DE19521665A1 - Regenerierbare Adsorptionsfilterschicht für Dunstabzugshauben - Google Patents
Regenerierbare Adsorptionsfilterschicht für DunstabzugshaubenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine regenerierbare Adsorptionsfilter
schicht, insbesondere für Dunstabzugshauben.
Mit Dunstabzugshauben werden mit geruchsintensiven, insbesondere
fetthaltigen Substanzen beladene Dämpfe, die vor allem beim Koch
vorgang entstehen, gereinigt. Die gereinigte Luft kann nach der Filtrie
rung wieder in den Raum zurückgeleitet (Umluftfilter) oder aus dem
Gebäude in die Außenluft geblasen werden (Abluftfilter).
Alle Dunstabzugshauben haben ein Fettfilter, das die leicht brennba
ren Fette absondert, um so die Brandgefahr zu reduzieren. Bei Dun
stabzugshauben mit Rückführung der Luft in die Küche, aber auch bei
größeren Küchen (Hotels oder Restaurants) mit Abführung der Luft
nach draußen, ist zusätzlich ein Geruchsfilter erforderlich, um die
eigenen Räume bzw. angrenzenden Gebäude von Geruchsbelästigun
gen zu verschonen.
Das für derartige Geruchsfilter zumeist verwendete Adsorbens ist
Aktivkohle, die meistens in Form einer Beschichtung poröser Matten
vorliegt. Hierzu wird ein hochluftdurchlässiges Material, wie z. B. ein
Vlies oder ein dünner Schaumstoff, mit einer wäßrigen Aufschläm
mung vermahlener, mit einer Bindemitteldispersion vermischter Aktiv
kohle besprüht oder getränkt und anschließend abgequetscht. Diese
Filter haben aber nur eine kurze Lebensdauer, da die Adsorptionska
pazität aufgrund der geringen Menge an Aktivkohle und der teilweisen
Verklebung der Poren der Aktivkohle durch das Bindemittel klein ist.
In einer weiteren bekannten Form besteht das Geruchsfilter aus einer
losen Schüttung aus Aktivkohle. Dadurch wird zwar die Adsorptions
kapazität verbessert, auf der anderen Seite verschlechtert sich aber die
Adsorptionskinetik wegen der größeren Aktivkohleteilchen und das
Filter bewirkt einen hohen Druckverlust.
Eine Verbesserung der Leistung dieser Filter wurde durch Filter nach
dem sogenannten "expanded fixed bed"-Prinzip erreicht. Bei diesem
Prinzip werden kleine Adsorberteilchen (Aktivkohlekörner bzw.
-kügelchen mit einer Teilchengröße von 0,3 bis 1 mm) auf einer offe
nen Trägerstruktur (großporiges, retikuliertes Schaumstoffmaterial)
fixiert, die meist plattenförmig ist. Derartige Filtermaterialien, die als
Platten mit bis zu 30 mm Dicke angeboten werden, haben im Ver
gleich mit den obigen Filtern einen wesentlich niedrigeren Druckver
lust und aufgrund einer Aktivkohlemenge von ca. 200 g/l eine erhöhte
Kapazität und Leistung. Auch die Lebensdauer ist erhöht. Diese wird
aber nicht nur durch eine Sättigung mit Geruchsstoffen begrenzt, son
dern durch eine Blockierung der Transportporen des Adsorbens durch
Fette, die vom Fettfilter nicht abgeschieden werden. Trotz der genann
ten Vorteile sind solche Filter kaum verbreitet, da sie bezogen auf ihre
effektive Lebensdauer zu teuer in der Anschaffung sind.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Filter für Dunstabzugshau
ben bereitzustellen, das neben einer hohen Adsorptionskapazität und
-kinetik auch eine hohe effektive Lebensdauer besitzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer
durch Waschen regenerierbaren Adsorptionsfilterschicht aus einem
hochluftdurchlässigen Trägermaterial und daran mittels einer Haft
masse fixiertem Adsorptionsmaterial mit einem mittleren Teilchen
durchmesser zwischen 0,2 und 2 mm in einer Menge von 50 bis
400 g/l als Geruchsfilter für Dunstabzugshauben gelöst.
Die erfindungsgemäße für Dunstabzugshauben verwendete Adsorpti
onsfilterschicht wird durch Waschen regeneriert. Dies erfolgt vorzugs
weise durch einen Waschvorgang, der auf jede bekannte manuelle
oder maschinelle Art erfolgen kann. Vorzugsweise wird das Filter in
einer handelsüblichen Geschirrspülmaschine gewaschen. So werden
unerwünschte Stoffe, die an dem Filtermaterial haften bleiben oder die
Poren des Filtermaterials abdecken oder verstopfen, sowie in den
Poren adsorbierte Stoffe entfernt. Bei den unerwünschten Stoffen han
delt es sich meist um Fette oder Staubpartikel. Beim Waschvorgang
werden diese Stoffe größtenteils vollständig entfernt, wobei die
Adsorptionseigenschaften des aktiven Materials der Filterschicht ver
lustfrei erhalten bleiben. An den eigentlichen Waschvorgang können
sich auch ein oder mehrere Spülgänge anschließen. Die Regenerierung
kann mehrmalig, vorzugsweise mehr als fünfzigmal, durchgeführt wer
den, ohne daß ein wesentlicher Verlust der Adsorptionskapazität
und/oder Adsorptionskinetik festzustellen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Adsorptionsfilterschicht plattenförmig mit einer Schichtdicke zwischen
6 und 40 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 30 mm. Ein Filter kann
aus mehreren dieser Adsorptionsfilterschichten bestehen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die plattenförmige Adsorpti
onsfilterschicht mit länglichen Einkerbungen (z. B. in V-Form) verse
hen. Diese Schicht wird dann in das Innere von zylinderförmigen
Halterungen dergestalt eingesetzt, daß sich die Ränder der jeweils in
axialer Richtung angeordneten Einkerbungen berühren. Dadurch wird
ein Verdichten der Adsoberteilchen im inneren Bereich der Filter
schicht verhindert; anderenfalls würde eine Verdichtung zur Erhöhung
des Luftwiderstandes führen. Solche Filterelemente werden insbeson
dere bei Dunstabzugshauben in Großküchen verwendet.
In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das
hochluftdurchlässige Trägermaterial ein offenporiger Schaumstoff.
Dieser offenporige Schaumstoff kann ein offenporiger, retikulierter
PU-Schaum, vorzugsweise ein offenporiger, retikulierter PU-Schaum
mit einem Litergewicht von 20 bis 60 g und einer Porengröße von 1,5
bis 3 mm, sein.
Der Schaum kann eine Porosität von 8 bis 30 ppi haben.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
die Adsorptionsfilterschicht durch leichte Kompression dichtungs- und
rahmenlos in der Dunstabzugshaube angeordnet.
Dazu sollte der mit dem Adsorbens beladene Schaum eine Kompres
sibilität von mindestens 2% unter einem Druck von 1 bis 10 N/cm²
aufweisen.
Als Adsorbens kann verwendet werden:
- - Aktivkohle (verkohltes und anschließend aktiviertes Material, das aus pflanzlichen Rohstoffen (Holz, Torf, Steinkohle etc.) stammt);
- - kugelförmige Aktivkohle aus Steinkohlenteerpech oder Erdölrück ständen mit einem Durchmesser von 0,2 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm und/oder einer nach der BET-Methode bestimmten inneren Oberfläche von mindestens 900 m²/g (solche kugelförmige Aktivkohle ist z. B. in der GB-B-1 525 420, GB-B-2 012 257, GB-A-2 025 385 oder GB-A-2 053 176 beschrieben);
- - Splitter- oder Kornkohle mit einer Teilchengröße von 0,2 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1,0 mm, und einer inneren Oberfläche von mindestens 900 m²/g (solche Kohlen sind beispielsweise in H. von Kienle, E. Bäder, "Aktivkohle und ihre industrielle Anwendung", Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart (1980) beschrieben);
- - carbonisierte und aktivierte poröse Polymere auf Basis von sulfo nierten Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren oder Styrol/Acrylsäure- Copolymeren (solche carbonisierten Polymere sind beispielsweise in der US-A-4 040 990, US-A-4 224 415 oder US-A-4 957 897 beschrieben);
- - carbonisierte und aktivierte Ionenaustauscher auf Basis von sulfo nierten Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren oder Styrol/Acrylsäure- Copolymeren (die Herstellung von Aktivkohle aus derartigen Ionenaustauschern ist beispielsweise in der DD-B-0 63 768 oder DE-A-43 04 026 beschrieben) oder carbonisierte und aktivierte Anio nenaustauscher auf Basis von Polystyrol- oder Polyacrylharzen mit tertiären oder quaternären Aminogruppen, insbesondere Ionenaus tauscher vom Geltyp (solche Ionenaustauscher sind beispielsweise in der DE-A-43 28 219 beschrieben);
- - poröse (nicht carbonisierte) Polymere auf Basis eines über CH₂- Brücken vernetzten Copolymers von Styrol und Divinylbenzol (wie sie z. B. unter dem Namen Sorbathene® von der Fa. Dow Chemicals vertrieben werden);
- - Formteilchen aus Molekularsieben, vorzugsweise hydrophobe Molekularsiebe mit einem SiO₂/Al₂O₃-Modul von < 10 (wie sie z. B. unter der Bezeichnung DAY-Zeolith von der Fa. Degussa AG ver trieben werden).
Die Aufbringung von Kugelkohle auf ein luftdurchlässiges Trägerma
terial ist beispielsweise in der DE-A-33 04 349 und der EP-B-118 618
beschrieben.
Das Adsorbens kann beispielsweise gemäß der DE-A-38 13 563 in den
PU-Schaum eingearbeitet werden.
Die Verwendung von Kugelkohle führt zu einer im Vergleich zu
Aktivkohle erhöhten Lebensdauer bzw. Adsorptionskapazität.
Bei der Kugelkohle entsteht darüber hinaus aufgrund der harten Ober
fläche praktisch kein Abrieb während des Regeneriervorgangs. Auch
bei rauhen Waschbedingungen wird kein Materialverlust und damit
verbundener Verlust der Adsorptionskapazität und -kinetik beobachtet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird als Adsorbens sauer imprägnierte Aktivkohle, kugelförmige
Aktivkohle, Splitter- oder Kornkohle oder sauer imprägnierte Aktiv
kohle aus carbonisierten und aktivierten Kationen-, Anionenaustau
schern oder porösen Polymeren verwendet. Die Imprägnierung erfolgt
beispielsweise mit Phosphorsäure zur Adsorption von Ammoniak und
Aminen. Mit derartigen Adsorptionsmaterialien können insbesondere
als unangenehm empfundene Fischgerüche wirkungsvoll neutralisiert
werden.
Falls die erfindungsgemäß verwendete Filterschicht aus mehreren
übereinandergelegten Adsorptionsfilterschichten besteht, können diese
gleiche oder unterschiedliche Eigenschaften in bezug auf Dicke,
Adsorbens oder Haftmasse, insbesondere aber in bezug auf die
Imprägnierung, aufweisen.
Wird das Adsorptionsmaterial, insbesondere Aktivkohle, wie oben
beschrieben, sauer imprägniert, hat es sich als effektiv erwiesen, die
regenerierte Adsorptionsfilterschicht nach dem Waschen oder dem
letzten Spülgang nachzuimprägnieren, um möglichen Auswaschver
lusten zu begegnen. Diese Nachimprägnierung kann auch im letzten
Spülbad vorgenommen werden. Dies kann mit handelsüblichem Essig
geschehen. Durch die Regenerationsfähigkeit des Adsorptionsfilters für
Dunstabzugshauben ergibt sich ein sehr günstiges Kosten/Nutzen-Ver
hältnis.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die
Adsorptionsfilterschicht 50 bis 400 g/l, vorzugsweise 150 bis 350 g/l,
Adsorbens.
Insbesondere kann eine Teilchengröße des Adsorptionsmaterials ver
wendet werden, die mindestens dreimal kleiner ist als der Poren
durchmesser des Trägermaterials.
Das auf dem luftdurchlässigen Trägermaterial aufgebrachte Adsorbens
kann einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,3 bis 1 mm aufwei
sen. Das Adsorbens kann auch in einer Menge zwischen 100 bis
300 g/l, bezogen auf das Volumen des Trägermaterials, aufgebracht
sein.
Die Menge der in der Adsorptionsfilterschicht verwendeten Haftmasse
kann dem Gewicht des hochluftdurchlässigen Trägermaterials ± 50%
entsprechen.
Als Haftmasse können organische, vernetzbare Polymere, wie z. B.
Acrylsäure-, Polyurethan-, Polystyrol-, Polyisocyanat-, Polyvinylacetat
derivate, oder Schmelzkleber verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als
Haftmasse ein präpolymeres lösemittelarmes Zweikomponentensystem
auf Basis von maskierten Di- und/oder Polyisocyanaten verwendet,
die mit Di- und/oder Polyaminen vernetzt werden. Diese Haftmasse
hat eine gute Anfangshaftung und weist während der Vernetzungs
phase ein ausgeprägtes Viskositätsminimum auf, welches zu einer
optimalen Haftung führt. Durch dieses Viskositätsminimum der Haft
masse wird die Kontaktfläche zwischen Trägermaterial und Adsorbens
auf ein Minimum verringert, so daß die hohe Luftdurchlässigkeit des
Trägermaterials erhalten bleibt. Bei diesen Systemen handelt es sich
vorzugsweise um solche, die von der Fa. BAYER AG unter der
Bezeichnung "IMPRANIL®-High-Solid-PUR-Reaktivprodukte" angebo
ten werden.
Eine weitere bevorzugte Haftmasse besteht aus nicht maskierten,
polymeren Di- und/oder Polyisocyanaten, wie sie z. B. unter der
Bezeichnung Levacast Addukt 43131 N von der Fa. Bayer AG vertrie
ben werden. Die Vernetzungsreaktion setzt aufgrund der in dem
Adsorbens vorhandenen Feuchtigkeit ein.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in Strö
mungsrichtung vor der Adsorptionsfilterschicht ein Fettfilter angeord
net.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Regeneration einer
Adsorptionsfilterschicht für Dunstabzugshauben, wobei die Regenera
tion aus einem Waschvorgang besteht. Diese Regeneration kann durch
Waschen in einer Spülmaschine erfolgen.
Ebenfalls kann die das imprägnierte Adsorbens enthaltende Adsorp
tionsfilterschicht nach dem Waschvorgang mit einer Säure nachimpräg
niert werden. In bezug auf das Imprägnieren und die Säure gilt das
oben gesagte.
Claims (34)
1. Verwendung einer durch Waschen regenerierbaren Adsorptionsfilter
schicht aus einem hochluftdurchlässigen Trägermaterial und daran mit
tels einer Haftmasse fixiertem Adsorbens mit einem mittleren Teilchen
durchmesser zwischen 0,2 und 2 mm in einer Menge von 50 bis 400 g/l
als Geruchsfilter für Dunstabzugshauben.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Waschen mittels einer Geschirrspülmaschine durchgeführt wird.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Adsorptionsfilterschicht aus einer mehrlagigen Adsorptionsfilterschicht
besteht.
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke der Adsorptionsfilterschicht(en) zwi
schen 6 und 40 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 30 mm, liegt.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Adsorptionsfilterschicht längliche Einkerbun
gen aufweist.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das hochluftdurchlässige Trägermaterial aus offen
porigen Schaumstoffen ausgewählt ist.
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
offenporige Schaumstoff ein offenporiger, retikulierter PU-Schaum, vor
zugsweise ein offenporiger, retikulierter PU-Schaum mit einem Liter
gewicht von 20 bis 60 g und einer Porengröße von 1,5 bis 3 mm, ist.
8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schaum eine Porosität von 8 bis 30 ppi hat.
9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, das die Adsorptionsfilterschicht durch leichte Kom
pression dichtungs- und rahmenlos in der Dunstabzugshaube angeord
net ist.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bela
dene Schaum eine Kompressibilität unter einem Druck von 1 bis
10 N/cm² von mindestens 2% aufweist.
11. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens Aktivkohle ist.
12. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus kugelförmiger Aktivkohle mit
einem Durchmesser von 0,2 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm,
besteht.
13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
kugelförmige Aktivkohle eine innere Oberfläche von mindestens
900 m²/g (BET-Methode) aufweist.
14. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus Splitter- oder Kornkohle mit
einem Durchmesser von 0,2 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm,
besteht.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Splitter- oder Kornkohle eine innere Oberfläche von mindestens
900 m²/g aufweist.
16. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus einem carbonisierten und akti
vierten porösen Polymer auf Basis von sulfonierten Styrol/Divinylben
zol-Copolymeren oder Styrol/Acrylsäure-Copolymeren besteht.
17. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus einem carbonisierten und akti
vierten Kationenaustauscher auf Basis von sulfonierten Styrol/Divinyl
benzol-Copolymeren oder Styrol/Acrylsäure-Copolymeren besteht.
18. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus einem carbonisierten und akti
vierten Anionenaustauscher auf Basis von Polystyrol- oder Polyacrylhar
zen mit tertiären oder quaternären Aminogruppen besteht.
19. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Adsorbens mit einem sauren Imprägnierungsmittel
imprägniert ist.
20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das
Imprägnierungsmittel Phosphorsäure ist.
21. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus porösen Polymeren auf Basis
eines über CH₂-Brücken vernetzten Copolymers von Styrol und Divi
nylbenzol besteht.
22. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorbens aus Formteilchen aus hydrophoben
Molekularsieben besteht.
23. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das in der Adsorptionsfilterschicht enthaltene
Adsorbens in einer Menge von 50 bis 400 g/l, vorzugsweise 150 bis
350 g/l, vorliegt.
24. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Adsorbens mindestens
dreimal kleiner als der Porendurchmesser des Trägermaterials ist.
25. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmaterial einen mittleren Teilchen
durchmesser von 0,3 bis 1 mm aufweist.
26. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmaterial in einer Menge von 100
bis 300 g/l, bezogen auf das Volumen des Trägermaterials, aufgebracht
ist.
27. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflage der Haftmasse dem Gewicht des
Schaums ± 50% entspricht.
28. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Haftmasse organische, vernetzbare Polymere,
wie z. B. Acrylsäure-, Polyurethan-, Polystyrol-, Polyisocyanat-, Polyvi
nylacetatderivate oder Schmelzkleber enthält.
29. Verwendung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die
Haftmasse ein präpolymeres lösemittelarmes Zweikomponentensystem
auf Basis von maskierten Di- und/oder Polyisocyananten enthält, die
mit Di- und/oder Polyaminen vernetzt werden.
30. Verwendung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß
die Haftmasse nicht maskierte, polymere Di- und/oder Polyisocyanate
enthält.
31. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor der Adsorptionsfilter
schicht ein Fettfilter angeordnet ist.
32. Verfahren zur Regeneration einer Adsorptionsfilterschicht für Dunstab
zugshauben, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration aus einem
Waschvorgang besteht.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorp
tionsfilterschicht in einer Geschirrspülmaschine gewaschen wird.
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die
das imprägnierte Adsorbens enthaltende Adsorptionsfilterschicht nach
dem Waschvorgang mit einer Säure nachimprägniert wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MHB FILTRATION GMBH + CO. KG, 40699 ERKRATH, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |