DE2403971C3

DE2403971C3 - Non-woven filter material for the filtration of small amounts of water for drinking water treatment

Info

Publication number: DE2403971C3
Application number: DE19742403971
Authority: DE
Inventors: Paul; Droesch Albert; Riehen Schmid (Schweiz); Ogden, Hubert Samuel, Dr, Los Angeles, Calif.; Probst, Reimer Ernest, Dr, Highland, Ind.; (V.St.A.)
Original assignee: Ghh Basel Ag, Basel (Schweiz)
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1978-01-26

Description

Die Erfindung betrifft ein vliesförmiges Filtermaterial für die Filtration von kleineren Mengen Wasser zur Trinkwasseraufbereitung, enthaltend ein Vlies von Grobfasern, dessen Poren durch ein Netz von Feinfasern überspannt sind, und Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche.The invention relates to a fleece-shaped filter material for the filtration of smaller amounts of water for Drinking water treatment, containing a fleece of coarse fibers, the pores of which are covered by a network of Fine fibers are spanned, and fabrics with a high to the highest specific surface area.

Für die Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser verschiedener Herkunft, z. B. Fluß-, Bach-, Seewasser, aufbereitetes und unaufbereitetes Trinkwasser usw., ist eine große Anzahl von Filtrier- und Klärmethoden bekannt. So etwa kann Flußwasser durch ein Sandschnellfilter von groben Partikeln getrennt werden und dann in einem natürlichen Kiesfilter (Grundwasseranreicherung) so weit 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 denFor cleaning liquids, in particular of water of various origins, e.g. B. river, stream, lake water, treated and untreated drinking water, etc., is a large number of filter and Clearance methods known. For example, river water can be separated from coarse particles by a sand filter and then cleaned in a natural gravel filter (groundwater enrichment) to such an extent that it is already drinkable. Likewise can through chemical pretreatment (precipitation) and subsequent filtration as well as disinfection of water almost of any kind are cleaned in such a way that they are suitable for the

S Genuß geeignet sind. Den zahlreichen Methoden der Großinengen wasserfilterung stehen jedoch keine geeigneten Verfahren und Geräte für die Kleinmengenwasserfilterung, z. B. für einen Haushalt, für ein Haus oder für ein kleineres Dorf, gegenüber. Dies ist dadurchS are suitable for enjoyment. However, the numerous methods of Großinengen water filtering are not suitable methods and devices for filtering small amounts of water, e.g. B. for a household, for a house or for a smaller village, opposite. This is because of it

ίο bedingt, daß bei der Reinigung kleiner Wassermengen der apparative Aufwand so groß wird, daß die Unkosten zu hoch werden.ίο requires that when cleaning small amounts of water the outlay on equipment becomes so great that the costs become too high.

Es sind zwar bereits Wasserfilter und Wasserreinigungsvorrichtungen für kleine Wassermengen bekannt,There are already water filters and water purification devices for small amounts of water known,

is aber diese vermögen nicht, aus Wasser, 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 enthalBut these are not able to get through from water dangerous bacteria and / or harmful chemicals are contaminated and / or have an unpleasant odor and / or taste, without eliminating the normally contained in uncontaminated water tenen, für die Gesundheit und Lebensfähigkeit wesentli chen Materialien sicher und wirtschaftlich reines Trinkwasser für Menschen und Haustiere herzustellen. Beispielsweise werden schädliche Bakterien in einem Medium, wie unbehandelte Aktivkohle, zwar zurückgeessential for health and viability materials to safely and economically produce pure drinking water for humans and pets. For example, harmful bacteria are indeed reduced in a medium such as untreated activated carbon halten, vermehren sich aber darin und können bereits gereinigtes Wasser wieder infizieren, wenn der Wasserbedarf mit Unterbrechungen auftritt.hold, but multiply in it and can already Re-infect purified water when the demand for water occurs intermittently.

Aus dem DT-Gbm 68 06 147 ist ein Vlies aus Filtermaterial bekanntgeworden, das aus einem grobenFrom the DT-Gbm 68 06 147 a fleece made of filter material has become known, which consists of a coarse Vlies (1, 2) besteht, bei dem Poren des groben Vlieses durch ein Netz von Feinfasern (6) überspannt sind und in das Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche eingelagert sind. Angaben über die Zusammensetzung der Faservliese fehlen vollständig, und esFleece (1, 2) consists in which the pores of the coarse fleece are spanned by a network of fine fibers (6) and in that substances with a high to the highest specific surface are stored. Information on the composition of the nonwovens is completely lacking, and it gibt keinerlei Hinweise dafür, woraus die Faservliese bestehen können.gives no indication of what the nonwovens can be made of.

In der US-PS 30 03 643 wird die Anordnung von Lagen, bestehend aus gröberem Filtermaterial und feinerem Filtermaterial, beschrieben.In US-PS 30 03 643 the arrangement of layers consisting of coarser filter material and finer filter material, described.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtermaterial zu schaffen für die Filtration von kleineren Mengen Wasser für die Trinkwasseraufbereitung.The present invention has for its object to provide a filter material for Filtration of small amounts of water for drinking water treatment.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

daß die Grobfasern Cellulosefasern sind, die Feinfasern säureaufbereitete Asbestfasern sind und der Stoff mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche Aktivkohle ist, wobei die Cellulosefasern, die Asbestfasern und die Aktivkohle durch die ganze Dicke des Filtermaterialsthat the coarse fibers are cellulose fibers, the fine fibers are acid-processed asbestos fibers and the fabric with high to highest specific surface area is activated carbon, whereby the cellulose fibers, the asbestos fibers and the Activated carbon through the entire thickness of the filter material statistisch verteilt sind und sich auf der Oberfläche der Cellulosefasern und/oder Asbestfasern und/oder Aktivkohle als in einer wasserunlöslichen Form vorliegende, bakterizide oder bakteriostatische Substanzen feinstverteiltes Silber oder Silberverbindungen, feinstverteil-are statistically distributed and located on the surface of the Cellulose fibers and / or asbestos fibers and / or activated carbon as present in a water-insoluble form, bactericidal or bacteriostatic substances finely divided silver or silver compounds, finely divided tes Kupfer oder Kupferverbindungen und/oder feinstverteiltes Mangan oder Manganverbindungen befinden. In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen des filzförmigen Filtermaterials dargestellt.tes copper or copper compounds and / or finely distributed manganese or manganese compounds. Various embodiments of the felt-shaped filter material are shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt ein Netzwerk von Grobfasern (1),Fig. 1 shows a network of coarse fibers (1),

schraffiert in Aufsicht;hatched in supervision;

F i g. 2 zeigt ebenfalls in Aufsicht, wie die Feinfasern (2) die Poren des Netzwerks überspannen und F i g. 3 ist ein Schnitt durch das Filtermaterial. In den Figuren bedeutet 1 die Grobfasern, 2 dieF i g. 2 also shows in a top view how the fine fibers (2) span the pores of the network and F i g. 3 is a section through the filter material. In the figures, 1 denotes the coarse fibers, 2 denotes the Feinfasern, 3 Aktivkohle und 4 die Ebene des Filtermaterials.Fine fibers, 3 activated carbon and 4 the plane of the Filter material.

Das erfindungsgemäße vliesförmige Filtermaterial vermag die verschiedensten Reinigungsprozesse gleich-The fleece-shaped filter material according to the invention is capable of a wide variety of cleaning processes at the same time.

zeitig auszuführen und erlaubt es somit, mit einem geringen Aufwand an Apparatur auszukommen, der sich im wesentlichen auf eine reine Einspannvorrichtung für das universelle, vliesförmige Filtermaterial beschränkt to be carried out in good time and thus makes it possible to manage with a small amount of equipment, the is essentially limited to a pure clamping device for the universal, fleece-shaped filter material

Die wesentlichen, vorteilhaften Eigenschaften des Filtermaterials gemäß der Erfindung sind:The essential, advantageous properties of the filter material according to the invention are:

(1) Zurückhalten von Grob- und Feinpartikeln, z. B. Bakterien, bis 0,4 μιη;(1) Retention of coarse and fine particles, e.g. B. bacteria, up to 0.4 μm;

(2) durch die Kombination von Grobfasern und Feinfasern wirkt das Filtermaterial gleichzeitig als grobes Vorfilter und als feines Nachfilter, wobei die Vorfilterwirkung eine Entlastung für die Feinfilterung darstellt Wenn man lediglich ein Filter entsprechender Feinheit verwendet, würde dieses viel zu schnell verstopft;(2) through the combination of coarse fibers and fine fibers, the filter material acts at the same time as a coarse pre-filter and as a fine post-filter, the pre-filter effect being a relief for the fine filtering.

(3) Adsorption von anorganischen und organischen Geruchs- und Geschmacksstoffen, z. B. freies Chlor, Chlorphenol usw.;(3) Adsorption of inorganic and organic smells and flavors, e.g. B. free chlorine, Chlorophenol, etc .;

(4) durch den Gehalt an bakteriziden oder Lakteriostatischen Substanzen wirkt das Filtermaterial selbst bakterizid oder zumindest bakteriostatisch.(4) by the content of bactericidal or lactiostatic Substances, the filter material itself has a bactericidal or at least bacteriostatic effect.

Als Grobfasern kommen Fasern mit einem Durchmesser von 0,005 bis 0,5 mm und einer Mindestlänge von I mm, im allgemeinen mit einer Höchstlänge von 50 mm, in Betracht, z. B. Fasern aus Naturcellulose und Fasern aus regenerierter Cellulose.The coarse fibers are fibers with a diameter of 0.005 to 0.5 mm and a minimum length of 1 mm, generally with a maximum length of 50 mm, into consideration, e.g. B. fibers made from natural cellulose and Regenerated cellulose fibers.

Als Feinfasern 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 Betracht.The fine fibers are fibers with a diameter of 0.00005 to 0.005 mm and a minimum length 1 mm, generally with a maximum length of 50 mm.

Die Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche sollen eine spezifische Oberfläche von mindestens 10m²/g haben. Geeignete Stoffe sind z.B. Aktivkohle (bis 1000 m²/g).The substances with a high to the highest specific surface should have a specific surface of at least 10m ² / g. Suitable substances are, for example, activated carbon (up to 1000 m ² / g).

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 Partikeln 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 der zu reinigenden Flüssigkeit unlösliche Metallverbindungen, vorzugsweise Silber oder Silberverbindungen, Kupfer oder Kupferverbindungen, Mangan oder Manganverbindungen usw., handeln. Infolge des Gehalts an bakteriziden oder bakteriostatischen Substanzen können auf dem vliesförmigen Filtermaterial keine Mikroorganismen wachsen oder sich vermehren.The bactericidal or bacteriostatic substances can be organic or inorganic and must be in be practically insoluble in the liquid to be cleaned. They can either be in insoluble, finely divided form Particles or in the form of a solution of a precursor, from which the substance is then applied to the surface of the fibers and / or the substances with a high to very high surface area precipitated or as a film by evaporation is deposited, are applied. It can e.g. B. around metals or in the liquid to be cleaned insoluble metal compounds, preferably silver or silver compounds, copper or copper compounds, Manganese or manganese compounds, etc., act. As a result of the content of bactericidal or bacteriostatic substances cannot grow microorganisms on the fleece-shaped filter material or multiply.

Das vliesförmige Filtermaterial gemäß der Erfindung kann z. B. enthalten:The nonwoven filter material according to the invention can, for. B. contain:

20 bis 80 kg, vorzugsweise 30 bis 40 kg, CeHulosefascm; 20 to 80 kg, preferably 30 to 40 kg, CeHulosefascm;

I bis 60 kg, vorzugsweise 30 bis 40 kg, Asbestfasern; I to 60 kg, preferably 30 to 40 kg, asbestos fibers;

10 bis 50 kg, vorzugsweise 25 bis 30 kg. Aktivkohle; 0,01 bis 6% feinstverteiltes Silber oder Silberverbindungen; 10 to 50 kg, preferably 25 to 30 kg. Activated carbon; 0.01 to 6% finely divided silver or silver compounds;

0,01 bis 5% feinstverteiltes Kupfer oder Kupferverbindungen; 0.01 to 5% finely divided copper or copper compounds;

0,01 bis 5% feinstverteiltes Mangan oder Manganverbindungen. 0.01 to 5% finely divided manganese or manganese compounds.

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 od. dgl. zerfasert werden, bis sie die gewünschte Feinheit haben. Die Abmessungen 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.The fibers can be crimped or drawn synthetic fibers, staple fibers, split fibers, etc. Asbestos fibers can be treated with acid and cleaned. The fibers (e.g. cellulose or asbestos fibers) can be fiberized by treatment in refiners or the like until they have the desired fineness. the Dimensions of the coarse and fine fibers and their proportions can be chosen so that the desired flow rate results. Appropriate values can easily be found through experiments be determined.

Zur Herstellung des vliesförmigen 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 Aktivkohle, zweckmäßig in Wasser aufgeschlämmt, zumischt. Der Aufschlämmung werden auch die bakteriziden oder bakteriostatischen 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 überführt werden.For the production of the fleece-shaped filter material In principle, the methods of paper and cardboard manufacture can be used. You can do that proceed that the coarse fibers are mixed with water and defibrated in a refiner, then the fine fibers, optionally slurried in water, added and again defibrated in a refiner and finally the Activated charcoal, suitably suspended in water, mixed in. The slurry will also be the bactericidal or bacteriostatic substances are added, in particulate form when they are finely divided State in water and the liquid to be cleaned are insoluble, or in the form of water-soluble Compounds which are then formed in a suitable manner in a film or insoluble in the liquid to be cleaned Precipitation on the fibers and / or substances with a high to the highest specific surface transferred will.

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 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.In order not to load the substances with high to very high specific surface area with ions, Preparation of the above slurry suitably in water, e.g. B. with cation and anion exchangers has been freed from ions. It is also advantageous to use the coarse and / or fine fibers z. B. with weak or To treat strong acids and then to wash them well to remove the ions they contain.

Es wird bevorzugt, die wie beschrieben hergestellte Aufschlämmung nach Absetzen durch Dekantieren vom größten Teil der Flüssigkeit zu befreien. Der so erhaltene Brei wird z. B. auf einem Absaugband, wie es in Papier- und Filzmaschinen verwendet wird, gegebenenfalls unter Wärmezufuhr, in ein endloses Band übergeführt. Aus diesem vliesförmigen Filtermaterial können dann Filterscheiben der gewünschten Größe hergestellt werden, die z. B. eine Dicke von 2 bis 10 mm haben können.It is preferred that the slurry prepared as described after settling by decanting the to free most of the liquid. The slurry thus obtained is z. B. on a suction belt like it is used in paper and felting machines, if necessary with the supply of heat, into an endless belt convicted. Filter disks of the desired size can then be made from this fleece-shaped filter material are produced, the z. B. can have a thickness of 2 to 10 mm.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vliesförmiges Filtermaterial für die Filtration von kleineren Mengen Wasser zur Trinkwasseraufbereitung, enthaltend ein Vlies von Grobfasern, dessen Poren durch ein Netz von Feinfasern überspannt sind, und Stoffe mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobfasern (1) Cellulosefasern sind, die Feinfasern (2) säureaufbereitete Asbestfasern sind und der Stoff mit hoher bis höchster spezifischer Oberfläche (3) Aktivkohle ist, wobei die Cellulosefasern, die Asbestfasern und die Aktivkohle durch die ganze Dicke des Filtermaterials statistisch verteilt sind und sich auf der Oberfläche der Cellulosefasern (1) und/oder Asbestfasern (2) und/oder Akiivkohle (3) als in einer wasserunlöslichen Form vorliegende bakterizide oder bakteriostatische Substanzen feinstverteiltes Silber oder Silberverbindungen, feinstverteiltes Kupfer oder Kupferverbindungen und/oder feinstverteiltes Mangan oder Manganverbindungen befinden.1. Non-woven filter material for the filtration of small amounts of water for drinking water treatment, containing a non-woven of coarse fibers, whose pores are spanned by a network of fine fibers, and fabrics with high to highest specific surface, characterized in that the coarse fibers (1) are cellulose fibers are, the fine fibers (2) are acid-processed asbestos fibers and the substance with high to highest Specific surface area (3) is activated carbon, whereby the cellulose fibers, the asbestos fibers and the activated carbon are randomly distributed through the entire thickness of the filter material and are located on the surface of the Cellulose fibers (1) and / or asbestos fibers (2) and / or activated carbon (3) as bactericidal or bacteriostatic substances in a water-insoluble form, finely divided silver or Silver compounds, finely divided copper or copper compounds and / or finely divided manganese or manganese compounds are located.

2. Vliesförmiges Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es2. Nonwoven filter material according to claim 1, characterized in that it

20 bis 80 kg, vorzugsweise 30 bis 40 kg, Cellulosefasern,20 to 80 kg, preferably 30 to 40 kg, cellulose fibers,

1 bis 60 kg, vorzugsweise 30 bis 40 kg, Asbestfasern,1 to 60 kg, preferably 30 to 40 kg, asbestos fibers,

10 bis 50 kg, vorzugsweise 25 bis 30 kg, Aktivkohle,10 to 50 kg, preferably 25 to 30 kg, activated carbon,

0,01 bis 6% feinstverteiltes Silber oder Silberbindungen,0.01 to 6% finely divided silver or silver bonds,

0,01 bis 5% feinstverteiltes Kupfer oder Kupferverbindungen,0.01 to 5% finely divided copper or copper compounds,

0,01 bis 5% feinstverteiltes Mangan oder Manganverbindungen enthält.0.01 to 5% finely divided manganese or manganese compounds contains.

3. Vliesförmiges Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulosefasern einen Durchmesser von 0,005 bis 0,5 mm und eine Mindestlänge von 1 mm haben.3. Nonwoven filter material according to claim 1 or 2, characterized in that the cellulose fibers have a diameter of 0.005 to 0.5 mm and have a minimum length of 1 mm.

4. Vliesförmiges Filtermateria! nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Asbestfasern einen Durchmesser von 0,00005 bis 0,005 mm und eine Mindestlänge von 1 mm haben.4. Non-woven filter material! according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Asbestos fibers have a diameter of 0.00005 to 0.005 mm and a minimum length of 1 mm.

5. Vliesförmiges Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle eine spezifische Oberfläche von bis zu 1000 m²/g hat.5. Non-woven filter material according to one of claims 1 to 4, characterized in that the activated carbon has a specific surface area of up to 1000 m ² / g.