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Filter zur Entfernung von Gasen, Dämpfen, Gerüchen u.dgl. aus der
Luft Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung s 81 999 IVc/12e) Gegenstand des Hauptpatents
ist ein Filter zur Entfernung von Gasen, Dämpfen, Gerüchen u. dgl. aus der Luft,
bestehend aus einem ein anorganisches Redoxsystem enthaltenden porösen Trägerstoff.
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Gemäß dem Hauptpatent dient als Trägerstoff für das katalytisch wirkende
Redoxsystem ein feinporiger, hydrophiler und offenzelliger Kunststoffsehaun, in
dessen Zellgerüst die Katalysatoren des Redoxsystems in feiner Verteilung eingebaut
sind. Als Redoxsystem finden Metalloxyde, wie SangandiXoxyd, Eisenoxyd, Kobaltoxyd,
Silberoxyd u.dgl. Verwendung. Ein solches Filter läßt sich mit besonderem Vorteil
zur Beseitigung unangenehmer Gerüche aus der Luft, insbesondere zur Beseitigung
von Eiweißzersetzungsprodukten u.dgl. aus der Luft verwenden. Es hat eine gute Filterwirkung
und ist überdies in einfacher Weise, z.B. mittels Sodalösung, regenerierbar. Das
Filter weist außerdem z.B. gegenüber Aktivkohle bei
einem um etwa
das Zehnfache geringeren Gewicht eine um ein Vielfaches höhere Absorptionskraft
auf.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung
des Filters gemäß dem Hauptpatent.
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Gemäß der Erfindung ist das Redoxsystem mittels eines Bindemittels
in Porm eines hydrophilen Klebers oder eines Dispersionsklebers mit dem porösen
Trägerstoff verbunden.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines hydrophilen iiXlebers,
da dieser aufgrund seiner feuehtigkeitsanziehenden und -speichernden Wirkung die
Aktivität des Filters durch Erhöhung der Verweilzeit der Gase am Kontakts. ystem
steigert und außerdem die Aktivität des Filters über längere Zeit erhält. Als hydrophiler
Kleber eignen sich vor allem Polyvinylalkohol oder dessen Ester, insbesondere Polyvinylpropiozat,
ferner Zellulose oder deren Derivate, Polyurethan, Stärke und deren Abkömmlinge
sowie Collagen u. dgl.
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Die Bindemittel müssen gleichzeitig ein hohes Resorptionsvermögen
für die Geruchstoffe besitzen.
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Andererseits können aber auch Dispersionskleber, wie insbesondere
Polyvinylester, Polyvinyläther, Abkömmlinge der Polyacrylsäure oder der Polymethacrylsäure,
Copolymere dieser vorgenannten Stoffe, ferner Polyurethan-Dispersion, vorzugsweise
Polyvinylacetat-Dispersion verwendet werden.
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Es empfiehlt sich, der Filtermasse ferner Füllstoffe, einzeln
oder
im Gemisch zuzusetzen, die die Filteroberfläche und demgemäß das Adsorptionsvermögen
des Filters erhöhen. Je nach Verwendungszweck können diese Stoffe in den verschiedensten
Teilchengrößen eingesetzt werden.
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Als Füll- bzw. Zusatzstoffe können mit Vorteil mineralische Stoffe,
wie Bims, Kreide, Bentonit od.dgl., ferner Aktivkohle, Polyurethan-Granulat, organische
Baumwoll-Linters u.dgl. verwendet werden, die zweckmäßig in einer Menge von etwa
20 bis 8O%o', vorzugsweise etwa 5o', bezogen auf die Menge der in dem porösen Trägerstoff
iriorporierten Stoffe zugesetzt werden, wobei sich die Menge jedoch nach dem jeweiligen
Verwendungszweck des Filters richtet. Besonders geeignet ist Bentonit, welches aufgrund
seines hohen Eiweißbindevermögens die chemische Wirkung des Redoxsystems auf die
Eiweißstoffe bzw. deren Zersetzungsprodukte entscheidend verbessert. Diese Eigenschaft
des Bentonits, Eiweißstoffe und deren Zersetzungsprodukte adsorptiv zu binden, erhöht
somit nicht nur die Adsorptionswirkung des Filters, sondern verstärkt die für eine
nachhaltige Entduftung notwendige Oxydationswirkung des Redoxsystems, da die Oxydationswirkung
bei absorptiv gebundenen Zersetzungsprodukten sehr viel durchgreifender ist als
bei nicht gebundenen Zersetzungsprodukten, die von der Luft beim kurzzeitigen Durchgang
durch das Filter mitgeführt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft des Bentonits besteht in seinem
Wasserspeichervermögen. Das Vorhandensein des Wassers ist
für die
chemische Umsetzung der Stoffe von erheblicher Bedeutung, da hierdurch die Aktivität
des Filters erheblich erhöht wird. Zudem bleibt die Aktivität des Filters über längere
Zeit erhalten, was für die praktische Verwendung des Filters wichtig ist.
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Besonders geeignet ist auch Polyurethan-Granulat, welches ebenfalls
ein sehr hohes Bindevermögen für gasförmige Stoffe hat.
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Als poröse Trägerstoffe können Stoffe verschiedener Art Verwendung
finden. Besonders eignen sich hierfür aus einem Fasermaterial bestehende bzw. hergestellte
Stoffe, wie Faserfilze, Fasergewirre, Fasergewirke, Fasergewebe und insbesondere
Faservliese, die aus natürlichen, synthetischen, anorganischen Fasern, wie Glas-
oder Schlackewolle, oder aus metallischen Fäden, Spänen od.dgl. bestehen. Die Dichte
und Dicke solcher Faservliese bzw. -gewebe od.dgl. sind abhängig von der erforderlichen
Filterleistung und dem Wirkungsgrad des Filters. Sie sind so einzustellen, daß der
Filterwiderstand möglichst gering ist, jedoch die Verweilzeit der Gase, Dämpfe u.dgl.
in dem Filter für die chemische Umsetzung der zu entfernenden Stoffe ausreichend
groß ist.
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Anstelle der genannten Faserstoffe können aber auch andere poröse
bzw. gasdurchlässige Trägerstoffe, z.B. Gerüstschaumstoff oder andere Hohlkörpersysteme,
die eine Vielzahl von Kapillaren in Form von Lamellen, Röhrchen od.dgl. aufweisen,
verwendet werden. Die das Filtermittel, wie insbesondere das Redoxsystem und gegebenenfalls
die weiteren genannten Stoffe enthaltende und mit dem Bindemittel
vernetzte
Filtermasse wird dabei so in die Poren, Lamellen, Kapillaren u.dgl. eingebracht,
daß sie in feiner Schicht an den Oberflächen des Trägerstoffes haftet, ohne die
Poren bzw. Kapillaren zu verschließen. Es besteht dabei die Möglichkeit, die genannte
Piltermasse entweder in den fertiggestellten Trägerstoff, z.B. durch Eintauchen
oder Einsprühen, einzubringen oder aber die Filtermasse während oder vor der Herstellung
des Urägerstoffes mit diesem in Verbindung zu bringen. Beispielsweise ist es ohne
weiteres möglich, die Filtermasse bereits während der Herstellung des Faservlieses
zuzusetzen, welches erst anschließend in weiteren Arbeitsgängen zu dem fertigen
Vlies verarbeitet wird.
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Das Redoxsystem besteht in bekannter Weise aus Metalloxyden, vorzugsweise
mehrwertiger iiletalle, wie z.B. den Oxyden des Mangans, Eisens, Kobalts, Silbers
u.dgl. Für die Beseitigung von Aldehyden und Ketonen wird neben diesen Metalloxyden,
z .B. neben irangandioxyd und Kobaltoxyd, noch Kupferoxyd eventuell unter Zusatz
von Promotoren, wie 1 # Ammoniumvanadat verwendet. Ein solches Filter wirkt sowohl
im sauren als auch im basischen Bereich. Bei Verwendung von Eisen-und lilanganoxyden
als Redoxsystem wirkt das Filter dagegen vorzugsweise im basischen Bereich. Es wird
daher z.B. mittels Sodalösung u.dgl. getränkt. Werden als Katalysatoren Kobalt-
und Manganoxyd verwendet, so wirkt das Filter dagegen besser im sauren Bereich.
Das Filter wird in dieeem Fall z.B. mit Phosphat- oder Borsäurelösung getränkt.
Ob man eine saure oder alkalische Einstellung bevorzugt, richtet sich nach dem Einsatzzweck.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden dem Filter bzw. der
in dem Trägerstoff enthaltenen Filtermasse Sensibilatoren, vorzugsweise Thorium,
in Spuren zugesetzt, die die Aktivität des Filters ebenfalls steigern. Ferner ist
gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung vorgesehen, den Filter nach
seiner Fertigstellung mit einem tEttel zu imprägnieren, welches das Feuchthaltevermögen
des Filters verbessert. Dieses Mittel besteht vorzugsweise aus einem Gemisch von
mindestens einem mehrwertigen Alkohol, wie insbesondere Glycerin, Glykol, Polyglykol
u.dgl. mit einer alkalisch oder sauer wirkenden Komponente in Wasser. Als alkalisch
wirkende Komponente dient zweckmäßig ein Alkalihydroxyd oder ein Alkalicarbonat,
während als saure Komponente vorzugsweise Borsäure oder saure Phosphate Verwendung
findet. Die alkalische bzw. die saure Einstellung des Imprägniermittels hängt davon
ab, ob das Filter im basischen oder im sauren Bereich arbeiten soll. Es empfiehlt
-sich> dem genannten Gemisch zusätzlich noch ein nicht-ionogenes Netzmittel und
gegebenenfalls Promotoren zuzusetzen.
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Wie erwähnt, eignet sich das erfindungsgemäße Filter in besonderem
Maße für die adsorptive und oxydative Vernichtung von übelriechenden schwefel- und
stickstoffhaltigen Gasen, wie insbesondere zur Beseitigung von Eiweißzersetzungsprodukten
aus der Luft, und zur oxydativen Vernichtung von Aldehyden und Ketonen, wobei sich
die Oxydation bei Raumtemperaturen vollzieht. Das Filter kann daher vor allem in
Haushalten, z .B. als Kühlsciirankentdufter, zur Raumentduftung
in
Wohn-, Versammlungs- und Fabrikationsräumen, in Lüftungs- und Klimaanlagen u.dgl.
verwendet werden. Es eignet sich ferner zur Entgiftung von Auspuffgasen von Brennkraftmaschinen.
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Im folgenden werden einige Beispiele des erfindungsgemäßen Filters
gegeben: Beispiel 1: Als Redox-Katalysatoren finden Mangandioxyd und Kobaltoxyd
Verwendung, die im Verhältnis 10 : 1 zugesetzt werden.
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Die Zusammensetzung der in den porösen Trägerstoff einzubringenden
lasse ist z.B. folgende: 50 Gewichtsteile Bentonit in feinaufgemahlener Form bis
50µ, vorzugsweise 10µ und darunter; 10 Gewichtsteile Mangandixyd; 1 Gewichtsteil
Kobaltoxyd; 4 Gewichtsteile eines Verbundklebers, z.B. Methylzellulose 35 Gewichtsteile
Wasser.
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(ggf. 0,001 Gewichtsteile Ammonvanadat) Der Kleber wird zunächst
in Wasser aufgelöst und es werden dann die in pulvriger Form vorliegenden Metalloxyde
sowie das Bentonitpulver in die Klebermasse eingerdhrt.
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Als poröser Tragerstoff findet z.B. ein Faservlies mit einem Quadratmetergewicht
von 150 bis 250 g, vorzugsweise etwa 200g
bei einer Stärke von 5
mm Verwendung. Das Faservlies wird mit der Masse getränkt und anschließend abgequetscht
und getrocknet.
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Es versteht sich, daß die das Redoxsystem und den Bentonit enthaltende
Verbundmasse so eingestellt werden muß, daß das hiermit getränkte Faservlies od.dgl.
porös bzw. gasdurchlässig bleibt.
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Vor Gebrauch des Filters wird dieses mittels einer Phosphat-oder Borsäurelösung
getränkt.
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Beispiel 2: Die Katalysatormasse besteht aus: 40,0 Gewichtsteilen
Aktiv-Bentonit 5,0 Gewichtsteilen Mangandioxyd 0,5 Gewichtsteilen Kupferoxid 4,0
Gewichtsteilen Polyvinylacetat 50 0 Dispersion 0,001 Gewichtsteilen Thoriumdioxyd
50,0 Gewichtsteilen Wasser.
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Beispiel 3: Imprägnierungsmittel für Katalysatormasse gemaß Beisiel
1 20,0 Gewichtsteile Glycerin 10,0 " Soda 0,1 Gewichtsteil nicht-ionogenes Netzmittel
70,0 Gewichtsteile Wasser Beispiel 4: Als Imprägnierungsmittel für Beispiel 2 kann
Verwendung finden:
12,0 Gewichtsteile Glycerin 3,0 Gewichtsteile
Borsäure 0,1 Gewichtsteil nicht-ionogenes Netzmittel 5,0 Gewichtsteile Wasser Fig.
1 der Zeichnung zeigt einen offenzelligen Kunststoffschwamm 1, der mit der erfindungsgemäßen
Katalysatormasse, in der Zeichnung durch Punkte angedeutet, getränkt ist. Der Schwamm
hat vorzugsweise die Form einer Platte.
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In Fig. 2 ist ein Filter gemäß der Erfindung dargestellt, dessen Trägerstoff
aus einem Faservlies 2 besteht, welches ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Katalysatormasse
getränkt ist. Die Katalysatormasse ist in Fig. 2 durch die an den Fasern haftenden
dunklen Punkte angedeutet.
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Fig. 3 zeigt in stark vergrößertem Maßstab eine Kapillare 9 eines
Röhren- oder Lamellensystems od.dgl., die an der Kapillarwand die erfindungsgemäße
Katalysatormasse trägt. In allen Fällen ist die Imprägnierung des Trägerstoffs mit
der Katalysatormasse derart eingestellt, daß die zu reinigende Luft bzw. die Gase
oder Dämpfe frei durch das Kapillaren- bzw. Zellsystem des Trägerstoffs hindurchströmen
kann. Das Filter besteht vorzugsweise aus Matten, Bahnen od.dgl., deren Dicke zwischen
5 und 50 mm schwanken kann.