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Verfahren zum Desodorisieren von Luft Die Erfindung betrifft das Desodorisieren
von Luft und anderen Gasen.
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Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Behandlung von
Luft, um diese zu desodorisieren oder um die Luft durch Entfernung unangenehmer
Gerüche zu reinigen.
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Es sind bereits eine Reihe von Absorptionsmaterialien bekannt, die
sich in Desodorisiereinrichtungen verwenden lassen. Insbesondere erhält man mit
Aktivkohle gute Ergebnisse. Allerdings bringt die Verwendung von Aktivkohle den
Nachteil, daß feiner Kohlestaub in die gereinigte Luft mitgerissen wird, der dann
in den zu desodorisierenden Räumen bereits nach kurzer Betriebszeit einen schmierigen,
schwarzen Film auf allen freien Oberflächen bildet.
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Bei Räumen, in denen auf Sauberkeit Wert zu legen ist, kann Aktivkohle
also nicht verwendet werden.
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Wie gefunden wurde, ist basisches Zirkoniumsulfat, 5 ZrO2 3 503 15
HO, zum Desodorisieren von Luft besonders geeignet.
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Es wurden zahlreiche Vergleichsversuche zwischen basischem Zirkoniumsulfat
und anderen Verbindungen nach einem unten angegebenen Prüfungsverfahren durchgeführt,
und diese Versuche zeigten, daß mit basischem Zirkoniumsulfat aus Luft, die mit
übelriechenden Stoffen, wie Zwiebelextrakt, Essigsäure, Asa foetida (Teufelsdreck),
Buttersäure, Geruch von kochendem Kohl, Kapronsäure, Diäthylamin, Milchsäure, Bunkeröl,
Pyridin, Sardinenöl oder Schwefeldioxyd stark beladen ist, diese Gerüche vollkommen
entfernt werden können.
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Die Prüfung des basischen Zirkoniumsulfats auf seine Eignung zum
Desodorisieren von Luft, die mit Gerüchen der obenerwähnten Substanzen sowie anderer
Substanzen erfüllt ist, ergab, daß das basische Zirkoniumsulfat wahrscheinlich wenigstens
zum Teil mit den abgetrennten übelriechenden Stoffen reagiert, was auf die Komplexstruktur
seiner Kationen, seiner Anionen und des daran gebundenen Wassers zurückzuführen
sein dürfte. Mit anderen Worten, man nimmt an, daß das basische Zirkoniumsulfat
zum Teil chemisch, zum Teil absorbierend und zum Teil adsorbierend wirkt.
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In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt, die
zur Ermittlung der desodorisierenden Wirkung des basischen Zirkoniumsulfats sowie
anderer Stoffe verwendet wurde.
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Zur Prüfung wurden übelriechende Stoffe nach folgenden Gesichtspunkten
ausgewählt: 1. Starker und ungewöhnlich unangenehmer Geruch.
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2. Häufiges Auftreten in Wohnungen, Industrie-
anlagen, Gaststätten
oder anderen öffentlichen Orten.
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3. Verschiedene chemische Verbindungsklassen mit unterschiedlichen,
angenehmen Geruchsstoffen.
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Handelsüblicher Zwiebelsaft erwies sich als brauchbare Standardsubstanz
zum Vergleich der relativen Desodorisierungsfähigkeiten der verschiedenen Verbindungen.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung wurde bei allen unten
beschriebenen Versuchen unverändert verwendet. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung
sowie ihre Verwendung wird im folgenden beschrieben.
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Durch das Glasrohr A wurde Luft in die Vorrichtung eingeleitet, deren
Geschwindigkeit durch Einstellung des Ventils in der in der Zeichnung nicht dargestellten
Luftzuführungsleitung sowie durch ein aus Fluorkunststoff und Glas bestehendes Nadelventil
B reguliert. Zwei Manometer D und J in dem Glasrohrsystem dienten zur unabhängigen
Messung der Luftströmung, wobei durch das zweite Manometer J die von dem ersten
Manometer D angezeigte Strömungsgeschwindigkeit nachgeprüft wurde, um eventuelle
Undichtigkeiten in der Anlage feststellen zu können. Die Manometer waren als Strömungsmesser
mit abgemessenen Luftvolumina geeicht worden. Die Luft wurde über eine Waschflasche
C (die als Hilfsströmungsmesser diente und insbesondere
für eine
erste, rohe Einstellung der Strömungsgeschwindigkeiten brauchbar war) zu einem Y-förmigen
Verdampferrohr E geleitet.
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Diese Vorrichtung wurde so betrieben, daß 5 ml einer ausgewählten
übelriechenden Flüssigkeit in das Verdampferrohr E eingebracht wurden. Die durch
dieses Rohr geleitete Luft nahm den flüchtigen, übelriechenden Bestandteil des Prüfstoffes
auf und leitete ihn von dem Rohr E durch die Abzweigung F zu der Absorptionskolonne
H. Diese hatte die Form eines Kanisters oder eines geeigneten Behälters, der das
zu überprüfende Mittel enthielt. Zwischen F und der Absorptionskolonne H ist ein
Rohrstück angeordnet, das mit einer Schlauchklemme G' versehen ist. Bei der dargestellten
Vorrichtung führt die Abzweigung F in das untere Ende der Absorptionskolonne, während
vom oberen Ende dieser Kolonne ein Abzugsrohr F' wegführt, das mit einem Zweiwegehalm
1 versehen ist, der in einer Stellung das Austreten der durch die Kolonne H hindurchgeführten
Luft zu dem Rohrstutzen P ermöglicht. Bei geöffneter Schlauchklemme G' kann die
mit Geruch beladene Luft wahrgenommen werden und mit der behandelten Luft verglichen
werden, die durch Öffnung des Hahnes I aus dem Rohrstutzen I' austritt.
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Die Absorptionskolonne H bestand bei den Versuchen aus einem Glasrohr
mit 3 cm Durchmesser und solcher Länge, daß es eine Beschickung von etwa 12 bis
14 cm Höhe aufnehmen konnte.
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Wie man aus den unten angegebenen Vergleichszahlen sieht, wurden
verschiedene Zirkoniumverbindungen und Vergleichsmaterialien verwendet, die in der
Kolonne H die Desodorisierung der Luft bewirkten. Der Luftauslaß fand über die Öffnung
K statt.
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Wie oben angegeben, wurden bei dem allgemeinen Prüfungsverfahren 5
mol der übelriechenden Flüssig keit in das Rohr E gegeben. Ein kleiner Stopfen aus
Glaswolle wurde in die Abzweigung F eingeführt, um zu verhindern, daß Flüssigkeitströpfchen
verspritzten oder durch die Luftströmung mitgenommen wurden. Die Strömungsgeschwindigkeit
wurde auf etwa 80 bis 100 ml pro Minute eingestellt und so lange beibehalten, bis
man einen Geruch bemerkte, wenn man sich von dem Rohrstutzen 1', der durch das Ventil
1 reguliert wurde, Luft zufächelte. Die Zeit zwischen dem Beginn der Luftströmung
und der ersten Wahrnehmung eines Geruches bei I' wurde aufgezeichnet und als Maß
für die Wirksamkeit der Beschickung der Kolonne H als Desodorisierer genommen. Alle
Versuche wurden nach 1 Stunde beendet, und wenn dann noch kein Geruch an der Stelle
1' wahrnehmbar war, wurde die Beschickung in der Kolonne als brauchbares Desodorisierungsmittel
betrachtet.
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Um eine Anfangszeit zu erhalten, wurden einige Versuche in der Vorrichtung
vorgenommen, wobei die AbsorptionskolonneH nur mit Glassplittern gefüllt war. Hierbei
wurde immer ein starker Geruch nach nicht mehr als 45 Sekunden nach Beginn der Luftströmung
an der Öffnung 1' festgestellt. Bei späteren Versuchen mit verschiedenen absorbierenden
Mitteln in der Absorptionskolonne oder in dem Rohr H wurde beim Fehlen eines solchen
Geruches nach mehr als 45 Sekunden auf eine positive Wirkung der absorbierenden
Substanz geschlossen.
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Bei jedem Versuch wurde zur Feststellung einer eventuell desodorisierenden
Wirkung eine frische Beschickung in die Absorptionskolonne eingefüllt.
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In der folgenden Tabelle sind vergleichende Beobachtungen an verschiedenen
Substanzen zusammengestellt, die in der Absorptionskolonne H als möglicherweise
in Betracht kommende Desodorisierungsmittel verwendet wurden.
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Vergleich der desodorisierenden Wirkungen verschiedener Zirkonverbindungen
| Dauer der |
| Übelriechender Stoff Absorbierendes Mittel Wirksam- |
| keit in |
| Minuten |
| Zwiebelsaft festes Natrium- 0,5 |
| zirkoniumlaktat2 |
| Zwiebelsaft getrocknetes Zirkonium- 8,75 |
| oxydalcogel3 |
| Zwiebelsaft Natriumzirkonat4 1,0 |
| Zwiebelsaft getrocknetes, gefälltes 2,75 |
| Zirkoniumphosphats |
| Zwiebelsaft basisches Zirkonium- >60 |
| sulfat6 |
| Essigsäure desgl. >60 |
| Asa foetida7 desgl. >60 |
| Benzol desgl. 2,5 |
| Butylacetat desgl. 15,9 |
| n-Butyraldehyd desgl. 10,25 |
| Isobutyraldehyd desgl. 4,5 |
| Buttersäure desgl. >60 |
| Geruch von desgl. >60 |
| kochendem |
| Kohl |
| Kapronsäure desgl. >60 |
| Diäthylamin9 desgl. 18 |
| Milchsäure desgl. >60 |
| Menhadenöl desgl. >60 |
| Stark riechendes desgl. 6,75 |
| Parfüm |
| Pyridin desgl. >60 |
| Sardinenöl desgl. >60 |
| Schwefeldioxyd9 desgl. >60 |
| Terpentin desgl. 6,75 |
Anmerkungen zur Tabelle 1. Die Bestimmung der Wirksamkeit wurde in einer Kolonne
mit 3 cm Durchmesser und 12 bis 14 cm Höhe vorgenommen, durch die 80 bis 100 ml
Luft pro Minute geleitet wurde, die mit den Dämpfen der Geruchsstoffe angereichert
war. Die in Minuten angegebene Zeit gibt an, wie lange mit dem in der Kolonne vorhandenen
Desodorisierungsmittel der Geruch beseitigt werden konnte.
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2. In der Veröffentlichung der )>American Society for Testing
Materials« ist ein Kohlegranulat als Prüfsubstanz für Desodorisierungsmittel vorgeschrieben,
das durch ein 3,36-mm-Sieb hindurchgeht, von einem 1,19-mm-Sieb jedoch zurückgehalten
wird.
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(6) Bei diesem Versuch wurden 93,4 g festes Natriumzirkoniumlaktat
in
dem oben angegebenen Korngrößenbereich verwendet.
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3. Das Zirkoniumoxydalcogel wurde hergestellt, indem wäßriges Zirkoniumoxyd
mit Methanol gewaschen und dann bei Zimmertemperatur getrocknet wurde. Es wurde
eine Mischung verschiedener Korngrößen verwendet, die alle auf einem 0,42-mm-Sieb
zurückgehalten wurden.
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4. Das Natriumzirkonat wurde durch Calcinieren von Natriumzirkoniumlaktat
hergestellt. Die Absorptionskolonne wurde mit 39,4 g dieses Materials in verschiedenen
Korngrößen gefüllt, die alle von einem 0,42-mm-Sieb zurückgehalten wurden.
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5. Bei dem Zirkoniumphosphat handelte es sich um ein gefälltes Produkt,
das bei 115°C gewaschen und getrocknet wurde. Die Absorptionskolonne wurde mit 106,5
g dieses Produkts gefüllt, das zum überwiegenden Teil in Form eines Pulvers vorlag,
das auf einem 0,42-mm-Sieb zurückgehalten wurde.
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6. Basisches Zirkoniumsulfat hat die empirische Formel 5 ZrO2 . 3
SO, 15 H2O. Bei diesem Versuch wurde es jedoch in Form eines Wasserbreies verwendet,
der einen Gehalt von etwa 450/o ZrO2 und 17°/o Feuchtigkeit hatte und sich nur wenig
feucht anfühlte. Der Brei wurde mit einem Spatel zerbrochen und ergab dann folgende
Siebkurve:
| Siebgröße % zurückgehalten |
| 1,19 mm . . . . . . . . . . 0,30 |
| 0,42 mm ................... .... 19,01 |
| 0,125 mm ................... ... 33,6 |
| 0,105 mm ................... ... 26,8 |
Das 0,105-mm-Sieb ließ 20,2 0/o der ganzen Probe durch. Für diese Versuche wurde
eine Probe von 60 g verwendet. Für eine Beschickung der Absorptionskolonne wurden
ebenfalls ungefähr 60 g verwendet.
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7. Zwei Asafoetidatabletten zu je 0,39 g wurden in 14 ml einer Mischung
von Benzol und Aceton unvollständig gelöst. Diese Lösung hatte keinen so unangenehmen
Geruch wie die früher im Handel erhältliche Asafoetidatinktur, die nicht beschafft
werden konnte. Die Laboratoriumslösung hatte einen unangenehmen Geruch, der in dem
mit basischem Zirkoniumsulfat gefüllten Absorptionsturm beseitigt wurde. Der Geruch
des in der Lösung vorhandenen Benzols drang durch die Absorptionskolonne hindurch.
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8. Das Diäthylamin verflüchtigte sich in 18 Minuten vollständig,
und es trat nichts davon aus der Absorptionskolonne aus.
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9. Das Schwefeldioxyd wurde in den Luftstrom eingeführt, indem man
die Luft in dem Verdampferrohr durch eine gesättigte Natriumbisulfitlösung perlen
ließ.
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Die in der obigen Tabelle zusammengestellten Ergebnisse führten zu
folgenden Schlußfolgerungen: 1. Basisches Zirkoniumsulfat ist den anderen verwendeten
Verbindungen in der Beseitigung des Zwiebelgeruches weit überlegen; die anderen
Verbindungen haben als Desodorierer im allgemeinen eine geringe Wirksamkeit.
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2. Basisches Zirkoniumsulfat ist zur Bindung von Geruchstoffen sehr
vielseitig verwendbar. Die Versuche ergeben, daß es bei den verschiedensten
Substanzen
über 1 Stunde lang seine volle Wirksamkeit behält. Diese Vielseitigkeit ist für
viele praktische Anwendungen ausreichend, bei denen Luft gereinigt oder desodoriert
werden soll.
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Die Desodorisierungseigenschaften des basischen Zirkoniumsulfats
können durch Befeuchten oder Feuchtigkeitsentzug nicht leicht beeinflußt werden.
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Bei einem hierzu angestellten Versuch wurde Luft, die durch Hindurchleiten
durch einen mit Calciumchlorid gefüllten Turm getrocknet wurde, mit einer Geschwindigkeit
von 80 bis 100 ml 24 Stunden lang durch die Absorptionskolonne H geschickt, die
mit 60 g basischem Zirkoniumsulfat gefüllt war. Während des Versuchs gab die Füllung
2,1 g Wasser ab, was gut mit einer für diese Luftmenge berechneten Maximalabgabe
von 2,7 g übereinstimmte.
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Das getrocknete basische Zirkoniumsulfat wurde dann, wie oben angegeben,
mit Pyridin erprobt und zeigte die gleiche Wirksamkeit wie die Füllungen aus nicht
entwässertem, basischem Zirkoniumsulfat.
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Daraufhin wurde mit Wasserdampf gesättigte Luft mit einer Geschwindigkeit
von etwa 20 ml pro Minute 55 Stunden lang durch basisches Zirkoniumsulfat in der
Kolonne geleitet. Das basische Zirkoniumsulfat wurde dabei um 0,46 g schwerer. Seine
Desodorisierungsfähigkeit für Pyridin wurde durch die Behandlung mit feuchter Luft
nicht geändert. Während der Behandlung mit der mit Pyridin beladenen Luft erfuhr
das basische Zirkoniumsulfat eine Gewichtszunahme von 0,20 g.
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Aus den oben angegebenen Beobachtungen über die Desodorisierung von
mit Geruchstoffen beladener Luft durch basisches Zirkoniumsulfat darf man wohl den
Schluß ziehen, daß die Hauptmenge der absorbierten Geruchstoffe mit dem Absorbens
chemisch reagiert hat, daß jedoch ein kleiner Teil der Geruchstoffe als nicht umgewandeltes
Adsorbat auf der Oberfläche verblieb.
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Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß das basische Zirkoniumsulfat
ein wertvolles und sehr vielseitiges Desodorisierungsmittel darstellt, wenn mit
unangenehmen Gerüchen beladene Luft damit, insbesondere unter kontrollierten Bedingungen,
in Berührung gebracht wird.
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So kann z. B. das erfindungsgemäße Verfahren zum Desodorieren von
Luft vermittels der beschriebenen Verbindung so durchgeführt werden, daß ein geeigneter
Behälter mit körnigem, basischem Zirkoniumsulfat gefüllt und dann die zu desodorisierende
Luft hindurchgeleitet wird. Hierzu können verschiedene Anordnungen gewählt werden.
So kann z. B. ein Kanister mit offenen Stirnseiten verwendet werden, und eine Seite
kann mit einer Einrichtung verbunden werden, durch die Luft in den Kanister gesaugt
wird, die dann nach dem Durchströmen des Kanisters in die freie Atmosphäre austritt.
Auf diese Weise kann eine in einem Raum umgewälzte Luft oder von einer anderen Stelle
stammende Luft, die unangenehme Gerüche enthält, leicht gereinigt werden.