein Adsorberelement mit einem Aktivkohlematerial in der Filterkartusche vorzusehen. Solche Filtermedien, die nun sowohl eine Partikelfiltrationsfunktion über eine Partikelfilterlage als auch eine Adsorptionsfunktion über ein Adsorberelement haben, werden üblicherweise als Kombifiltermedien bezeichnet. Ein solches Kombifiltermedium kann in der Filterkartusche vorgesehen sein. Die Aktivkohlepartikel des Adsorberelements sind dann bezüglich der Partikelfilterlage immobilisiert. Dies kann zum Beispiel durch Schmelzkleberfäden geschehen, die bei der Herstellung des Kombifiltermediums als dünnes Netzwerk aufgebracht werden. Die Aktivkohlelage selbst kann bevorzugt auch eine Mehrzahl von verschiedenen Aktivkohlen aufweisen. Diese können jeweils ein unterschiedliches Zielgasspektrum haben. Es können insbesondere imprägnierte Aktivkohlen zum Einsatz kommen. Dabei können basisch imprägnierte Aktivkohlen besonders bevorzugt sein. Es können aber auch imprägnierte Aktivkohlen mit nicht imprägnierten, wasserdampfaktivierten Standardkohlen in einer Schicht gemischt eingesetzt werden. Auch können die genannten Aktivkohlen und Standardkohlen in aneinander angrenzenden Schichten aufgebracht werden. Das Rohmaterial der Aktivkohlen sind meist Kokosnussschalen, die in einem Drehrohrofen oder in einem Wirbelschichtreaktor wasserdampfaktiviert werden. Mögliche Imprägnierungsmittel sind beispielweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und/oder Kaliumcarbonat. Die Imprägnierungsmittel werden je nach Zielgasspektrum ausgewählt werden.
Als vorteilhafter Effekt des Einsatzes von Aktivkohle in der erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ergibt sich auch eine signifikante Reduktion des Ozongehaltes in der Umgebungsluft. Diese kann je nach eingesetzter Aktivkohlesorte bis zu 99% betragen. Das natürlich vorhandene Gleichgewicht zwischen Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid wird dahingehend verlagert, dass ein vergleichsweise größerer Anteil Stickstoffmonoxid vorhanden ist. Dies ist darin begründet, dass Ozon ein starkes Oxidationsmittel ist. Stickstoffmonoxid ist vergleichsweise weniger schädlich für den menschlichen Körper und muss nicht durch die Filtervorrichtung adsorbiert werden.
Auch kann hierbei besonders bevorzugt sein, dass das aus Partikelfilterlage und Adsorberelement gebildete Kombifiltermedium zusätzlich zu der zumindest einen Partikelfilterlage zumindest eine weitere Lage aufweist, die insbesondere auf einer der Partikelfilterlage abgewandten Seite der Aktivkohlelage des Adsorberelements angeordnet ist. Bei der weiteren Lage kann es sich insbesondere um eine Immobilisierungslage handeln, bezüglich der die Aktivkohlepartikel der Aktivkohlelage immobilisiert sind; dies kann durch Schmelzkleberfäden erfolgen, die bei der Herstellung des Kombifiltermediums - wie erwähnt - als dünnes Netzwerk aufgebracht werden. Die Immobilisierungslage kann insbesondere eine Luftdurchlässigkeit bei 200 Pa von größer als 3000 l/m²s und/oder ein Flächengewicht zwischen 25 g/m² und 75 g/m² aufweisen. Die Luftdurchlässigkeit der Immobilisierungslage ist erfindungsgemäß größer als die Luftdurchlässigkeit der Partikelfilterlage. Dabei wird die Immobilisierungslage bevorzugt anströmseitig angeordnet, sodass sich dadurch bereits bevor die Luftströmung die Aktivkohlelage und die Partikelfilterlage erreicht, eine gewisse Vorabscheidung ergibt. Diese Vorabscheidung kann dazu beitragen, die Standzeit in der Partikelfilterlage zu erhöhen, insbesondere da in der Immobilisierungslage auch Wassertropfen zurückgehalten werden. Es kann sich bei der Immobilisierungslage um sehr luftdurchlässige spinngelegte Medien und/oder Spinnvliese handeln.
Auch kann hierbei besonders bevorzugt sein, dass das aus Partikelfilterlage und Adsorberelement gebildete Kombifiltermedium zusätzlich zu der weiteren Lage zumindest eine noch weitere Lage aufweist, die zumindest einen antimikrobiellen und/oder antiallergenen Stoff aufweist. Durch diese Maßnahme kann die Umgebungsluftqualität unter einem weiteren wichtigen Aspekt verbessert werden. Der antimikrobielle, insbesondere antibakterielle oder biozide, Stoff schützt das Filtermedium oder Teile beziehungsweise Schichten desselben davor, dass dieses beziehungswiese diese durch Mikroorganismen befallen werden beziehungsweise sich solche Mikroorganismen in dem Filtermedium ausbreiten oder dieses durchwachsen. Es kann sich bei solchen Mikroorganismen beispielsweise um Pilze oder Pilzsporen, insbesondere Schimmelpilze oder Schimmelpilzsporen, Bakterien oder Algen, die in lebendiger, fortpflanzungsfähiger oder ausbreitungsfähiger Form vorliegen können, handeln. Der antiallergene Stoff kann beispielsweise feinste Pollenpartikel und sonstige Allergene, die nicht immer in der Partikelfilterlage vollständig zurückgehalten werden, für den menschlichen Körper beziehungsweise dessen Immunsystem zumindest teilweise unschädlich machen. Als antimikrobieller Stoff kann insbesondere Zink-Pyrithion dienen. Alternativ oder zusätzlich kann Octa-isothiazolon als antimikrobieller Stoff verwendet werden. Die zweite (noch weitere) Lage kann auch antimikrobielle Metalle oder Metallverbindungen, insbesondere Silber, Kupfer und Aluminiumverbindungen und/oder 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol, weitere Isothiazolinverbindungen, Benzoesäure und deren Derivate, Benzalkoniumhalogenide, wasserlösliche Coenzyme, öllösliche Coenzyme, Pflanzenextrakte, Antibiotika, biozide Metalle, aliphatische und/oder aromatische Fettsäuren und/oder quartäre Tenside als antimikrobielle Stoffe enthalten. Als antiallergene Stoffe kommen insbesondere Polyphenole, wie Katechine, Tannide oder Flovonoide in Frage. Es können insbesondere Kaffee-, Gallus-, Ellagin-, Tanninsäure, Cyanidin, Procyanidin, Proanthocyanidine, Rutin, Quercitin, Resveratol verwendet werden. Polyphenole binden vorzugsweise antiallergene Stoffe, sodass die allergische Wirkung vermindert werden kann. Allergene Pollen werden beispielsweise von Polyphenolen denaturiert. Der antiallergene Stoff kann ferner antiallergene Enzyme aufweisen. Antiallergene Enzyme spalten vorzugsweise allergen wirkende Proteine in kleinere unschädlichere Bestandteile auf. Die noch weitere Lage selbst kann mehrlagig aufgebaut sein. In der Reihenfolge der Durchströmung kann zum Beispiel auf die antimikrobielle Lage eine antiallergene Lage folgen. Alternativ können die antimikrobiellen und antiallergenen Stoffe auch in ein und derselben Lage vorgesehen sein.
Auch ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Aktivkohlematerial eine Stickoxid-Adsorptionskapazität (NO_x) nach 3h gemäß ISO11155-2 bei 30 ppm Stickoxid (NO_x) zwischen 20 und 200 mg/g aufweist, bevorzugt zwischen 50 und 150 mg/g und/oder dadurch, dass die Aktivkohlepartikel des Aktivkohlematerials eine Korngröße von 10 bis 80 mesh, insbesondere 30 bis 60 mesh, aufweisen und/oder das Aktivkohlematerial eine BET-Oberfläche von 500 bis 1500 m²/g aufweist.
Die Prüfgaskonzentration von 30 ppm wird bewusst hoch gewählt, um die Adsorptionskapazität der Aktivkohle in einer wirtschaftlich vertretbaren Zeitspanne unter Laborbedingungen bestimmen zu können. In hochbelasteten verkehrsnahen Gebieten treten typischerweise Konzentrationen um die 50 ppb auf. Hierdurch ergäbe sich ein Vielfaches der Messzeit bis zum Erreichen der Sättigungskapazität. Diese ist bei der genannten Konzentration insbesondere im Bereich 10 bis 100 mg/g zu erwarten, da sich bei geringerem NO_x-Partialdruck im Prüfgas die Sättigungskapazität der Aktivkohle verringert. Der Gasdurchbruch ist jedoch im Vergleich zu einer höheren Gaskonzentration geringer.
Auch ist bevorzugt vorgesehen, dass die Partikelfilterlage ein Spinnvliesmaterial, insbesondere Polyethylenterephthalat- oder Polypropylen-Spinnvliesmaterial, und/oder ein Nadelvliesmaterial, insbesondere Polypropylen- oder Polyethylenterephthalat-Nadelvlies, und/oder eine Meltblownlage und/oder ein Mehrkomponentenfasermaterial, insbesondere mit Bikomponentenfasern mit einer Polypropylen/Polyacrylnitril-Komponente aufweist und/oder dadurch, dass die Partikelfilterlage eine NaCI-Effizienz nach DIN71460-1 bei 0,2 m/s von 15 bis 99%, insbesondere 20 bis 80%, aufweist.
Konkret kann die Partikelfilterlage wie folgt aufgebaut sein: (a) PET-Spinnvlies (10 bis 40 g/m²) + Meltblownlage (10 bis 60 g/m²), oder (b) PP/PAN-Bikomponentenfasern + PP-Spinnvlies (10 bis 30 g/m²) + PP/PAN-Nadelvlies (15 bis 100 g/m²) oder (c) ein oder mehrlagiges Spinnvlies aus Bikomponentenfasern PP/PP (30 bis 120 g/m²), insbesondere mit einem PP-Homopolymer und einem Metallocen-Polypropylen.
Schließlich ist vorteilhaft, dass die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, zumindest in Abhängigkeit eines Niederschlagparameters der Umgebung einen Betriebszustand der Luftstromerzeugungsvorrichtung zu steuern, insbesondere dazu, die Luftstromerzeugungsvorrichtung bei Regen abzuschalten.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn als Partikelfilterlage eine Elektretfilterlage verwendet wird. Dabei handelt es sich um eine Partikelfilterlage, die elektrostatisch aufgeladen ist. Solche Elektretfilterlagen sind insbesondere im Bereich von Raumluftfiltern bekannt. Die elektrostatische Ladung und damit die Wirksamkeit der elektrostatischen Partikelabscheidunng baut sich jedoch im Laufe der Betriebszeit der stationären Umgebungsluftreinigungsvorrichtung ab. Insbesondere leidet die elektrostatische Aufladung von Elektretfilterlagen unter Einwirkung von Feuchtigkeit, wie sie beispielsweise bei Regen bei Anwendungen im Freien auftritt. Die Elektretfilterlage entlädt sich damit schneller. Um den elektrostatischen Abscheideeffekt in solchen Ausführungsformen länger beibehalten zu können, wird nun bevorzugt vorgesehen, die Luftstromerzeugungsvorrichtung bei Regen und/oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenzluftfeuchte abzuschalten oder diese zumindest in ihrer Leistung zu reduzieren. Der Niederschlagsparameter kann aus einem Niederschlagssensor (Regensensor) der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung selbst bezogen werden oder aber unter Nutzung von Wetterdaten. Diese können beispielsweise über mobile Datennetze bereitgestellt werden.
Das Auslegungs-Serviceintervall der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung kann in einem Bereich zwischen 100 und 300 Tagen liegen. Der konkrete Wert hängt in erster Linie von einem in der konkreten Umgebungsluftreinigungsvorrichtung eingesetzten Flächengewicht an Aktivkohle und der durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung geführten Luftmenge ab. Bei Einsatz zur Reduzierung der Schadstoffbelastung in der Umgebung ist hierbei anhand einer geeignet ausgewählten Auslegung der Filtervorrichtung, insbesondere bei einem Kombifiltermedium, auch eine wirtschaftliche Optimierung hinsichtlich der Gesamtbetriebskosten unter Einbeziehung von Wartungskosten ermöglicht.
Eine beispielhafte Auslegungsrechnung für eine erfindungsgemäße Umgebungsluftreinigungsvorrichtung zur Aufreinigung eines mit Stickstoffdioxid belasteten Straßenabschnitts ist im Folgenden angegeben. Dabei werden zwei unterschiedliche Fälle betrachtet. In Fall 1 werden 16 Filterkartuschen in einem sogenannten „cube“ mit den Abmessung in Höhe x Breite x Tiefe von 610 mm x 610 mm x 500 mm zusammengefasst. Das erfindungsgemäße Halteelement fasst in Fall 1 insgesamt 3 „cubes“ und damit 48 = 3 x 16 Filterkartuschen. In Fall 2 sind 6 cubes mit 96 = 6 x 16 Filterkartuschen vorgesehen. Die Tiefe des „cube“ entspricht dabei der Tiefe der Filterkartusche.
Bei einer angenommenen Konzentration von NO2 in der Umgebungsluft zu $c_{NO 2} = 0,1 mg / m^{3}$
und einem angenommenen Volumenstrom durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung von $V_punkt_Luft = 20.000 m^{3} / h$
ergibt sich eine durch die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung geführte Stoffmasse NO₂ pro Zeiteinheit zu $m_punkt_{NO}_{2} = V_punkt_Luft * c_{NO 2} = 2 g / h .$
Die Adsorptionskapazität einer typischen Aktivkohle von $k_{Aktivkohle} = 50 g_{NO 2} / {kg}_{Aktivkohle}$
ergibt einen „Aktivkohleverbrauch“ pro Zeiteinheit von $m_punkt_Aktivkohle = m_punkt_{NO}_{2} / k_{Aktivkohle} = 0,04 {kg}_{Aktivkohle} / h .$
Bei den oben angenommenen Abmessungen für die „cubes“ ergibt sich sodann eine Gesamtaktivkohlemasse von $m_{Aktivkohle,Fall 1} = 102 {kg beziehungsweise m}_{Aktivkohle,Fall 2} = 204 kg .$
Der Regenrationszeitpunkt ergibt sich dann zu $t_{Regeneration,Fall 1} = m_{Aktivkohle,Fall 1} / (24 * m_punkt_Aktivkohle) = 106,3 d$
und $t_{Regeneration,Fall 2} = m_{Aktivkohle,Fall 2} / (24 * m_punkt_Aktivkohle) = 212,5 d .$
Der abgeschätzte Druckverlust in Fall 1 ist 350 bis 400 Pa bei 6700 m³/h pro cube; in Fall 2 ist der abgeschätzte Druckverlust 150 Pa bei 3330 m³/h pro cube.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, Beschreibung und Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:

1 eine Anordnung von drei erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtungen;
2 eine perspektivische Ansicht einer Umgebungsluftreinigungsvorrichtung;
3 eine Detailansicht einer Filtervorrichtung der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung; und
4 eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Filterkartusche.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt eine Anordnung 1 von drei erfindungsgemäßen Umgebungsluftreinigungsvorrichtungen 2 in einer isometrischen Ansicht. Die Umgebungsluftreinigungsvorrichtungen 2 sind übereinander angeordnet. Sie sind in einem vorbestimmten Abstand 3 zu einander gestapelt. Eine Anordnung der hier würfelförmig ausgebildeten Umgebungsluftreinigungsvorrichtungen 2 nebeneinander ist ebenso möglich. Jede der Umgebungsluftreinigungsvorrichtungen 2 ist ein funktionell eigenständiger funktionsfähiger Umgebungsluftreiniger. An ihrem unteren Ende hat die Anordnung 1 der Umgebungsluftreinigungsvorrichtungen 2 einen Sockel 4, mit dem diese in einer Montageanordnung auf einem Fundament, etwa aus Beton, befestigbar ist. Die Gesamthöhe der Anordnung 1 kann 1,5 bis 6 m betragen. Die Gehäuse 5 der einzelnen Umgebungsluftreinigungsvorrichtungen 2 werden durch Außengehäuseelemente 6 gebildet, die plattenförmig ausgebildet und einzeln austauschbar sein können.
In der 2 ist eine Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Hier können die Bestandteile der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 innerhalb des Gehäuses 5 eingesehen werden. Innerhalb des Gehäuses 5 ist eine Luftstromerzeugungsvorrichtung 7 angeordnet, die zwischen einer Strömungseintrittsöffnung und einer Strömungsaustrittsöffnung einen Strömungspfad definiert. Es handelt sich vorliegend bei der Luftstromerzeugungsvorrichtung 7 um ein Radialgebläse. Dieses weist ansaugseitig aus akustischen Gründen ein Strömungsleitgitter 14 auf. Alternativ können auch Axialgebläse eingesetzt werden, wenn diese im konkreten Einzelfall zur Anlagenkennlinie passen. Die Luftstromerzeugungsvorrichtung 7 kann beispielsweise durch einen Elektromotor angetrieben werden.
In dem Strömungspfad ist ein Halteelement 8 angeordnet, auf dem eine Filtervorrichtung 9 angeordnet ist. Es sind in der Filtervorrichtung 9 insgesamt sechszehn Plätze zur Montage einer Filterkartusche 10 vorgesehen, wobei in dem gezeigten Beispiel zwölf dieser Plätze mit einer Filterkartusche 10 belegt sind.
Die Filtervorrichtung 9 wird im Saugbetrieb durchströmt und weist anströmseitig die Filterkartuschen 10 auf, die eine Partikelfilterlage 11 aufweisen. Die Partikelfilterlage 11 ist in der gezeigten Ausführungsform als plissiertes Filtermedium ausgebildet. Die Filterkartusche 10 ist an dem Halteelement 8 befestigt und wird dort gehalten. Dies kann über ein oder mehrere Befestigungselemente 12 geschehen, die mit korrespondierenden Öffnungsschlitzen 13 in Eingriff bringbar sind. Dies kann hier vorteilhafterweise einfach über einen Bajonettverschluss geschehen.
Damit sind die einzelnen Filterkartuschen 10 der Filtervorrichtung 9 einzeln aus der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 entnehmbar. Es wird eine einfache und effiziente Wartung beziehungsweise ein Austausch der Filterkartuschen 10 möglich. Auch kann das Halteelement 8 als Ganzes aus der Umgebungsluftreinigungsvorrichtung 2 entnehmbar sein, sodass die gesamte Filtervorrichtung 9 mit der Vielzahl der Filterkartuschen 10 austauschbar ist. Schließlich ist in dem Gehäuse 5 auch ein Spalt 15 vorgesehen. Dieser stellt einerseits einen Verformungsraum bereit, der die in dem Gehäuse 5 angeordnete Anlagentechnik vor Beschädigungen durch mechanische Einwirkungen, beispielsweise durch Vandalismus, schützt. Zum anderen stellt der Spalt 15 auch einen Aufnahmeraum bereit, in dem beispielsweise ein Schadstoffsensor, insbesondere ein Feinstaubsensor zur Messung von Feinstaubkonzentrationen in der Umgebungsluft, angeordnet sein kann, mittels dessen zumindest ein Luftqualitätsmesswert an der Strömungseintrittsöffnung erfassbar ist.
3 zeigt eine Detailansicht der Filtervorrichtung 9. Insbesondere sind hier die Befestigungselemente 12 und die Öffnungsschlitze 13 gut erkennbar, die den Bajonettverschluss zwischen der Filterkartusche 10 und dem Halteelement 8 bereitstellen. Das Befestigungselement 12 ist als pilzförmiger Knopf ausgebildet. Die Partikelfilterlage 11 ist hier erkennbar als plissiertes Filtermedium ausgebildet.
4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Filterkartusche 10 nach einer anderen Ausführungsform. Die Filterkartusche 10 weist einen offenen Endkörper 16 auf, an dem das Befestigungselement 12 angeordnet ist. In einer Axialrichtung der Filterkartusche 10, dem offenen Endkörper 16 gegenüberliegend, weist die Filterkartusche 10 einen geschlossenen Endkörper 17 auf. Der offene Endkörper 16 und der geschlossene Endkörper 17 sind mittels mehrerer - vorliegend vier - perforierten Zwischenwänden 18 verbunden. In einer Radialrichtung zwischen den einzelnen Zwischenwänden 18 sind Aufnahmevolumina 19 bereitgestellt. Diese dienen der Aufnahme eines Adsorberelements (nicht dargestellt). Das Adsorberelement wird durch die Aufnahme in den Aufnahmevolumina 19 auch zugleich immobilisiert. Die Perforation der Zwischenwände 18 sorgt für eine gute Luftdurchlässigkeit der Filterkartusche 10. In den verschiedenen Aufnahmevolumina 19 können verschiedene Adsorberelemente aufgenommen werden. Die Anzahl der Aufnahmevolumina 19 kann variiert werden, indem die Anzahl der Zwischenwände 18 angepasst wird.
Die Ausgestaltung der verschiedenen möglichen Adsorberelemente, die in den Aufnahmevolumina 19 vorteilhaft aufgenommen werden können und deren Funktionsweisen wurden oben bereits im Detail beschrieben. Es wird daher auf diese Beschreibung verwiesen und auf deren Wiederholung verzichtet.

Claims

Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2), die zur Abscheidung von Stäuben, insbesondere Feinstäuben, und/oder Schadgasen, insbesondere Stickoxiden, aus der Umgebungsluft ausgebildet ist, wobei die Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) ein Gehäuse (5) mit zumindest einer Strömungseintrittsöffnung und zumindest einer Strömungsaustrittsöffnung und eine Luftstromerzeugungsvorrichtung (7) aufweist, wobei die Luftstromerzeugungsvorrichtung (7) dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung zu erzeugen, und wobei eine Filtervorrichtungshaltevorrichtung zwischen der Strömungseintrittsöffnung und der Strömungsaustrittsöffnung angeordnet ist, die zumindest eine Filtervorrichtung (9) mit zumindest einem Adsorberelement (11) zum Adsorbieren der Stäube und/oder Schadgase aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (9) zumindest eine entnehmbare hohlzylindrische Filterkartusche (10) aufweist, in der das Adsorberelement (11) angeordnet ist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtungshaltevorrichtung ein Halteelement (8) aufweist, an dem die Filtervorrichtung (9) lösbar mittels einer mechanischen Verbindung, vorzugsweise einem Bajonettverschluss, befestigt ist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (8) lösbar mit dem Gehäuse (5) verbunden ist, und wobei die Filtervorrichtung (9) eine Vielzahl von komplanar auf dem Halteelement (8) angeordneten Filterkartuschen (10) aufweist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkartusche (10) einen geschlossenen Endkörper (17), einen offenen Endkörper (16), zumindest ein zwischen dem geschlossenen Endkörper (17) und dem offenen Endkörper (16) angeordnetes Aufnahmevolumen (19) zur Aufnahme des Adsorberelements (11) sowie ein mechanisches Befestigungselement (12) zur Herstellung der mechanischen Verbindung mit dem Halteelement (8) aufweist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkartusche (10) eine Mehrzahl von in einer Radialrichtung fluiddurchlässigen koaxial angeordneten Aufnahmevolumina (19) aufweist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevolumina (19) mittels einer Mehrzahl von perforierten koaxialen Zwischenwänden (18) ausgebildet sind, wobei die Zwischenwände (18) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen und zwischen einer Innenwandung und einer Außenwandung der Filterkartusche (10) angeordnet sind.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkartusche (10) zumindest eine Partikelfilterlage und/oder zumindest ein Adsorberelement (11) zumindest eine Aktivkohlelage mit Aktivkohlepartikeln aus einem Aktivkohlematerial aufweist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivkohlematerial eine Stickoxid-Adsorptionskapazität (NO_x) nach 3 h gemäß ISO11155-2 bei 30 ppm Stickoxid (NO_x) zwischen 20 und 200 mg/g aufweist, bevorzugt zwischen 50 und 150 mg/g und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivkohlepartikel des Aktivkohlematerials eine Korngröße von 10 bis 80 mesh, insbesondere 30 bis 60 mesh, aufweisen und/oder das Aktivkohlematerial eine BET-Oberfläche von 500 bis 1500 m²/g aufweist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfilterlage ein Spinnvliesmaterial, insbesondere Polyethylenterephthalat- oder Polypropylen-Spinnvliesmaterial, und/oder ein Nadelvliesmaterial, insbesondere Polypropylen- oder Polyethylenterephthalat-Nadelvlies, und/oder eine Meltblownlage und/oder ein Mehrkomponentenfasermaterial, insbesondere mit Bikomponentenfasern mit einer Polypropylen/Polyacrylnitril-Komponente aufweist und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfilterlage eine NaCI-Effizienz nach DIN71460-1 bei 0,2 m/s von 15 bis 99%, insbesondere 20 bis 80%, aufweist.
Stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Umgebungsluftreinigungsvorrichtung (2) eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, zumindest in Abhängigkeit eines Niederschlagparameters der Umgebung einen Betriebszustand der Luftstromerzeugungsvorrichtung (7) zu steuern, insbesondere dazu, die Luftstromerzeugungsvorrichtung (7) bei Regen abzuschalten.