DE19521680A1 - Adsorptionsfilter hoher Luftdurchlässigkeit - Google Patents

Adsorptionsfilter hoher Luftdurchlässigkeit

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Description

Bei jedem Schüttfilter muß hinsichtlich der Teilchengröße des Adsorbens ein Kompromiß eingegangen werden: Wegen der besseren Kinetik und höheren dynamischen Kapazität sollten die Teilchen klein sein; um einen beträchtlichen Druckverlust zu vermeiden, sollten sie aber groß sein. Dieser Kompromiß läßt sich nach der DE 38 13 563 A1 durch das Prinzip des "expanded fixed bed" vermeiden: Es werden kleine Teilchen an einer dreidimensionalen Matrix fi­ xiert, deren Maschenweite bzw. Porengröße weitgehend die Luftdurchlässig­ keit bestimmt.
Ein bevorzugtes Material besteht aus einem offenporigen, retikulierten Polyur­ ethanschaum, der mit einer Klebermasse beaufschlagt und anschließend mit körnigen, bevorzugterweise kugelförmigen Adsorbenzien beladen wird, wobei die Teilchen kleiner als der halbe Porendurchmesser sein müssen. Als Kleber haben sich Kunststoffdispersionen (Lattices) nicht sonderlich bewährt, weil sie zu Häutchenbildung neigen und keine ausreichende Anfangsklebrigkeit haben, die beim Beladen der Trägerstruktur wichtig ist. Bestens bewährt haben sich in dieser Hinsicht präpolymere maskierte Polyisocyanate, die mit einem Diamin vernetzt werden. Diese unter der Bezeichnung "High Solids" bekannten Syste­ me haben eine hervorragende Anfangsklebrigkeit, gewährleisten eine hohe Haftung der Teilchen zum Trägerschaum und bilden keinen Walzenbelag bzw. Häutchen.
Mit der Zeit haben sich aber auch bei diesem System Nachteile gezeigt: Beim Auskondensieren wird die maskierende Komponente, nämlich Butanonoxim, abgespalten und zu einem großen Teil vom Adsorbens aufgenommen. Wird ein derartiger Filter nach einer Ruhepause wieder eingeschaltet, so kann de­ sorbiertes Butanonoxim zu einer, wenn auch geringen, Geruchsbelästigung führen. Des weiteren können hierdurch, wenn auch geringe, Kapazitätsverlu­ ste auftreten. Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß sich die Beschichtungsmasse Levacast Addukt 43131 N, die von der Bayer AG zur Herstellung von Kunstle­ der angeboten wird, besonders gut für den gedachten Zweck eignet. Das Pro­ dukt ist ein präpolymeres Isocyanat, das in Gegenwart von Feuchtigkeit ver­ netzt und dabei leicht aufschäumt, was dem Kunstleder eine weiche, etwas porige Struktur verleiht. Es wurde gefunden, daß die zur Vernetzung benötigte Feuchtigkeit sehr vorteilhaft durch das Adsorbens angeboten werden kann. Zusammen mit der hohen Viskosität (< 10.000 cp) ergibt sich insbesondere an der nur kleinen Kontaktfläche zwischen Haftmasse und Adsorbensteilchen eine sehr hohe Anfangshaftung, die die weitere Handhabung erleichtert, aber auch bewirkt, daß die Adsorber kleben bleiben, wo sie beim Bestreuen auftref­ fen und nicht durch nachfolgende Teilchen "weggeschossen" werden. Ein wei­ terer Vorteil des erfindungsgemäßen Haftsystems ist, daß bei der Vernetzung sich die Haftmasse leicht aufbläht. Das hat zwar keinen merkbaren Einfluß auf die Haftung selbst, die Adsorberteilchen werden jedoch leicht angehoben und befinden sich wie auf einem kleinen Tragesockel. Sie werden dadurch besser von den vorbeiströmenden Gasen umspült.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß keine hohen Temperaturen benö­ tigt werden. Das bedeutet einerseits erhebliche Energieeinsparungen und ge­ stattet andererseits die Verwendung von Materialien bzw. Imprägnierungen, die thermisch geschädigt werden können.
Beispiel
Ein 30 mm dicker, offenporiger retikulierter PU-Schaum mit einer Porosität von 22 ppi wurde mit Levacast Addukt 43131 N beaufschlagt und zwischen zwei Quetschwalzen abgequetscht. Das Litergewicht des Schaums stieg dabei von 28 auf 52 g. Der Schaum wurde anschließend mit einer Kugel­ kohle auf Pechbasis, mittlerer ⌀ ca. 0,5 mm, BET-Oberfläche 1100 m², und einer Feuchte von 20% bestreut. Nach Entfernen des Überschusses betrug die Kohlemenge 240 g/l. Die Vernetzung der Haftmasse setzte durch die an­ gebotene Feuchte sofort ein und wurde durch Luftfeuchtigkeit vervollständigt. Nach Trocknung bis 5% Feuchte in der Kohle wurde die dynamische Butan­ kapazität (76 ppm Butan in Luft, 23°C, r.F. 30%, 60 cm/s) bestimmt: 5,2% bezogen auf trockene Kohle. Die Filterschicht war völlig geruchlos.
Der gleiche Versuch wurde mit einem maskierten präpolymeres Polyisocyanat als Haftmasse, welches mit einem Diamin vernetzt wurde, wiederholt. Die Bu­ tankapazität betrug 4,1% und es war ein leichter Geruch (Butanonoxim) wahr­ nehmbar.
Als Adsorbenzien können neben der Kugelkohle auch Kornkohlen verwendet werden. Wenn Adsorbenzien, wie hydrophobe Molekularsiebe oder "poröse Polymere" (z. B. Sorbathene der Fa. DOW) verwendet werden, sollte für eine schnelle Vernetzung zusätzlich Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf zuge­ führt werden.

Claims (7)

1. Hochluftdurchlässiger Adsorptionsfilter bestehend aus einem dreidimen­ sionalen Trägergerüst, auf dem mit einem präpolymeren Di- bzw. Polyiso­ cyanat körnige Adsorbenzien fixiert sind, deren Durchmesser mehr als zweimal, vorzugsweise dreimal, kleiner sind, wobei der Druckverlust bei einer Schichtdicke von 30 mm und einer Durchströmungsgeschwindigkeit von 1 m/s 300 Pa beträgt.
2. Hochluftdurchlässiger Adsorptionsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trägergerüst ein offenporiger, retikulierter PU-Schaum mit einem Litergewicht = 30 ± 5 g und einer Porosität von 8-30 ppi ist.
3. Hochluftdurchlässiger Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsor­ bens eine Kugelkohle mit ⌀ von 0,1-2 mm, vorzugsweise 0,2-1 mm, ist, die aus Pech, Erdölrückständen, Polymeren, wie z. B. karbonisierte und aktivierte Ionenaustauscher oder deren Vorstufen, hergestellt wurde.
4. Hochluftdurchlässiger Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsor­ bens eine Kornkohle mit Teilchengrößen von 0,1-2 mm, vorzugsweise 0,2-1 mm, ist.
5. Hochluftdurchlässiger Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsor­ bens ein agglomeriertes, hydrophobes Molekularsieb bzw. ein "poröses Polymer" ist.
6. Hochluftdurchlässiger Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Ver­ netzung benötigte Feuchtigkeit durch das Adsorbens angeboten wird.
7. Verwendung eines hochluftdurchlässigen Adsorptionsfilters nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Reinigung von Luft­ strömen, insbesondere zur Entfernung von Schad- und Geruchsstoffen.
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