DE2537090C3 - Verfahren zum Entfernen von Ozonverunreinigungen aus Luft oder Abluft - Google Patents
Verfahren zum Entfernen von Ozonverunreinigungen aus Luft oder AbluftInfo
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
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Description
15
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Ozonverunreinigungen aus Luft oder Abluft mit
einer relativen Luftfeuchtigkeit bis zu 90%, bei dem die Luft oder Abluft zur katalytischen Spaltung des Ozons
bei niedrigen Temperaturen durch die Schicht eines granulierten Katalysators geleitet wird.
Ozonisierte Luft wird häufig zur Wasseraufbereitung in Wasserwerken eingesetzt. Nach den Ozonapparaten
der Wasserreinigungsanlagen enthält dabei die Abluft das Ozon, dessen Konzentration um mehrere Potenzen
die höchstzulässige Konzentration (in der UdSSR 0,5 ppm) übersteigt.
Die ozonisierte Luft benutzt man ebenfalls zur Intensivierung der Kühlvorgänge und zur Senkung der
Temperaturen derselben, insbesondere bei der Oxydation von Schwefeldioxid und Stickstoffoxiden. Der
Ozongehalt der Abluft aus diesen Betrieben ist auch bedeutend höher als der zulässige.
Große Ozonmengen werden beim Betrieb von Elektronenbeschleunigern, Kernreaktoren sowie von
Ultraviolettlampen gebildet.
Es entstand die Notwendigkeit, das Problem der Luftreinigung von Ozon während des Fluges von
Überschallflugzeugen zu lösen, weil die Luft, die aus der Atmosphäre entnommen und den Kabinen dieser
Flugzeuge zugeführt wird, gesundheitsschädliche Ozonmengen enthält.
Die Ultraviolettstrahlung führt endlich zum erhöhten Ozongehalt in der Atmosphäre der Weltraumschiffe
und in den Höhenfluganzügen von Kosmonauten während ihres Aufenthaltes im freien Weltraum.
Der hohe gesundheitsschädliche Ozongehalt in der Abluft und der Ventilationsluft von Industrieanlagen, in
denen das Ozon verwendet oder gebildet wird, sowie in der Atmosphäre der Wellraumflugkörper bedingt die
Notwendigkeit, ein wirksames Verfahren zur Reinigung der Luft von Ozon bei Raumtemperatur oder bei einer
ihr nahekommenden Temperatur zu entwickeln, weil die Abgase in der Regel eine bei 20°C liegende Temperatur
aufweisen.
Es ist gut bekannt, daß das Ozon bei einer zwischen 150 und 2000C liegenden Temperatur auf beliebigen
härten Oberflächen recht effektiv zerfällt, aber bei unter 100° C liegenden Temperaturen gegen Zerfall beständig
ist. Zur Spaltung von Ozon bei etwa 20°C liegenden Temperaturen schlägt man deshalb vor, Feststoffkatalysatoren,
wie Aktivkohlen verschiedener Sorten, Mangandioxid, Natriumkarbonat, Eisenoxide (s. FR-PS
14 36 673) zu verwenden.
mi Kokosnußschalen hergestellte Kohle die höchste Leistungsfähigkeit Auf diesem Katalysator, dessen
Körnung zwischen 2,8 und 3 mm liegt, wird praktisch die
vollständige Reinigung der Luft aus den Wasserozonisierungsanlagen
von Ozon (die Ausgangskonzentration von Ozon beträgt 0,13 Vol.-%) zwischen 25 und 35° C
beim Atmosphärendruck mit einer Volumengeschwindigkeit von etwa 500St-' während 621 St erreicht
Dabei wird jedoch die Kohle wegen ihrer Oxydation mit Ozon verbraucht Gleichzeitig erfolgt auch die Inhibition
der Kohle mit sauren löslichen Karboxylatverbindungen, die die allmähliche Vergiftung der Katalysatoroberfläche
hervorruft Diese Vergiftung wird verlangsamt wenn als Katalysatoren zur Ozonspaltung
Aktivkohlen mit einem erhöhten Gehalt (6 bis 12 Gew.-%) an alkalischer Asche (hauptsächlich an
Kalium- und Calciumkarbonaten), die durch Wasserdampfbehandlung
bei einer erhöhten temperatur aktiviert sind, dienen. Mit der besten von diesen
Aktivkohlen (Super GSOPICA), die aus Hartholz hergestellt ist und einen pH-Wert von 123 hat, tritt der
Durchbruch von Ozon schon nach 1264 St kontinuierlichem
Durchströmen der Luft aus einer Wasserozonisierungsanlage durch die Katalysatorschicht bei Raumtemperatur
und 535 -' Volumengeschwindigkeit auf (s. Zusatz zu FR-PS 14 36 673 und 89 645).
Zur Ozonspaltung bei einer Temperatur von etwa 20°C ist auch ein Silber-Nickel-Katalysator bekannt.
Dieser Katalysator besteht aus Nickel (oder Nickelmonoxid) und Silber auf Alumosilikat-Kugeln als Träger.
Das Nickel-Silber-Atomverhältnis des Katalysators schwankt zwischen 0,5 : 1,0 bis 100 : 1,0 (vorzugsweise
4:1). Das Verhältnis der Gesamtmenge von Nickel und Silber zum Trägergewicht beträgt von 03 bis 25%. Mit
dem besten aus diesen Katalysatoren, der 7,15 Gew.-% Nickel und 33 Gew.-% Silber auf Alumosilikatkugeln
enthält, erreicht man bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck mit 5000 St-' Volumengeschwindigkeit
praktisch die vollständige Reinigung der Luft von Ozon, während nicht mehr als 100 St (SU-PS
2 86 987).
Die Nachteile der Verfahren zur Reinigung der Luft
von Ozon, die auf der katalytischen Spaltung von Ozon mittels Aktivkohlen oder Silber-Nickel-Katalysatoren
beruhen, bestehen in der relativ geringen Leistung des Reinigungsprozesses (die Voiumengeschwindigkeit
übersteigt 3000 bis 5000 St-' nicht) und hauptsächlich im zeitabhängigen Aktivitätsabfall der Kontakte, besonders
bei der Reinigung der befeuchteten Luft, was die Notwendigkeit bedingt, die Kontakte periodisch zu
regenerieren. Bei der Reinigung der Luft von Ozon miaels des leistungsfähigsten der bekannten Katalysatoren
und zwar mittels eines Silber-Nickel-Katalysators ist beispielsweise der Kontakt schon nach lOOstUndigem
Betrieb zu regenerieren.
Die bekannten Katalysatoren, wie Aktivkohlen und Silber-Nickel-Kontakte, sichern also die stabile und
ausreichend effektive Reinigung der Luft von Ozon nicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist unter Beseitigung der oben genannten Nachteile die Bereit=
stellung eines stabilen und ausreichend effektiven Verfahrens zum Entfernen von Ozonverunreinigungen
aus Luft und Abluft bei niedrigen Temperaturen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß als
Katalysator synthetisches, mit 2,2 Gew.-% Silber verstärktes Mangandioxid oder mit I Gew.-% Silber
25
30
verstärktes Pyrolusiterz mit einem MangandioxidgehaU
von mindestens 80 Gew.-% eingesetzt wird.
Das Verfahren wird vorzugsweise bei einer Voiumengeschwindigkeit von 10 000 St"1 und 20°C durchgeführt.
Manchmal ist es zweckmäßig, bei einer Volumengeschwindigkeit
von 100 000 St -' und 50° C zu arbeiten.
Bei der Spaltung von in der befeuchteten Luft enthaltenem Ozon auf dem mit Silber verstärkten
(promotierten) synthetischen Mangandioxid (2x3 mm
große Tabletten) bei 20° C wird der Ozongehalt von weniger als 0,05 ppm bei einer Voiumengeschwindigkeit
von etwa 10 000 Sf1 erreicht Bei höheren Volumengeschwindigkeiten
vermindert sich der Reinigungsgrad bei dieser Temperatur. Schon der geringe Temperaturanstieg
auf 50° C erhöht jedoch die Leistung der Reinigung stark. Bei der genannten Temperatur wird die
quantitative Entfernung von Ozon bei einer Voiumengeschwindigkeit von 100 000 St-' erreicht Mit weiter
zunehmender Temperatur steigt die Leistungsfähigkeit der Reinigung. Man muß jedoch damit rechnen, daß das >o
Lufterhitzen auf eine unter 100° C liegende Temperatur
verfahrenstechnisch einfach, z. B. unter Rückdampfanwendung, verwirklicht werden kann. Das Erhitzen der
großen Luftmengen auf eine über 100° C liegende Temperatur aber erfordert einen bedeutenden Energieaufwand.
Obwohl die Ozonspaltung, wie schon hingewiesen wurde, bei einer Temperatur, die höher als 150
bis 200°C liegt, nicht spezifisch auf beliebigen harten Oberflächen erfolgt, hat eben die Unwirtschaftlichkeit
des Erhitzens von Abgasen auf solche hohe Temperaturen die Entwicklung von Niedertemperaturkatalysatoren
zur Ozonspaltu:ig bedingt. Abgesehen davon, daß
die Anwendung des Silber-Mangar-Katalysators zur Spaltung von in der Luft enthaltenem Ozon bei
Temperaturen von über 150 bis 200°C <inwirtschaftlich
ist, muß man damit rechnen, dab die dauernde Durchführung des Verfahrens bei einer über 250°C
liegenden Temperatur wegen möglicher thermischer Desaktivierung des Katalysators unerwünscht ist.
Der Silber-Mangan-Katalysator, hergestellt durch Promotieren (Verstärken) von Pyrolusitmanganerz
mittels I Gew.-% Silbers, weist eine geringere Aktivität als der Katalysator, erhalten durch Promotieren eines
synthetischen Mangandioxids mittels 2,2 Gew.-% Silbersauf. Bei 20°Cund 10 000 St-' Voiumengeschwindigkeit
beträgt z. B. der Reinigungsgrad der befeuchteten Luft von Ozon auf diesem Katalysator 99350 Vol.-%
und auf dem Kontakt auf der Basis von synthetischem Mangandioxid mehr als 99,995 Vol.-%. Um den gleichen
Reinigungsgrad auf Silber-Pyrolusit-Katalysator (3x5 mm Körnung) bei demselben Befeuchtungsgrad
der Luft und einer Temperatur von 20°C zu erreichen, ist die Voiumengeschwindigkeit etwa um die Hälfte auf
5000St-' zu vermindern. Der Silber-Pyrolusit-Katalysator ist jedoch viel billiger, weil er bedeutend weniger
Silber enthält und auf der Basis des Naturerzes hergestellt wird, d. h. die Tablettierungsstufe wegfällt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sichert die stabile Erniedrigung der Ozonkonzentration von 1 bis 0,01
Vol.-% auf unter 0,05 ppm, wobei die Leistung bei einer bo
Temperatur von 2Q bis 25° C IQQQQSt1 und bei 50° C
mindestens 100 000 St1 beträgt.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
Bei 10°C unter normalem Druck mit 5000St-'
Voiumengeschwindigkeit und bei 80% relativer Feuchtigkeit wird der Luftstrom, enthaltend 0,01% Ozon,
durch einen Reaktor mit dem darin vorhandenen Silber-Mangan-Katalysator (auf der Basis von synthetischem
Mangandioxid), dessen Körnung 4 χ 4 mm beträgt, durchgeleitet
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
10 Zeit,St
•Γ) Oumgehalt, ppm
^-Anfang
^-Anfang
10 | 1000 | 0,05 | 2· | 10* |
100 | 1000 | 0,05 | 2 · | 10* |
1130 | 1000 | 0,05 | 2 · | 10* |
Die Arbeitsweise der Ozonanalyse ist standardgerecht
unter KJ-Anwendung.
Bei 20°C unter normalem Druck mit 10 000 St-'
Voiumengeschwindigkeit und bei 90% relativer Feuchtigkeit wird der Luftstrom, enthaltend 0,1 VoL-% Ozon,
durch einen Reaktor mit dem darin vorhandenen Silber-Mangan-Katalysator (auf der Basis von synthetischem
Mangandioxid), dessen Körnung 2 bis 3 mm beträgt, durchgeleitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
angegeben.
^-Anfang M-.nde
1 | 1000. | 0,05 | 2 | 10* |
10 | 1000 | 0,05 | 2 · | 10* |
115 | 1000 | 0,05 | 2 ■ | 10* |
Unter normalem Druck mit 102 000 St-' Voiumengeschwindigkeit
und bei 90% relativer Feuchtigkeit wird der Luftstrom, enthaltend 0,1 Vol.-% O3, durch einen
Reaktor mit dem darin vorhandenen Silber-Mangan-Katalysator (auf der Basis von synthetischem Mangandioxid),
dessen Körnung 2x3 mm beträgt, durchgeleitet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.
Tempe | Ozongehalt, | ppm | Reinigungsgrad |
ratur, C" | |||
^Anfang | CEnde | K ~ CAnfang/CEndc | |
25 | 1000 | 400 | 2,5 |
35 | 1000 | 150 | 6,7 |
50 | 1000 | 0 05 | 2 · 10* |
75 | 1000 | 0,05 | 2 ■ 10* |
100 | 1000 | 0,05 | 2 ■ 10* |
Unter normalem Druck mit 106 000 St"1 Volumengeschwindigkeit
und bei 1 · 10~5 Torr absoluter Feuchtigkeit
wird der Luftstrom, enthaltend 0,1 Vo!.-% Ozon, durch einen Reaktor mit dem darin vorhandenen
Süber-Mangan-Katalysator (auf der Basis von synthetischem
Mangandioxid), dessen Körnung 2x3 mm beträgt, durchgeleitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4
angegeben.
TabeUe 4
Temperatur, °C
Ozongehalt, ppm
Reinigungsgrad
^-Anfang
Cknde
1000 | 450 | 2,2 |
1000 | 130 | 7,7 |
1000 | 0,05 | 2 · 104 |
1000 | 0,05 | 2 · !O4 |
Bei 20cC unter normalem Druck mit 10 000 St"1
Volumengeschwindigkeit und bei 90% relativer Feuchtigkeit wird der ozonhaltige Luftstrom durch einen
Reaktor mit dem darin vorhandenen Silber-Mangan-Katalysator (auf der Basis von synthetischem Mangandioxid),
dessen Körnung 2x3 mm beträgt, durchgeleitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
Ozongehalt, ppm
CAnfai
Reinißungsgrad
ifang
10000
1000
100
100
0,5
0,05
0,05
2 · I04 2 · 104 2 · 10J
Bei 200C unter normalem Druck und bei 70%
relativer Feuchtigkeit wird der Luftstrom, enthaltend 0,1% Ozon, durch einen Reaktor mit dem darin
vorhandenen Silber-Mangan-Katalysator, durchgeleitet, der durch Promotieren von Pyrolusitmanganerz
mittels 1 Gew.-% Silbers hergestellt ist und eine Körnung von 3x5 mm aufweist. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 6 angegeben.
Zeit, | Volumen | Ozongehalt, ppm | CEndc | Reinigungsgrad | -CAnfcng/CEndc |
St | geschwin | 0,5 | 103 | ||
digkeit, | 0,05 | 104 | |||
sri | ^- Anfang | 0,05 | K | 104 | |
20 | 10000 | 1000 | 2 | ||
10 | 5000 | 1000 | 2 | ||
125 | 5000 | 1000 | 2 | ||
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Entfernen von Ozonverunreinigungen aus Luft oder Abluft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit bis zu 90%, bei dem die Luft oder Abluft zur katalytischen Spaltung des Ozons bei niedrigen Temperaturen durch die Schicht eines granulierten Katalysators geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator synthetisches, mit 2^ Gew.-% Silber promotiertes Mangandioxid oder mit 1 Gew.-% Silber promotiertes Pyrolusiterz mit einem Mangandioxidgehalt von mindestens 80 Gew.-% eingesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752537090 DE2537090C3 (de) | 1975-08-20 | 1975-08-20 | Verfahren zum Entfernen von Ozonverunreinigungen aus Luft oder Abluft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752537090 DE2537090C3 (de) | 1975-08-20 | 1975-08-20 | Verfahren zum Entfernen von Ozonverunreinigungen aus Luft oder Abluft |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2537090A1 DE2537090A1 (de) | 1977-03-03 |
DE2537090B2 DE2537090B2 (de) | 1979-11-15 |
DE2537090C3 true DE2537090C3 (de) | 1980-07-24 |
Family
ID=5954424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752537090 Expired DE2537090C3 (de) | 1975-08-20 | 1975-08-20 | Verfahren zum Entfernen von Ozonverunreinigungen aus Luft oder Abluft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2537090C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2850154C2 (de) * | 1978-11-18 | 1982-02-18 | Joh. A. Benckiser Gmbh, 6700 Ludwigshafen | Katalysator zur Ozonvernichtung in ozonhaltiger Luft und ozonhaltigen Gasen auf der Basis von Mangan und Silber |
GB2056424B (en) * | 1979-08-08 | 1983-07-06 | Johnson Matthey Co Ltd | Decomposition of ozone |
US4619821A (en) * | 1985-12-02 | 1986-10-28 | Amoco Corporation | Ozone decomposition |
-
1975
- 1975-08-20 DE DE19752537090 patent/DE2537090C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2537090B2 (de) | 1979-11-15 |
DE2537090A1 (de) | 1977-03-03 |
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