DE202009017948U1 - Adsorptives Filtermaterial - Google Patents

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Abstract

Adsorptives Filtermaterial zur Abscheidung von sauren, korrosiven oder basischen Verunreinigungen aus Luft, enthaltend ein Austauscherharz, wobei das Austauscherharz gezielt mit Metallkationen beladen ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Material mit sorptiven Eigenschaften. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Material mit bindenden Eigenschaften für Halogene, Halogensäuren und Schwefelverbindungen. Die Erfindung betrifft weiterhin Filterkörper, die aus diesem Material hergestellt werden.
  • Hintergrund der Erfindung/Stand der Technik
  • Die Entfernung von korrosiven und anderweitig reaktiven Gasen aus Luftströmen ist von zentraler Bedeutung sowohl in industriellen Produktionsprozessen als auch im Bereich des Personenschutzes. Korrosive Wirkung können in diesen Anwendungen bspw. halogenhaltige Säuren des Typs H-X, die molekularen Halogenverbindungen des Typs X2 und Interhalogenverbindungen etwa des Typs X-Y zeigen. In verschiedenen Prozessen mit offenliegenden Metallschichten können auch schwefelhaltige Verbindungen korrosionsartige Effekte hervorrufen. Außerdem können stickstoff-basische Verbindungen zu unerwünschten Bildungen etwa von Mikrokristalliten auf Produktionsmitteln, wie Belichtungsmasken, in Verbindung mit sauren Luftbestandteilen führen.
  • Luftbeimengungen der o. a. Art werden entsprechend des Standes der Technik zumeist durch eine Filtration über sogenannte imprägnierte poröse Sorbentien aus dem Luftstrom entfernt. Diese porösen Sorbentien sind zumeist überwiegend mikroporös und stammen aus der Gruppe der Aktivkohlen, an deren innerer Oberfläche metallbasierte Beschichtungen aufgebracht wurden, die in einer zumindest teilweise oxidischen Struktur vorliegen.
  • Bekannt sind Oxide von Kupfer, Zink, Silber, Molybdän und Mangan, die durch eine sogenannte Imprägnierung in einer wasserlöslichen Form des Metalles in das Sorbents eingebracht und anschließend durch thermische Behandlung in ein Oxid umgewandelt werden.
  • Bekannt sind auch Sorbentien, bevorzugt Aktivkohlen, die an der inneren Oberfläche eine salzförmige Beschichtung, erzeugt durch Imprägnierung, tragen. Beispiele für diese Salze sind diejenigen der Kationen der Alkalimetalle, wie Natrium oder Kalium und Anionen wie Carbonat, Iodid oder Permanganate.
  • Die oben genannten Systeme in oxidischer Form haben den Vorteil der dauerhaften Bindung der reaktiven Metallverbindungen an der inneren Oberfläche des Sorbents. Nachteilig ist allerdings der im Allgemeinen geringe reaktive Beladungsgrad an aktiven Zentren im Bereich von 1–2 Gew.-% des Sorbents und die hohe Abhängigkeit der Leistung des Sorbents von Einsatzbedingungen wie Konzentration des abzuscheidenden Gases, relativer Feuchte des Luftstromes und Durchströmungsgeschwindigkeit. Insbesondere ist ihre Leistung bei der Abscheidung von Spurenbeimengungen der korrosiven Schadgase zur Luft im Bereich von wenigen ppbv Mischungsverhältnis oft nicht zufriedenstellend. Dies gilt insbesondere im Fall der Koadsorption von selbst nicht reaktiven, somit nicht korrosiven Kohlenwasserstoffen aus dem Luftstrom im Porensystem.
  • Die Sorbentien aus der Gruppe der imprägnierten porösen Sorbentien haben den Vorteil einer im Allgemeinen hohen Reaktionsbereitschaft und Reaktionsrate gegenüber den Schadgasen auch bei kleinen Konzentrationen. Nachteilig ist jedoch die Gefahr des ungewollten Austrages der Imprägnierung aus dem Porensystem („Ausblühen”) insbesondere bei wechselnder relativer Feuchte in der Nähe des jeweiligen Taupunktes des Systems. Auch können Imprägnierungen, etwa mit Iodid, zu unerwünschten Nebenreaktionen, etwa in Verbindung mit organischen Verbindungen oder mit Luftsauerstoff führen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die o. a. Nachteile zu vermeiden und Materialien mit exzellenten spezifischen Abscheideleistungen für korrosive Gase bereit zu stellen, die die o. a. Probleme nicht aufweisen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein solches Material bereit zu stellen, welches den hohen Anforderungen an die Erzeugung und die Verwendung von Reinluft gerecht wird.
  • Diese und weitere Aufgaben werden durch das adsorptive Filtermaterial nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Es wurde überraschenderweise gefunden, dass eine gezielte Behandlung von Austauscherharzen (Ionenaustauscher) mit wässrigen Lösungen ausgesuchter Metallsalze und die damit erreichbare Beladung des Austauschermaterials mit zweiwertigen (M2+) oder dreiwertigen (M3+) Metallkationen zu Filtermaterialien mit den gewünschten Eigenschaften führt. Bevorzugte zweiwertige Kationen sind Kupfer und Zink, als bevorzugtes dreiwertiges Kation wird Aluminium eingesetzt. Dem Fachmann ist klar, dass auch andere zwei- und dreiwertige Kationen verwendbar sind.
  • Es wurde weiterhin gefunden, dass in dieser Situation die Metallionen ihre Fähigkeiten zu elementspezifischen Reaktionen in einer für filtertechnische Zwecke vorteilhaft nutzbaren Weise behalten. Beispiele dafür sind etwa die Reaktionen mit Halogenen X2, Halogensäuren H-X oder reduzierten schwefelhaltigen Verbindungen. Durch ihre Bindung an das polymere Harzgerüst sind die Metallverbindungen und die Reaktionsprodukte anschließend immobilisiert und zu jedem Zeitpunkt vor Auswaschungen geschützt.
  • Erfindungsgemäß enthält das Filtermaterial mindestens ein Austauscherharz aus der Gruppe der schwach sauren, schwach basischen oder chelatisierenden Harze welche nach einem kontrollierten und gesteuerten Beladungsvorgang zwischen 2% und 10% ihres spezifischen Gewichtes bezogen auf die vollständig getrocknete Form in der Form eines gebundenen metallischen Elementes enthalten. Ein erfindungsgemäßes Filtermaterial kann weiter auch aus einer Mischung von zwei gezielt beladenen Austauscherharzen hergestellt sein. Das metallische Element ist in jedem Fall so gewählt, dass es eine spezifische Wechselwirkung mit einem oder mehreren der sorptiv zu entfernenden Spurenkomponenten in einem Luftstrom entfaltet. So sind bspw. Metalle bekannt, die chemische Wechselwirkungen ausschließlich mit Halogenen oder Halogensäuren eingehen, während andere Metalle chemische Wechselwirkungen sowohl mit Halogenen als auch stickstoffbasischen Verbindungen eingehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Filtermaterial einen Gehalt von 25% Wasser gebunden in der Polymermatrix, wobei die vorteilhaften beschriebenen sorptiven Eigenschaften bei Wassergehalten zwischen 20% und 40% wahrgenommen werden.
  • Die so beschriebenen erfindungsgemäßen Materialien des Austauscherharzes weisen bzgl. der Partikelverteilung vorteilhafterweise einen mittleren Korndurchmesser von 0,5–0,8 mm auf, wobei Materialien mit einem mittlerem Partikeldurchmesser von 0,5–0,6 mm im Sinne der Erfindung besonders bevorzugt sind.
  • Ein erfindungsgemäßes Beispiel ist ein Material, welches in Form eines chelatbildenden Austauscherharzes aus der Gruppe der Imido diacetat-Harze vorliegt Harze aus, beladen mit 3% Kupfer bezogen auf die Trockenmasse, welches in Form von Cu2+-Ionen über eine wässrige Kupfersalzlösung eingebracht wurde. Das Austauscherharz liegt dabei bevorzugt in Kugelform vor, wobei die Kugeln einen mittleren Durchmesser von 0,5–0,8 mm, bevorzugt von 0,5–0,6 mm aufweisen.
  • Eine Materialprobe dieses Filtermaterials mit einem Feuchtegehalt von 27% relativer Feuchte wurde in einer 1 cm hohen Schüttung in eine Testapparatur in Form einer Sorptionskolonne eingebracht. Das Material wurde einem Test zur Abscheidung von Schwefelwasserstoff (H2S) unterzogen, welches in einer Konzentration von 5 ppmv in Luft vorlag. Das H2S-Gas wies eine Temperatur von 21°C und eine relative Feuchte von 50% auf. Die Strömungsgeschwindigkeit durch das Sorptionsbett betrug 0,4 m/s, identisch mit 144 000 Bettwechseln pro Stunde.
  • Die Abscheideeffizienz des beschriebenen Materials für Schwefelwasserstoff betrug mehr als 93% und hielt über mehr als 60 Minuten bis zu einer Effizienz von 90% an.
  • In einem weiteren Test wurde das oben beschriebene Material, basierend auf einem Austauscherharz aus der Gruppe der Imidodiacetat-Harze und dem Metallion Cu2+, auf seine Abscheideleistung bzgl. elementarem Chlor untersucht. Hierzu wurde das Material mit einem Wassergehalt von 24% in der Polymermatrix mit einer Füllhöhe von 1 cm in eine Sorptionskolonne gefüllt. Gereinigte Luft von 21°C und mit einer relativen Feuchte von 50% wurde mit einem Chlorgehalt von 2 ppmv befrachtet und dieses Gasgemisch über das zu testende Material geleitet. Die Bettwechselrate betrug hierbei 126 000 Bettwechsel pro Stunde.
  • Das in der Luft enthaltene Chlor wurde mit einer Anfangsabscheideleistung von 95% abgeschieden; die Zeitspanne bis zum Abfallen auf 80% Restabscheideleistung betrug 75 Minuten.
  • Ein schwach saures Austauscherharz wurde mit dem Metallion Zn2+ beladen. Der Gehalt an Zn betrug nach dem Abschluss der gezielten Beladung 4% bezogen auf die Trockenmasse des so hergestellten Austauscherharzes. Eine Untersuchung des Materials auf seine Abscheideleistung für Schwefelwasserstoff H2S wurde an einer Probe mit 27% Wassergehalt in einer Sorptionskolonne mit 1 cm Füllhöhe durchgeführt. Gereinigte Luft von 22°C und einer relativen Feuchte von 45% wurde mit Schwefelwasserstoff mit in einem Mischungsverhältnis von 2 ppmv beladen und über die Probe geführt, wobei die Durchströmungsgeschwindigkeit 0,4 m/s betrug. Die Abscheideleistung des Filtermaterials betrug mehr als 90%; eine Leistung von mehr als 80% wurde für mehr als 120 Minuten gehalten.
  • Ein Austauscherharz aus der Gruppe der schwach basischen Ionentauscher wurde mit Cu2+-Ionen zu einem Gehalt von 2,5% bezogen auf die Trockenmasse beladen. Eine Probe dieses Filtermaterials mit einem Feuchtegehalt von 26% in der Polymermatrix wurde einer Untersuchung der Abscheideleistung von gasförmiger Salzsäure, HCl, unterzogen. Auch in diesem Fall bildete das erfindungsgemäße Filtermaterial eine Packung in einer Sorptionskolonne mit einer Packungshöhe von 1 cm. Vorgereinigte Luft von 23°C und 40% relativer Feuchte mit einem HCl-Gehalt von 5 ppmv wurde über das Filtermaterial geleitet. Die unmittelbare Abscheideleistung für HCl betrug in dieser Messung mehr als 92% und wurde auch nach 180 Minuten mit mehr als 85% wiedergefunden.
  • Eine Mischung von zwei Austauscherharzen wurde aus einer Probe eines chelatisierenden Harzes des Imidoacetat-Typs, beladen mit 4% Cu2+ und einem Austauscherharz des schwach sauren Typs beladen mit 4% Zn2+ hergestellt; dabei betrugen die Anteile des chelatisierenden Typs/Cu-Typ 60%, der Anteil des schwach sauren Types/Zn-Typ 40%. Die Mischung wurde in einer Füllhöhe von 2 cm in eine Sorptionskolone eingefüllt. Eine Mischung von gereinigter Luft, versetzt mit Cyanwasserstoff HCN mit 10 ppmv Gehalt und Chlorwasserstoff HCl mit 5 ppmv Gehalt wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/s durch die Probe geleitet. Bei 21°C und 45% relativer Feuchte wurden von Cyanwasserstoff mehr als 95% entfernt, von Chlorwasserstoff mehr als 98%.
  • Die erfindungsgemäßen Materialien werden zur Erzielung der optimalen Leistungsparameter, beschrieben durch Merkmale wie Effizienz, Kapazität und Strömungswiderstand bevorzugt in eine Stützstruktur eingebracht.
  • Stützstrukturen können z. B. retikulierte Polyschäume, insbesondere Polyurethan-Schaumstrukturen sein, die zur deckenden Fixierung der erfindungsgemäßen Materialien auf den Stegen mit einem stark haftenden Klebefilm ausgestattet sind.
  • Ein Beispiel für ein solches erfindungsgemäßes Material ist eine 10 mm starke retikulierte Polyurethan-Schaumplatte, die durch einen Beschichtungsprozess an allen Stegen mit einem Zweikomponenten-PU-Klebstoff bedeckt wurde, der bis zu 10 Minuten nach dem Beschichtungsprozess eine hohe Anfangshaftung aufweist. Mehrere dieser Schaumplatten wurden einzeln mit erfindungsgemäßen Austauscherharzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Imidodiacetat-Harzen, schwach basischen Austauscherharzen und schwach sauren Austauscherharzen, enthaltend Metallionen, beschichtet.
  • Es wurden Verbundstrukturen aus Schaum und Austauscherharz erhalten, die zwischen 2200 g/m2 und 2800 g/m2 Flächengewicht, bezogen auf die 10 mm Strukturhöhe, aufwiesen, wobei ein Wassergehalt von ca. 20% bezogen auf die Trockenmasse in der Gewichtsangabe eingeschlossen ist.
  • Verbundstrukturen der beschriebenen Art weisen typischerweise in einer 60 mm hohen, als Stapel von Einzellagen ausgeführten Anwendungsform, einen Strömungswiderstand von lediglich 35 Pa bei einer Durchströmungsgeschwindigkeit von 0,5 m/s auf, wobei dieser Strömungswiderstand lediglich von der Beladungsdichte der Stützstruktur und nicht von der Type des Austauscherharzes oder des als Beladung aufgebrachten Metallions abhängig ist.
  • Bei geeigneter Abstimmung der so beschriebenen erfindungsgemäßen Filter-verbundmaterialien werden typische Abscheideleistungen von mehr als 90% bezogen auf die Zielgase erreicht; dies bei Durchströmungsgeschwindigkeiten von 0,35–0,7 m/s.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das adsorptive Filtermaterial zwischen einem luftdurchlässigen Trägermaterial und einer luftdurchlässigen Abdeckschicht fixiert. Auch eine Anbringung des erfindungsgemäßen Materials auf ein Stütznetz, entweder einseitig oder beidseitig flächig, ist möglich. Bei dem Stütznetz kann es sich um ein offenmaschiges Netz mit Öffnungen von ca. 2 mm handeln.
  • Eine weitere Aufmachungsform der erfindungsgemäßen sorptiven Filtermaterialien in Form der Austauscherharze besteht in der Einbindung in textilartige Verbundmaterialien. Hierzu werden die erfindungsgemäßen Austauscherharze auf eine Trägerstruktur in bevorzugt in Form einer Vliesstruktur aufgestreut. Die Vliesstruktur wird vor und während des Auftragsvorganges mit feinsten Kleberfäden eines Zweikomponenten-Reaktivklebers, z. B. eines selbsthärtenden thermisch aufschmelzbaren PU-Klebers beschichtet. Dieser Auftragsvorgang bewirkt, dass auf der Vliesunterlage fixierte Materialbetten von 1,3–2 mm Höhe aufgebracht werden können, die abschließend zum Schutz vor scherenden Kräften mit einem luftdurchlässigen Vlies abgedeckt werden.
  • In einem solchen Prozess wurde beispielsweise aus einem erfindungsgemäßen Material auf der Basis eines schwach sauren Austauscherharzes beladen mit Zink-Ionen ein Flächenmaterial hergestellt, welches ein Totalgewicht von 650–700 g/m2 aufwies. Hiervon entfielen ca. 480 g/m2 auf die Auflage mit dem Austauscherharz. Die Strukturdicke betrug 1,8 mm.
  • Das so hergestellte Material wurde einem Test gegenüber der Komponente Schwefelwasserstoff unterzogen. Ein Probe des Materials wurde bei einer Anströmgeschwindigkeit von 0,07 m/s mit einem Gemisch von 2 ppmv Schwefelwasserstoff in Luft, Lufttemperatur 23°C, 45% relative Feuchte, beaufschlagt.
  • Die Anfangsabscheideeffizienz betrug 85%; bis zum Abfallen der Effizienz auf 80% vergingen unter den genannten Bedingungen mehr als 90 Minuten.
  • In einem weiteren Test dieses Materials in einer Reinluftanwendung wurde das vorher erzeugte textile Verbundmaterial zunächst in einen Filterkörper verfertigt. Hierzu wurde das Verbundmaterial einem Faltvorgang unterzogen, der das zuvor flächig vorliegende Material in eine Zick-Zack-Struktur von 80 mm Faltenhöhe bei einem Spitzen-zu-Spitzen-Abstand von 12 mm umwandelte. Ein allseitig textil umsäumter Faltenblock der genannten Charakteristik wurde in einen Filterrahmen von 595 × 595 × 98 mm Außendimension eingebaut. Der so beschriebene Filter wurde in einer Reinluftanwendung eingesetzt, bei der der Körper permanent mit 900 m3/h Reinraumluft durchströmt wurde, die mit Spurenstoffen in den folgenden Konzentrationen versetzt war:
    Schwefelwasserstoff: 2 ppbv; HCl: 1,2 ppbv
  • Hinter dem Filterkörper aus dem erfindungsgemäßen Material wurden die folgenden Konzentrationen der Schadstoffe wiedergefunden:
    Schwefelwasserstoff: < 0,2 ppbv, HCl: < 0,15 ppbv
  • Die durch das weiter oben beschriebene Verfahren hergestellten Filterkörper können bspw. Verwendung finden zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend schwefelhaltige Verbindungen, insbesondere mit einer Oxidationsstufe des Schwefels von –II, zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend halogenhaltige Mineralsäuren H-X, insbesondere mit X = Fluor, Chlor und Brom, zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend Halogenverbindungen X2, insbesondere Fluor (F2), Chlor (Cl2) und Brom (Br2), zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend reaktive Halogenverbindungen R-X, insbesondere mit R = -CN, -NH2 und X = F, Cl, Br und zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend basische Stickstoffverbindungen R-NR'2, insbesondere mit R = H, CH3 und C2H5 und R' = H, CH3, C2H5.
  • Eine weitere Form der Herstellung eines vorteilhaften und erfindungsgemäßen Filtermaterials liegt im flächigen Verbundauftrag der erfindungsgemäßen und beladenen Austauscherharze auf eine offene, jedoch stabiliserte und fixierte Netzstruktur von typisch 2 mm Öffnungsweite. Hierzu wird die Netzstruktur in einem Druckverfahren mit einem engen Raster von PU-Kleberpunkten bedruckt. Auf den noch haftenden Kleberauftrag wird das teilgetrocknete Austauscherharz gestreut, die eine Monolage von Harzkugeln auf der Netzstruktur ausbilden. Diese haben eine typischen Massendichte von 150–200 g/m2, wobei diese Strukturen nach dem Aushärtevorgang in einem zweiten Schritt auch auf der zweiten Seite der Netzstruktur belegt werden können. Diese Filtermaterialien haben typische Austauschergehalte von 320–400 g/m2 und eine Materialstärke von typisch 1,5–2,2 mm.
  • Ein erfindungsgemäßes Material wurde in einem zweistufigen Prozess mit je einer Lage eines Zn2+-haltigen Austauscherharzes und eines Mn2+-haltigen Austauscherharzes hergestellt. Ein zweilagiger Materialstapel des Filtermaterials wurde bei der sehr geringen Geschwindigkeit von 1 cm/s mit einem Luftgemisch enthaltend 0.5 ppmv HCl und 0.6 ppmv SO2, sowie 0.5 ppmv H2S durchströmt. Die Rückhalteleistung für alle beschriebenen Schadgase betrug mehr als 90%.
  • Ein Lagenstapel des so beschriebenen Materials, eingehüllt in zwei luftdurchlässige Abdecklagen aus PTFE-Flächenfiltermaterial und an den Rändern dicht verschweisst, wurde in der Druckausgleichsöffnung einer Hochleistungs-Speicherplatte mit metallbasierten Datenträgerscheiben eingesetzt und schützte die Speicherplatte wirksam vor den Einwirkungen korrosiver Gase.

Claims (19)

  1. Adsorptives Filtermaterial zur Abscheidung von sauren, korrosiven oder basischen Verunreinigungen aus Luft, enthaltend ein Austauscherharz, wobei das Austauscherharz gezielt mit Metallkationen beladen ist.
  2. Adsorptives Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladung mit Metallkationen durch eine gezielte Behandlung mit wässrigen Lösungen von Metallsalzen erreichbar ist.
  3. Adsorptives Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Austauscherharz ein Harz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus schwach sauren Harzen, chelatisierenden Harzen und schwach basischen Harzen.
  4. Adsorptives Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Austauschharz mit zweiwertigen Metallkationen (M2+) der Elemente der I., II., VI. oder VII. Nebengruppe oder dreiwertigen Metallkationen (M3+) der Elemente der III. Hauptgruppe des Peridodensystems der Elemente belegt ist.
  5. Adsorptives Filtermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zweiwertigen Metallkationen bevorzugt um Kupfer, Zink oder Mangan und bei den dreiwertigen Metallkationen bevorzugt um Aluminium handelt.
  6. Adsorptives Filtermaterial nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material einen Wassergehalt von 20–40%, insbesondere von 25%, in der Polymermatrix aufweist.
  7. Adsorptives Filtermaterial nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Austauscherharz in Kugelform vorliegt.
  8. Adsorptives Filtermaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln einen mittleren Durchmesser von 0,5–0,8 mm, insbesondere 0,5–0,6 mm, aufweisen.
  9. Adsorptives Filtermaterial nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in eine Stützstruktur eingebracht ist.
  10. Adsorptives Filtermaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur ein offenzelliger retikulierter Polymerschaum, insbesondere ein Polyurethanschaum ist.
  11. Adsorptives Filtermaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen einem luftdurchlässigen Trägermaterial und einer luftdurchlässigen Abdeckschicht fixiert ist.
  12. Filtermaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einseitig oder beidseitig flächig auf ein Stütznetz aufgebracht wird.
  13. Filtermaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Stütznetz um ein offenmaschiges Netz mit Öffnungen von ca. 2 mm handelt.
  14. Absorptionsfilterkörper, enthaltend das adsorptive Filtermaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8.
  15. Verwendung von Filterkörpern nach Anspruch 14 zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend schwefelhaltige Verbindungen, insbesondere mit einer Oxidationsstufe des Schwefels von –II.
  16. Verwendung von Filterkörpern nach Anspruch 14 zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend halogenhaltige Mineralsäuren H-X, insbesondere mit X = Fluor, Chlor und Brom.
  17. Verwendung von Filterkörpern nach Anspruch 14 zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend Halogenverbindungen X2, insbesondere Fluor (F2), Chlor (Cl2) und Brom (Br2)
  18. Verwendung von Filterkörpern nach Anspruch 14 zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend reaktive Halogenverbindungen R-X, insbesondere mit R = -CN, -NH2 und X = F, Cl, Br.
  19. Verwendung von Filterkörpern nach Anspruch 14 zur Reinigung von Luftströmen, enthaltend basische Stickstoffverbindungen R-NR'2, insbesondere mit R = H, CH3 und C2H5 und R' = H, CH3, C2H5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015205551B4 (de) 2015-03-26 2023-12-07 Mahle International Gmbh Mehrlagiges Filtermaterial für ein Innenraumluftfilterelement einer Klimatisierungsanlage eines Fahrzeugs, Innenraumluftfilterelement für eine Klimatisierungsanlage eines Fahrzeugs sowie Klimatisierungsanlage für ein Fahrzeug
DE102016204525A1 (de) 2016-03-18 2017-09-21 Mahle International Gmbh Luftfilter mit einem mehrlagigen Filtermaterial
DE102016116140A1 (de) 2016-08-30 2018-03-01 Bwt Ag Vorrichtung und Verfahren zur Aufbereitung von Trinkwasser sowie Verfahren zur Beladung eines Ionenaustauschermaterials mit Zinkionen
DE102018114351A1 (de) 2017-06-30 2019-01-03 Mann+Hummel Gmbh Filtermedium
DE102023110522A1 (de) 2023-04-25 2023-06-29 Mann+Hummel Gmbh Luftfiltermedien-Baugruppe mit Stapelfalten-Design

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0624626B2 (ja) * 1988-02-26 1994-04-06 日本原子力研究所 酸性ガス吸着剤
DE4241080C1 (de) * 1992-12-05 1994-02-17 Guetling Gmbh Verfahren zur Überführung von Kupfer aus kupferhaltigen Abwässern in die verbrauchte Kupferchlorid-Ätze aus der Leiterplattenfertigung
DE10056628B4 (de) * 2000-11-15 2004-07-22 Henkel Kgaa Fraktionierte Regenerierung eines mit Nickelionen beladenen schwach sauren Ionenaustauschers
DE10327110A1 (de) * 2003-06-13 2005-01-05 Bayer Chemicals Ag Arsenadsorbierende Ionenaustauscher
JP2007133316A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Fujifilm Corp カメラアクセサリ及びカメラ
DE102006033541A1 (de) * 2006-07-20 2008-01-24 Artemis Control Ag Adsorptives Filtermaterial
DE102006058223A1 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Wp Engineering Ltd. Verfahren und Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Magnesium-Ionen

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