DE202010003779U1 - Self-stable filter material - Google Patents

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Abstract

Eigenstabiles Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass in Langfasergranulate, hergestellt nach Verfahren gemäß EP 1097033 B1 chemisch, physikalisch und/oder biologisch wirksame Additive eingelagert und fixiert werden, wobei diese Langfasergranulate gebildet sind aus einer Fasermischung, deren eine Komponente thermoplastische Fasern sind und diese thermoplastischen Fasern nur am äußeren Rand verfestigt sind, während im Innern des Granulats unverfestigte, spiralförmig angeordnete Faserbündel vorliegen.Self-stable filter material, characterized in that in long fiber granules prepared by the method according to EP 1097033 B1 chemically, physically and / or biologically active additives are stored and fixed, these long fiber granules are formed from a fiber mixture whose one component are thermoplastic fibers and these thermoplastic fibers are solidified only at the outer edge, while in the interior of the granules unconsolidated, spirally arranged fiber bundles available.

Description

Entwicklung eines eigenstabilen Filtermaterials in Form von Langfasergranulaten, hergestellt nach Verfahren gemäß EP 1097033 B1 , in die chemisch und/oder biologisch wirksame Additive eingelagert und fixiert werden. Das eigenstabile Filtermaterial kann als physikalisch und/oder chemisch-biologisch wirksame Schüttung in Anlagen zur Abreinigung von Störkomponenten in Biogasen und Schadstoffen in der Abluft genutzt werden.Development of an intrinsically stable filter material in the form of long fiber granules, prepared by the method according to EP 1097033 B1 in which chemically and / or biologically active additives are stored and fixed. The intrinsically stable filter material can be used as a physically and / or chemically-biologically effective bed in systems for the purification of interfering components in biogas and pollutants in the exhaust air.

[Stand der Technik][State of the art]

Zunehmende Bedeutung erhält in der Umwelttechnik, speziell in der Luftreinigung, die Abluftreinigung. Aufgrund der wachsenden Ansprüche zur Einhaltung der Normen und Grenzwerte sind für viele Unternehmen Abluftreinigungsanlagen zwingend für die Sicherung der Produktion notwendig. Dabei ist zu beachten, dass die Investitionen und Betriebskosten für Abluftreinigungsanlagen aus wettbewerbstechnischer Sicht und unterschiedlichen Umweltauflagen in der Welt, selten in voller Höhe auf die Produktpreise umgelegt werden können. Daraus ergibt sich die unternehmerische Notwendigkeit, einerseits behördliche und umweltrelevante Auflagen zu erfüllen und andererseits in kosteneffiziente Abluftreinigungsanlagen zu investieren. Eine besondere Bedeutung haben in der Ablufttechnik chemische und biologisch-chemische Wäscher bzw. Biofilter, die durch ihre universelle Einsetzbarkeit und ihre Kosten-Nutzen-Effizienz zunehmend an Bedeutung gewinnen. Zwei wesentliche limitierende Faktoren dieser Anlagen sind die zur Verfügung stehende Reaktions- und Grenzfläche im Verhältnis zum Reaktorraum sowie deren definierte und berechenbare Auslegung auf variierende Gasstör- und Luftschadstoffkomponenten.increasing Meaning receives in the environmental technology, especially in the Air purification, the exhaust air purification. Due to the growing demands Compliance with standards and limits are common to many companies Exhaust air purification systems mandatory for securing the Production necessary. It should be noted that the investment and operating costs for exhaust air purification systems from competitive technical Point of view and different environmental requirements in the world, rarely in full amount on the product prices can be allocated. This results in the entrepreneurial necessity, on the one hand meet regulatory and environmental requirements and on the other hand in cost-effective exhaust air purification systems invest. Of particular importance in the exhaust air technology chemical and biological-chemical scrubbers or biofilters, because of their universal applicability and cost-effectiveness become increasingly important. Two major limiting factors of these installations are the available reaction and interface in relation to the reactor space as well as their defined and calculable interpretation on varying Gas and air pollutant components.

Üblicherweise werden die biologisch-chemischen Wäscher bzw. Biofilter mit Granulaten, Flakes, Blähton oder anderen porösen Filtermaterialien bzw. mit natürlichen Faserstoffen wie Rindenmulch, Wurzelholz, Heidekraut u. ä. m. befüllt. Die Filterwirkung natürlicher Faserstoffe ist nur bedingt einstellbar und unterliegt Schwankungen, bei synthetisch hergestellten Filtermaterialien sind oft weitere Vorbehandlungen notwendig, um eine Besiedlung mit Mikroorganismen zu ermöglichen, bzw. ist oft das Wasserrückhaltevermögen begrenzt. Bisherige Aufwuchs- bzw. Schüttkörper aus PP-Material haben eine kleinere verfügbare Oberfläche und kein bzw. äußerst geringes Wasserrückhaltevermögen.Usually become the biological-chemical scrubbers or biofilters with granules, flakes, expanded clay or other porous Filter materials or with natural fibers such Bark mulch, root wood, heather u. m. filled. The filtering effect of natural fibers is limited adjustable and subject to variations in synthetically produced Filter materials are often necessary to further pretreatments to allow colonization with microorganisms, or Often the water retention capacity is limited. Previous growth or bulk material of PP material have a smaller surface available and no or very low water retention capacity.

[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION

Entscheidend für eine gute Funktion der Biofilter ist die Aktivität der eingebrachten Filtermaterialien. Die Schüttungen sollten ein definiertes Wasserrückhaltevermögen, gute Durchströmbarkeit, hohe chemisch-biologische Wirksamkeit und eine ausreichende Nährstoffspeicherkapazität haben. Die Filterleistung kann durch die Zugabe von sorptiv, biozid oder oxidativ wirksamen Additiven optimiert werden. Dabei ist es erforderlich, die Additive homogen im Filtermaterial zu verteilen und so zu fixieren, dass das Material nicht aus dem Filter ausgetragen wird oder sich an bestimmten Stellen des Filters anreichert. Ein weiteres Problem ist der Druckverlust beim Durchströmen des Filters. Das Füllmaterial sollte möglichst eine definierte und über die Lebensdauer des Filters konstante Schüttdichte haben, damit der Druckverlust im Filter nicht zu hoch ist.critical for a good function of the biofilter is the activity the introduced filter materials. The heaps should a defined water retention capacity, good Flowability, high chemical-biological effectiveness and a sufficient nutrient storage capacity to have. The filter performance can be improved by the addition of sorptiv, biocide or be optimized oxidatively active additives. It is necessary distribute the additives homogeneously in the filter material and fix them that the material is not discharged from the filter or itself accumulates at certain points of the filter. Another Problem is the pressure loss when flowing through the filter. The Fill material should be as defined as possible and over the life of the filter constant bulk density so that the pressure drop in the filter is not too high.

Die Aufgabe bestand darin, ein kostengünstiges und effektives Filtermaterial zu entwickeln, das eine große verfügbare Oberfläche, ein definiertes Wasserrückhaltevermögen, gute Durchströmbarkeit bei geringen Druckverlusten über eine lange Gebrauchsdauer, hohe chemisch-biologische oder physikalische Wirksamkeit und eine ausreichende Nährstoffspeicherkapazität bietet. Besonderes Augenmerk wird auf eine definierte und berechenbare Auslegung unter Berücksichtigung variierender Gasstör- und Luftschadstoffkomponenten gelegt.The The task was a cost-effective and effective To develop filter material that has a large available Surface, a defined water retention capacity, Good flow through at low pressure drops over a long service life, high chemical-biological or physical Efficacy and adequate nutrient storage capacity offers. Particular attention is paid to a well-defined and predictable Design taking into account varying gas and gas Air pollutant components laid.

Mit der Erfindung eines eigenstabilen Filtermaterials auf Basis von Cellulose/PP-Langfasergranulaten ist es gelungen, sowohl die Bedingungen für biologisches Wachstum, als auch das Reaktorvolumen in Bezug auf Grenzflächengröße zu optimieren. Mit der Nutzung des eigenstabilen Filtermaterials als Trägermaterial in Wäschern und Biofiltern gelingt es, die reaktive Oberfläche im Verhältnis zum Raumvolumen zu vervielfachen und gleichzeitig eine definierte Wasserrückhaltefunktion sowie Nährstoffspeicherung durch die Speicherfähigkeit der Cellulosefasern bei Beibehaltung der Auflastfähigkeit zu sichern. Somit können Prozesse und damit Investitions- und Betriebskosten optimiert werden.With the invention of an intrinsically stable filter material based on Cellulose / PP long fiber granules have succeeded in both conditions for biological growth, as well as the reactor volume to optimize in terms of interface size. With the use of the intrinsically stable filter material as a carrier material in scrubbers and biofilters, the reactive surface succeeds in proportion to the volume of space to multiply and at the same time a defined water retention function as well as nutrient storage by the storage capacity of the cellulose fibers while retaining to ensure the load-bearing capacity. Thus, you can Processes and thus capital and operating costs are optimized.

Erfindungsgemäß dienen als eigenstabiles Filtermaterial Langfasergranulate, hergestellt nach Verfahren gemäß EP 1097033 B1 , in die chemisch und/oder biologisch wirksame Additive eingelagert und fixiert werden. Nach diesem Verfahren hergestellte Granulate zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur an der Außenwand verfestigt sind und dadurch aber die Eigenstabilität gewähren, im Querschnitt bzw. im Innern aber unverfestigte, spiralförmig angeordnete Faserbündel vorliegen, die eine Kapillarwirkung zeigen. Bei den Fasern ist immer ein Anteil thermoplastischer oder Bindefasern enthalten, es können auch Fasermischungen sein, zum Beispiel bestehend aus unterschiedlichen Gewichtsanteilen Polypropylenfasern und Cellulo sefasern. Ursprünglich wurden diese Granulate erfunden, um bei der Herstellung von faserverstärkten Verbundwerkoffen eine gleichmäßige Verteilung der Verstärkungsfasern in der Kunststoffmatrix, zum Beispiel beim Spritzguss, zu erzielen und die Dosierbarkeit der Verstärkungsfasern zu gewährleisten. Die Langfasergranulate bestehen vorzugsweise aus einer Fasermischung von Cellulosefasern und PP-Fasern oder anderen thermoplastischen Fasern. Das Wasserrückhaltevermögen kann dadurch in einem weiten Bereich von 10% bis 500% eingestellt werden. Die Granulatkörper haben bevorzugte Durchmesser von 6–10 mm und sind in Längen von 10–30 mm geschnitten. Die Granulate können je nach Beladung als Schüttkörper in der Abgasfiltration, Abgasreinigung oder für Adsorptions- und Absorptionszwecke verwendet werden.According to the invention serve as intrinsically stable filter material long fiber granules, prepared by the method according to EP 1097033 B1 in which chemically and / or biologically active additives are stored and fixed. Granules produced by this process are characterized by the fact that they are solidified only on the outer wall and thereby provide the inherent stability, but in the cross-section or inside there are unconsolidated, spirally arranged fiber bundles which exhibit a capillary action. In the fibers, a proportion of thermoplastic or binder fibers is always included, it may also be fiber blends, for example consisting of different proportions by weight of polypropylene fibers and Cellulo sefasern. Originally, these granules were invented to provide a uniform distribution of reinforcing fibers in the manufacture of fiber reinforced composites the plastic matrix, for example, during injection molding, to achieve and to ensure the metering of the reinforcing fibers. The long fiber granules preferably consist of a fiber blend of cellulosic fibers and PP fibers or other thermoplastic fibers. The water retention capacity can thereby be adjusted within a wide range of 10% to 500%. The granules have preferred diameters of 6-10 mm and are cut in lengths of 10-30 mm. Depending on the load, the granules can be used as bulk material in the exhaust gas filtration, exhaust gas purification or for adsorption and absorption purposes.

Die Eigenschaften des eigenstabilen Filtermaterials, wie Kapillargröße, Durchsatz, Wasserrückhaltevermögen, Absorption, Adsorption, können durch Variation der Faserzusammensetzung, der Prozessparameter bei der Granulatherstellung und die Schnittlänge in weiten Grenzen eingestellt werden. Durch das große Porenvolumen der Granulate ist es auch möglich, weitere Additive wie z. B. Aktivkohle oder Cyclodextrine zur Geruchs- und Schadstoffadsorption, antimikrobiell wirksame Substanzen wie Zink- und Silberoxid, photokatalytisch aktive Substanzen wie z. B. Titandioxid zur Zersetzung und Entfernung von Luftschadstoffen oder Eisenhydroxid zur Entschwefelung von Biogas durch einfache Tauch- und Mischprozesse ein- oder anzulagern und damit die Filterwirkung einzustellen. Auch bieten die Granulate gute Bedingungen für die Ansiedlung von Mikroorganismen an und innerhalb der Granulate für eine biologische Gasreinigung.The Properties of the intrinsically stable filter material, such as capillary size, Throughput, water retention, absorption, Adsorption, by varying the fiber composition, the process parameter in granule production and the cutting length be set within wide limits. Due to the large pore volume The granules also make it possible to add other additives z. B. activated carbon or cyclodextrins for odor and Schadstoffadsorption, antimicrobial substances such as zinc and silver oxide, photocatalytic active substances such. For example, titanium dioxide for decomposition and removal of air pollutants or iron hydroxide for the desulphurisation of biogas by means of simple immersion and mixing processes or to store and thus to adjust the filter effect. Also offer the granules good conditions for the colonization of microorganisms on and within the granules for biological gas purification.

Mit der Erfindung ist es somit möglich, bestimmte Aktivitätsgrade voreinzustellen, kleinere Anlagen mit höheren Gas- und Abluftfrachten zu befahren und gleichzeitig Energie und Betriebsmittel (z. B. Wasser, Strom) einzusparen.With Thus, it is possible for the invention to have certain degrees of activity Pre-set, smaller systems with higher gas and exhaust air loads driving and at the same time energy and resources (eg water, Save electricity).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1097033 B1 [0001, 0007] - EP 1097033 B1 [0001, 0007]

Claims (7)

Eigenstabiles Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass in Langfasergranulate, hergestellt nach Verfahren gemäß EP 1097033 B1 chemisch, physikalisch und/oder biologisch wirksame Additive eingelagert und fixiert werden, wobei diese Langfasergranulate gebildet sind aus einer Fasermischung, deren eine Komponente thermoplastische Fasern sind und diese thermoplastischen Fasern nur am äußeren Rand verfestigt sind, während im Innern des Granulats unverfestigte, spiralförmig angeordnete Faserbündel vorliegen.Inherently stable filter material, characterized in that, in long-fiber granulates, prepared by processes in accordance EP 1097033 B1 chemically, physically and / or biologically active additives are stored and fixed, these long fiber granules are formed from a fiber mixture whose one component are thermoplastic fibers and these thermoplastic fibers are solidified only at the outer edge, while in the interior of the granules unconsolidated, spirally arranged fiber bundles available. Das eigenstabile Filtermaterial nach Anspruch 1 besteht aus einer Fasermischung, die thermoplastische Fasern enthält, vorzugsweise aus einer Fasermischung von Cellulosefasern und PP-Fasern.The intrinsically stable filter material according to claim 1 from a fiber blend containing thermoplastic fibers, preferably from a fiber blend of cellulosic fibers and PP fibers. Eigenstabiles Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserrückhaltevermögen in einem breiten Bereich von 10% bis 500% eingestellt werden kann.Self-stable filter material according to claim 1, characterized characterized in that the water retention capacity within a wide range of 10% to 500%. Das eigenstabile Filtermaterial nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Granulatkörper bevorzugte Durchmesser von 6–10 mm haben und in Längen von 10–30 mm geschnitten sind.The intrinsically stable filter material according to claim 1 characterized in that the granules preferred body Have diameters of 6-10 mm and in lengths of 10-30 mm are cut. Die Eigenschaften des eigenstabilen Filtermaterials nach Anspruch 1 wie Kapillargröße, Durchsatz, Wasserrückhaltevermögen, Absorption, Adsorption können durch Variation der Faserzusammensetzung, der Prozessparameter bei der Granulatherstellung, die Schnittlänge und/oder die verwendeten Additive in weiten Grenzen eingestellt werden.The properties of the intrinsically stable filter material according to claim 1 such as capillary size, throughput, Water retention, absorption, adsorption can by varying the fiber composition, the process parameters in granule production, the cutting length and / or the additives used are adjusted within wide limits. Das eigenstabile Filtermaterial nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass als Additive Aktivkohle oder Cyclodextrine zur Geruchs- und Schadstoffadsorption, antimikrobiell wirksame Substanzen wie Zink- und Silber oxid, photokatalytisch aktive Substanzen wie z. B. Titandioxid zur Zersetzung und Entfernung von Luftschadstoffen oder Eisenhydroxid zur Entschwefelung von Biogas eingesetzt werden.The intrinsically stable filter material according to claim 1 characterized in that as additives activated carbon or cyclodextrins for odor and pollutant adsorption, antimicrobial substances such Zinc and silver oxide, photocatalytically active substances such. As titanium dioxide for decomposition and removal of air pollutants or iron hydroxide can be used for the desulfurization of biogas. Das eigenstabile Filtermaterial nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass es als chemisch-biologisch wirksame Schüttung in Anlagen zur Abreinigung von Störkomponenten in Biogasen und Schadstoffen in der Abluft genutzt wird.The intrinsically stable filter material according to claim 1 characterized in that it is chemically-biologically active Batch in plants for the cleaning of interfering components used in biogases and pollutants in the exhaust air.
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