DE2403971A1

DE2403971A1 - Filzfoermiges filtermaterial zur reinigung von fluessigkeiten, insbesondere von wasser

Info

Publication number: DE2403971A1
Application number: DE2403971A
Authority: DE
Inventors: Albert Droesch; Hubert Samuel Dr Ogden; Reimer Ernest Probst; Paul Schmid
Original assignee: GHH Basel AG
Current assignee: GHH Basel AG
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1974-08-15
Also published as: IL44048A0; IT1004832B; ES422819A1; FR2216377B1; JPS49106978A; CH556681A; NL7400993A; BR7400656D0; BE810347A; IN140225B; AU6488774A; DE2403971B2; ZA74394B; FR2216377A1; IL44048A

Description

FilzfÖrmiges Filtermaterial zur Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser

Die Erfindung bezieht sich auf ein filzförmiges Filtermaterial zur Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Für die Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von V/asser verschiedener Herkunft, z.B. Fluss-, Bach-, Seewasser, aufbereitetes und unaufbereitetes Trinkwasser etc., Rind eine grossp Anzahl von Filtrier- und Klarme-

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thoden bekannt. So etwa kann Flusswasser durch ein Sand- · schnellfilter von groben Partikeln getrennt v/erden und dann in einem natürlichen Kiesfilter (Grundwasseranreicherung) soweit nachgereinigt werden, dass es bereits trinkbar ist. Ebenso können durch chemische Vorbehandlungen (Ausfällen) und anschliessende Filtration, sowie Entkeimung Wässer nahezu beliebiger Art so gereinigt werden, dass sie für den Genuss geeignet sind. Den zahlreichen Methoden der Grossmengenwasserfilterung stehen jedoch keine geeigneten Verfahren und Geräte für die Kleinrnengenv/asserfilterung, z.B. für einen Haushalt, für ein Haus oder für ein kleines Dorf, gegenüber. Dies ist dadurch bedingt, dass bei der Reinigung kleiner Wassermengen der apparative Aufwand so gross wird, dass die Unkosten zu hoch werden.

Es sind zwar bereits Wasserfilter und Wasserreinigungsvorrichtungen für kleine Wassermengen bekannt, aber diese vermögen nicht, aus V/asser, das durch gefährliche Bakterien und/oder schädliche Chemikalien verunreinigt ist und/oder einen unangenehmen Geruch und/oder Geschmack hat, ohne Beseitigung der normalerweise in nicht verunreinigtem Wasser enthaltenen, für die Gesundheit und Lebensfähigkeit wesentlichen Mineralien sicher und wirtschaftlich reines Trinkwasser für Menschen und Haustiere herzustellen. Beispielsweise werden schädliche Bakterien in

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einem Medium wie unbehandelte Aktivkohle zwar zurückgehalten, vermehren sich aber darin und können bereits gereinigtes Wasser wieder infizieren, wenn der Wasserbedarf nur mit Unterbrechungen auftritt.

Das filzförmige Filtermaterial gernäss der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein grobes Vlies aus Grobfasern, dessen Poren durch ein Netz von Feinfasern überspannt sind und in das Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche eingelagert sind, wobei sich auf der Oberfläche der Fasern und/oder der Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche bakterizide oder bakteriostatische Substanzen in einer in der zu reinigenden Flüssigkeit, insbesondere in Wasser, unlöslichen Form befinden.

In der beiliegenden Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen des filzförmigen Filtermaterials gemäss der Erfindung in verschiedenem Massstab dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch das Filtermaterial 48 fach vergrössert. Das Wasser strömt von unten nach oben durch das Filtermaterial.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Filtermaterial 2*10 fach vergrössert. Das Wasser strömt ebenfalls von unten nach oben durch das Filtermaterial.

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Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Filtermaterial 2400 fach vergrössert. Man erkennt deutlich das Netz von feinen Asbestfasern über den groben Cellulosefasern.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch das Filtermaterial 2400 fach vergrössert. Das Wasser strömt von unten nach oben durch das Filtermaterial. Man erkennt auch hier das Netz von feinen Asbestfasern über den groben Cellulosefasern.

Das filzförmige Filtermaterial gemäss der Erfindung vermag die verschiedensten Reinigungsprozesse gleichzeitig auszuführen und erlaubt es somit, mit einem minimen Aufwand an Apparatur auszukommen, der sich im wesentlichen auf eine reine Einspannvorrichtung für das universelle filzförmige Filtermaterial beschränkt.

Die wesentlichen vorteilhaften Eigenschaften des Filtermaterials gemäss der Erfindung sind:

1) Rückhaltung von Grob- und Feinpartikeln, z.B. Bakterien, bis 0,4 Jim.

2) Durch die Kombination von Grobfasern und Feinfasern

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wirkt das Filtermaterial gleichzeitig als grobes Vorfilter und als feines Nachfilter, wobei die Vorfilterwirkung eine Entlastung für die Peinfilterung darstellt. Wenn man lediglich ein Filter entsprechender Feinheit verwendet, würde dieses viel zu schnell verstopft.

3) Adsorption von anorganischen"und organischen Geruchsund Geschmacksstoffen, z.B. freies Chlor, Chlorphenol etc.

4) Durch den Gehalt an bakteriziden oder bakteriostatischen Substanzen wirkt das Filtermaterial selbst bakterizid oder zumindest bakteriostatisch.

Als Grobfasern kommen Fasern mit einem Durchmesser von 0,005 bis 0,5 mm und einer Mindestlänge von 1 mm, im allgemeinen mit einer Höchstlänge von 50 mm, in Betracht, z.B. Naturcellulose, Fasern aus regenerierter Cellulose, Fasern aus natürlichen oder synthetischen Polyamiden, Acrylfasern, Polyesterfasern, Polyvinylehloridfasern, Polyurethanfasern, Polyolefinfasern usw. z.B. eignen sich Baumwoll-, Flachs-, Hanf-, Jute-, Ramie- und Kokos- ' fasern, Wolle, Ziegen-, Kalbs-, Kuh- und Rosshaare, Nylonfasern, Polyäthylenterephthalatfasern, Polypropylenfasern, Polystyrolfasern, wie sie für textile Zwecke verwendet werden, sowie zur Papierherstellung dienende Zellstoff-Fasern, z.B. solche aus Nadel- oder Laubholz, Getreidestroh,

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Gräsern und mazerierten Lumpen, die gegebenenfalls auf die richtige Länge zerschnitten werden.

Als Peinfasern kommen Fasern mit einem Durchmesser von 0,00005 bis 0,005 mm und einer Mindestlänge von 1 mm, im allgemeinen mit einer Höchstlänge von 50 mm, in Frage, z.B. Fasern aus den für die Grobfasern genannten Materialien, Glasfasern (Glasseide, Beta), Whiskers (fadenförmige Einkristalle), Asbest, künstliche Mineralfasern, v/ie Schlak- kenfasern, Gesteinsfasern (Steinwolle), Quarzfasern und dgl.

Die Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer

Oberfläche sollen eine spezifische Oberfläche von minde-

o
stens 10 m /g haben. Geeignete Stoffe sind z.B. Kieselgel (bis zu 800 m /g), Bleicherden, gegebenenfalls präpariertes oder oberflächenbeschichtetes Kieselgur, Aktivkohle (bis 1000 m /g), aktiviertes Aluminiümoxyd, Zeolithe usw.

Die bakteriziden oder bakteriostatischen Substanzen können organisch oder anorganisch sein und müssen in der zu reinigenden Flüssigkeit praktisch unlöslich sein. Sie können entweder in Form unlöslicher feinverteilter Partikel oder in Form einer Lösung einer Vorstufe, aus der die Substanz dann auf der Oberfläche der Fasern und/oder der Substanzen mit hoher bis höchster Oberfläche ausgefällt oder durch Verdunsten als Film abgeschieden wird, aufgebracht werden. Es kann sich z.B. um Metalle oder in

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der zu reinigenden Flüssigkeit unlösliche Metallverbindungen, vorzugsweise Silber oder Silberverbindungen, Kupfer oder Kupferverbindungen, Mangan oder Manganverbindungen usw_v handeln. Infolge des Gehaltes an bakteriziden oder bakteriostatischen Substanzen können auf dem filzformigen Filtermaterial keine Mikroorganismen wachsen und sich vermehren.

Das filzförmige Filtermaterial gemäss der Erfindung kann z.B. enthalten:

20 bis 80 kg, vorzugsweise 30 bis 4o kg Grobfasern 1 bis 60 kg, vorzugsweise 30 bis 4o kg Feinfasern 10 bis 50 kg, vorzugsweise 25 bis 30 kg Substanzen mit

hoher bis höchster spezifischer Oberfläche 0,01 bis 6 % feinstverteiltes Silber oder Silberverbindungen

0,01 bis 5 % feinstverteiltes Kupfer oder Kupferverbindungen

0,01 bis 5 f° feinstverteiltes Mangan oder Manganverbindungen.

Die Fasern können gekräuselte oder verstreckte Kunstfasern, Stapelfasern, Spaltfasern usw. sein.· Asbestfasern können mit Säure behandelt und gereinigt werden. Die Fasern (z.B. Cellulose- oder Asbestfasern) können durch Behandlung in Refinern oder dgl. zerfasert werden, bis sie die gewünschte Feinheit haben. Die Abmessungen

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der Grob- und Feinfasern und ihre Mengenverhältnisse können so gewählt werden, dass sich die gewünschte Durchflussgeschwindigkeit ergibt. Geeignete Werte können leicht durch Versuche ermittelt werden..

Zur Herstellung des filzförmigen Filtermaterials können im Prinzip die Methoden der Papier- und Pappenfabrikation angewandt werden. Man kann so vorgehen, dass man die Grobfasern mit Wasser mischt und in einem Refiner zerfasert, dann die Feinfasern, gegebenenfalls in Wasser aufgeschlämmt, zusetzt und nochmals in einem Refiner zerfasert und schliesslich die Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche, zweckmässig in Wasser aufgeschlämmt, zumischt. Der Aufschlämmung werden auch die bakteriziden oder bakteriostatisehen Substanzen zugesetzt, und zwar partikelförmig, wenn sie in feinverteiltem Zustand in Wasser und der zu reinigenden Flüssigkeit unlöslich sind, oder in Form wasserlöslicher Verbindungen, die dann auf geeignete Weise in einen in der zu reinigenden Flüssigkeit unlöslichen Film oder Niederschlag auf den Fasern und/oder Stoffen mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche übergeführt werden.

Um die Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche nicht mit Ionen zu beladen, erfolgt die Herstellung der obigen Aufschlämmung zweckmässig in Wasser, das z.B. mit Kationen- und Anionenaustauschern von Ionen

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befreit wurde. Ferner ist es vorteilhaft, die Grob- und/ oder Feinfasern z.B. mit schwachen oder starken Säuren zu behandeln und danach gut auszuwaschen, um die darin enthaltenen Ionen zu entfernen.

Es wird bevorzugt, die wie beschrieben hergestellte Aufschlämmung nach Absetzen durch Dekantieren vom grossten Teil der Flüssigkeit zu befreien. Der so erhaltene Brei wird z.B. auf eiiem Absaugband, wie es in Papier- und Filzmaschinen verwendet wird, gegebenenfalls unter Wärmezufuhr in ein endloses Band übergeführt. Aus diesem filzförmigen Filtermaterial können dann Filterscheiben der gewünschten Grosse hergestellt werden, die z.B. eine Dicke von 2 bis 10 mm haben können.

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Claims

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Patentansprüche

( I)J Filzförmiges Filtermaterial zur Reinigung von Flüssigkeiten, · insbesondere von V/asser, gekennzeichnet durch ein grobes Vlies aus Grobfasern, dessen Poren durch ein Netz von Feinfasern überspannt sind und in das Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche eingelagert sind, wobei sich auf der Oberfläche der Fasern und/oder der Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche bakterizide oder bakteriostatische Substanzen in einer in der zu reinigenden Flüssigkeit, insbesondere in Wasser, unlöslichen Form befinden.
2) Fllzförmiges Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfasern Fasern mit einem Durchmesser von 0,005 bis 0,5 rnrn und einer Mindestlänge von 1 mm, im allgemeinen mit einer Höchstlänge von 50 mm, sind, z.B. Naturcellulose, Fasern aus regenerierter Cellulose, Fasern aus natürlichen oder synthetischen Polyamiden, Acrylfasern, Polyesterfasern, Polyvinylchloridfasern_; Polyurethanfasern, Polyolefinfasern usw.. wie Baumwoll-, Flachs-, Hanf-, Jute-, Ramie- und Kokosfasern, Wolle, Ziegen-, Kalbs-, Kuh- und Rosshaare, Nylonfasern, Polyäthylenterephthalatfasern, Polypropylenfasern, Polystyrolfasern, wie sie für textile Zwecke verwendet werden, sowie zur Papierherstellung dienende Zellstoff-Fasern, z.B. solche aus Nadel- oder Laubholz, Getreidestrohj

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Gräsern und mazerierten Lumpen, die gegebenenfalls auf die richtige Länge zerschnitten v/erden.
3) Filzförmiges Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfasern Fasern mit einem Durchmesser von 0,00005 bis 0,005 mm uiü einer Mindestlänge von 1 mm, im allgemeinen mit einer Höchstlänge von 50 mm, sind, z.B. Naturcellulose, Fasern aus regenerierter Cellulose, Fasern aus natürlichen oder synthetischen Polyamiden, Acrylfasern, Polyesterfasern, Polyvinylchloridfasern, Polyurethanfasern, PoIyolefinfasern, Glasfasern, wie Glasseide und Beta, Whiskers (fadenförmige Einkristalle), Asbest, künstliche Mineralfasern, wie Schlackenfaserη, Gesteinsfasern, z.B. Steinwolle, Quarzfasern und dgl.
4) Filzförmiges Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche

eine spezifische Oberfläche von mindestens 10m /g haben,

wie beispielsweise Kieselgel (bis zu 800 m /g), Bleicherden, gegebenenfalls präpariertes oder oberfIachenbeschich-

tetes Kieselgur, Aktivkohle (bis 1000 m /g), aktiviertes Aluminiumoxyd, Zeolithe usw.
5)· Filzförmiges Filtermaterial nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bakteriziden oder bakteriostatischen Substanzen feinstver-

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teilte Metalle oder Metallverbindungen sind, vorzugsweise Silber oder Silberverbindungen, Kupfer oder Kupferverbindungen oder Mangan oder Manganverbindungen.
6) Verfahren zur Herstellung eines filzförrnigen Filtermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, dass man die Grobfasern mit V/asser mischt und vorzugsweise in einem Refiner zerfasert, dann die Peinfasern, gegebenenfalls in Wasser aufgeschlämmt, zusetzt und vorzugsweise nochmals in einem Refiner zerfasert und schliesslich die Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche, zweckmässig In V/asser aufgeschlätnmt, zumischt, der Aufschlämmung die bakteriziden oder bakteriostatischen Substanzen zusetzt, und zwar partikelförmig, wenn sie in feinverteiltem Zustand in Wasser und der zu reinigenden Flüssigkeit unlöslich sind, oder in Form wasserlöslicher Verbindungen, die dann auf geeignete Weise in einen in der zu reinigenden Flüssigkeit unlöslichen Film oder Niederschlag auf den Fasern und/oder Stoffen mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche übergeführt werden, die so hergestellte Aufschlämmung vorzugsvieise nach Absetzen durch Dekantieren vom grössten Teil der Flüssigkeit befreit und den so erhaltenen Brei z.B. auf einem Absaugband, wie es in Papier- und Piizmaschinen verwendet wird, gegebenenfalls unter Wärmezufuhr, in ein endloses Band überführt.

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7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung der Aufschlämmung entionisiertes Wasser verwendet, z.B. mit Kationenaustauschern und Anionenaustauschern behandeltes Wasser.

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