DE2226912A1 - Verfahren und einrichtung zur desodorierung, entgiftung und sterilisierung von luft - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Desodorierung. -iftung und 6terilisierung von Luft Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Desodorierung, Entgiftung und Sterilisierung von Luft, bei dem die zu reinigende Luft einem Oxydationsprozeß zur Oxydation der zu entfernenden Beimengungen ausgesetzt wird unter Einsatz von Katalysatoren.
• Durch chemische Vorgänge entstehen bei verschiedenen Herstellungsprozessen Beimengungen in der Abluft von Fabrikationsanlagen, welche die Umwelt durch üblen Geruch belästigen. Bisweilen sind dieser Abluft auch giftige oder krebserzeugende Sohlenwasserstoffe beigemengt, die zum Schutz der in der Nähe der Anlage arbeitenden und wohnenden Menschen unschädlich gemacht werden müssen, bevor die Abluft in die Atmosphäre entlassen wird.
• Auch bei Klimaanlagen in Hotel besteht die Möglichkeit, daß in der Küche entstehende Geruchsstoffe mit der Umluft der Klimaanlage in die Hotelzinunet gelangen und die Gäste belästigen.
• Von besonderer Wichtigkeit ist aber die Sterilisierung der Luft in Klimaanlagen von Krankenhäusern. Es ist vorgekommen, daß Krankheiten erzeugende Bakterien und Viren durch die Luft der Klimaanlage verschleppt wurden, so daß Infektionskrankheiten innerhalb des Krankenhauses von Krankenzimmer zu Krankenzimmer verbreitet wurden.
• Im Sinne des Umweltschutzes ist es deshalb notwendig, die Abluft von bestimmten Herstellungsprozessen und Klimaanlagen von den lästigen und gefährlichen Deimengungen zu reinigen.
• Nach dem derzeitigen Stand der Technik versucht man,durch Waschen der Luft mit Wasser oder auch durch Filter diese Beimengungen zu entfernen. Es ist weiterhin bekannt, durch kurzweilige elektromagnetische Strahlung oder mit Hilfe von Ozon Krankheitskeime abzutöten. Dabei hat sich aber gezeigt, daß die Beimengungen zum großen Teil gas- und dampfförmig sind, also durch Waschen und Filtern nicht. oder nur schwer abgetrennt werden können und die Behandlung mit Strahlung oder Ozon relativ aufwendig und in der Wirkung auch nicht ganz sicher ist. Bei der Verschmutzung der Luft durch Bakterien und Viren besteht auch die Gefahr, das diese Mikroorganismen wegen ihrer Kleinheit nicht durch Filter ausgeschieden werden und auch beim Waschen der Luft mit Wasser zum großen Teil innerhalb der Luftbläschen weitertransportiert werden.
• Man hat auch Versuche gemacht, die Beimengungen durch Verbrennung, d. h., durch Oxydation zu beseitigen. Dies ist nur möglich mit einem reaktionsfähigen Sauerstoff, z. B. in atomarem Zustand.
• Dabei erscheint die Möglichkeit, atomaren Sauerstoff auf thermischem Wege au erzeugen, nicht gegeben, da dazu sehr hohe Temperaturen gebraucht werden. Um mit geringeren Temperaturen aus zur kommen, hat man versucht, Wasserstoff-Katalysatoren einzusetzen, die die Eigenschaft haben, von den in der Luft enthaltenen störenden Beimengungen atomaren Wasserstoff abzutrennen, der bereits bei relativ niedrigen Temperaturen, d. h., von etwa 400 C, die eigenschaft hat, mit molekularem Sauerstoff zu reagieren und dabei teilweise atomaren Sauerstoff freizusetzen. Solche Wasserstoff-Katalysatoren sind beispielsweise Platin, Wolfram-Karbid und andere spezifische Metallverbindungen. Die Resultate der mit solchen Wasserstoff-Katalysator arbeitenden Anlagen waren aber unbefriedigend.
• Gemäß' dem Stand der Technik wird in anderen Fäll<'n mit Spezial-Katalysatoren die Desodorierung der Luft dadurch bewir-, daß die Geruchsstoffe in zwei Teile gespalten werden, daß die Teile zwar erhalten bleiben, aber keine Belästigungen und Gefährdungen mehr ausüben. Dieses Verfahren hat den nachteil, daß es nur für spezifische Stoffe voll wirksam ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und ein einfaches Verfahren sowie die dazugehörende Binrichtung zur Desodorierung, Entgiftung und Sterilisierung von Luft vorzuschlagen. Dabei soll auch hinsichtlich der Funktionsgüte des Verfahrens und der Einrichtung ein Optimum erzielt werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgeiuäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff Sauerstoff-Katalysatoren angewendet werden, die aus dem normalen molekularen Luft-Sauerstoff atomaren Sauerstoff freisetzen, der die Beimengungen der zu reinigenden Luft oxydiert.
• In der Atemluft ist mehr als 20 z Sauerstoff enthalten. Dieser in molekularem Zustand vorliegende Sauerstoff ist indessen, wie bereits erwähnt, nicht imstande, bei niedrigen Temperaturen Kohlenwasserstoffe, Bakterien und Viren zu oxydieren. Die Sauerstoffatonie sind paarweise zu Ilolekülen gebunden, deren gemeinsame äußere lektronenschale eine edelgasähnliche Konfiguration aufweist, so daß molekularer Sauerstoff bei Raumtemperaturen nur eine geringe Reigung besitzt, kohlenwasserstoffe zu oxydieren.
• bei Zimmertemperatur ist die hArmeunruhe uer Moleküle noch zu gering, so daß durch aie Stöße dieser Wänneunruhe allein die olekülbindungen nicht zu einem hinreichenden T£il aufgebrochen werden können. Es müssen bei Raumter.lperatur besondere Mittel angewendet werden, die molekularen Bindungen aufzuspalten und atomaren Sauerstoff zu gewinnen, der befähigt ist, eine besonders aggressive wirkung auf Kohlenwasserstoffe, bakterien und Viren auszuüben.
• Lin weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß als Sauerstoff-Katalysator metallorganische Verbindungen, wie Phtalozyanine und Porphyrine, verwendet werden. Diese bereits bei Raumtemperaturen wirksamen Sauerstoff-Katalysatoren sind organische Ysomplexverbindungen metallorganischer Art. Sie wurden zunächst bei Brennstoffzellen eingesetzt, erwiesen sich jedoch bei den vergleichsweise hohen Beanspruchungen der negativen Elektrode einer Brennstoffzelle nicht als unbedingt stabil. Die Erfindung liegt hierbei u. a. in der Erkenntnis, daß bei der Desodorierung, entgiftung und Sterilisierung der Abluft keine besonderen Beanspruchungen vorliegen, so daß hier solche Katalysatoren mit Erfolg über beliebig lange Zeit eingesetzt werden können.
• Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als Sauerstoff-Katalysatoren auch feste anorganische Stoffe benutzt werden. Die Erfindung macht hier vor allem von rva-.stein Gebrauch, es kann aber auch kolloidales Silber benutzt werden, das in die Oberfläche eines aus Kieselfflur o- vr Aktivkohle bestehenden Trägers eingebracht wird. Wichtig ist, daß diese Feststoffe im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine große Oberfläche aufweisen. Im Zusammenhang mit der Verwendung von kolloidalem Silber muß durch entsprechende Vorlagen dafür gesorgt werden, daß Katalysatorgifte, insbesondere Schwefel, zuvor entfernt werden.
• Die erfindungsgemäß verwendeten festen Sauerstoff-Katalysatoren mit großer Oberfläche erlauben es auch bei normalen Raumtemperaturen,die Bindung der Sauerstoff-Moleküle stark tu lockern und Sauerstoffatome zu gewinnen.
• Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden konstruktive Maßnahmen durchgeführt, die es gewährleisten, daß die zu behandelnde Luft möglichst gut mit dem Sauerstoff-Katalysator in Berührung kommt.
• Ein Merkmal der Erfindung ist in diesem Zusamatenhang, daß als Sauerstoff-Katalysator pulverförmige Katalysatoren verwendet und mit Hilfe eines Luftstromes aufgewirbelt werden.
• Weiter besteht in diesem Zusammenhang die öglichkeit, daß atomarer Sauerstoff in einem getrennten Reaktor mit Hilfe staubfreier Luft erzeugt wird und daß dieser Kit atomarem Sauerstoff versehene Luftstrom in den zu reinigenden Luftstrom eingebracht wird.
• Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann aus einem Rohr bestehen, das zur Durchleitung der zu reinigenden Luft und zur Aufnahme des Sauerstoff-Katalysators bestimmt ist. Erfindungsgemäß kann dieses Rohr so ausgebildet sein, daß in axialen Abständen durchlässige Katalysatorträger angeordnet sind.
• Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß bei der Einrichtung die Katalysatorträger als Lochbleche oder Siebe ausgebildet sind, auf denen der in Form eines Granulat ausgeführte Katalysator liegt. In diesem Zusammenhang ist es besonders ein fach das Katalysator-Granulat lose auf den Lochblechen bzw. Sieben aufliegen zu lassen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren samt Einrichtung wird nunmehr anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele naher erläutert.
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Einrichtung gemäß der Erfindung, die aus einem Rohr mit darin eingesetzten Lochblechen oder Sieben als Katalysatorträger besteht.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführung der erfindung, bei der in einert gesonderten Reaktor atomarer Sauerstoff erzeugt und dann in das Rohr eingeführt wird, in den, die zu reinigende Luft strom.
• In Fig. 1 besteht der Reaktor zur Oxydation von Kohlenwasserstoffen, bakterien und Viren bei Raumtemperatur aus einem Rohr lw das vo der zu reinigenden Luft Ld gemäß den dargestellten Pfeilen öurchströmt wird. In diesem Rohr sind etwa senkrecht zur Längsachse Lochbleche bzw. Siebe 2 vorgesehen, die das Katalysator-Granulat 3 tragen. Die Lochbleche bzw. Siebe 2 weisen Öffnungen 4 auf, die kleiner sind als die Korngröße des Katalysator-Granulats (die bis zu etwa 1 mm betragen kann). Der das Rohr 1 durchstreuende Luftstrom verwirbelt nun das Granulat 3 und es entsteht eine sehr vollkommene Durchmischung der Luft mit dem Katalysator.
• Dadurch wird atomarer Sauerstoff erzeugt, der die in der Luft mitgeführten Teilchen von Kohlenwasserstoff, Bakterien und Viren oxydiert, d. h., zu Kohlendioxyd und Wasser verbrennt.
• In der Fig. 2 ist eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt. hier ist außer dem Rohr 10, das von der zu.reinigenden Luft L3 durchströmt wird, i Reaktorrohr 5 vorgesehen, das zur Lrzeugung von atomaren Sauerstoff von einem Reinluftstrom L2 durchströmt wird. Dieser Reinluftstrom L2 wird angereichert mit atomarem Sauerstoff über die Leitung 9 in das Rohr 10 eingeleitet und dort zur Reaktion mit dem zu reinigenden Luftstrom L3 gebracht. Dabei ist der Aufbau des Reaktorrohres 5 ähnlich wie dar des Rohres 10, Q. h., es sind Lochbleche bzw. Siebe 6 vorgesehen, die das Katalysator-Granulat 3 tragen und öffnungen 4 zuni Durchtritt des Luftstromes L2 aufweisen. ben gleichen Aufbau zeigt im Prinzip die Linrichtung in dem Rohr 10, wo ebenfalls Lochblech oder Siebe 7 bzw. 8 etwa senkrecht zur Rohrlängsachse in dem Rohr angeordnet sind, um das Katalysator-Granulat 3 zu tragen. Siebe bzw. Lochbleche weisen oeffnungen 4 zum durchtritt der zu reinigenden Luft L3 auf. Das Lochblech bzw. Sieb 7 ist vor dem Eintritt des mit atomarem Sauerstoff angereicherten Luftstromes L2 angeordnet, die Siebe bzw. L9chbleche 8 in Strömungsrichtung gesehen danach. Die Anordnung nach Fig. 2 ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die zu behandelnde Luft Staub ittit sich führt und die Gefahr besteht, daß sich das Rohr 10 bei Anordnung zu vieler Katalysatorstufen zusetzt.
• Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wurde die Anzahl der Katalysator-Stufen nur beispielsweise gewählt. Sie kann den jeweiligen betrieblichen Erfordernissen angepaßt werden. Im Ubrigen müssen alle in den Figuren dargestellten Bauteile, nämlich Rohre unä Lochbleche bzw. Siebe, aus nicht oxydierbarem Material bestehen, z. B. die Rohre aus Glas, Quarz oder Sinterkorund, die Lochbleche bzw. Siebe aus Silber, Titan oder ähnlichem.

Claims (12)

Patentansprtlche

1. Verfahren zur Desodorierung, Entgiftung und Sterilisierung von Luft, bei dein die zu reinigende Luft einem Oxydationsprozeß zur Oxydation der zu entfernenden Ueimengungen ausgesetzt wird unter Einsatz von Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet daß Sauerstoff-Katalysatoren angewendet werden, die aus dem normalen molekularen Luftsauerstoff atomaren Sauerstoff freisetzen, der die Beimengungen der zu reinigenden Luft oxydiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstof f-Katalysator metallorganische Verbindungen, wie Phtalozyanine und Porphyrine, verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoff-Katalysator feste organische Stoffe benutzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoff-Katalysator Braunstein benutzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoff-Katalysator in die Oberfläche eine. aus T~iese'rlr oder Aktivkohle bestehenden Trägers eingebrachte. kolloidales Silber benutzt wird.

6. Verfahren nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoff-Katalysator pulverfönnige Katalysatoren verwendet und mit Hilfe eines Luftstrontes aufgewirbelt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß atomarer Sauerstoff in einem getrennten Reaktor mit Hilfe staubfreier Luft erzeugt wird und daß dieser mit atomarem Sauerstoff versehene Luftstrom in den zu reinigenden Luftstrom eingebracht wird.

8. Linrichtung air Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus einem Rohr zur Durchleitung der zu reinigenden Luft, das auch zur Aufnahme des Sauerstoff-Katalysators dient, dadurch gekennzeichnet, daß in axialen Abständen in dem Rohr (1, 10) durchlässige Katalysatorträger (2, 7, 8) angeordnet sind.

i. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der das Rohr senkrecht oder schräg angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorträger als Lochbleche oder Siebe (2, 7, 8-) ausgebildet sind, auf dem der als Granulat (3) ausgebildete Katalysator liegt.

lt>. einrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysator-Granulat (3) lose auf den Lochblechen bzw. Sieben (2, 7, 8) aufliegt.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 8 - 10, dadurch gckennzeichnet, daß ein zusätzliches Reaktorrohr (5) vorgesehen ist, in dem ein Luftstrom (L2) mit atomarem Sauerstoff angereichert wird, der über eine Leitung (9) dem zu reinigenden Luftstrom (3) zugeführt wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß etwa senkrecht zur Längsachse des Reaktorrohres (5) Lochbleche bzw. Siebe (6) zur Aufnahme des Katalysator-Granulates (3) vorgesehen sind0