DE2604885B2

DE2604885B2 - Asbestfreie Filterschicht

Info

Publication number: DE2604885B2
Application number: DE2604885A
Authority: DE
Inventors: Ernst Moerschwil Keim; Istvan Dipl.-Chem. Gossau Laczko; Carl Abtwil Ryffel
Original assignee: FILTROX-WERK AG ST GALLEN (SCHWEIZ)
Current assignee: FILTROX-WERK AG ST GALLEN (SCHWEIZ)
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-07
Publication date: 1980-11-13
Also published as: GB1506814A; ATA85276A; FR2300605B1; CH573265A5; IT1062907B; FR2300605A1; DE7603557U1; AT358067B; DE2604885A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine asbestfreie Filterschicht für Filterpressen, die im wesentlichen aus einer tragenden Struktur aus mindestens einem faserförmigen Stoff, vorzugsweise Zellulose, und einem zur Adsorption von Trubstoffen dienenden, innerhalb der tragenden Struktur gleichmäßig verteilten adsorbierenden Stoff sowie vorzugsweise zusätzlich Füllmittel in den von der tragenden Struktur gebildeten Zwischenräumen besteht.

Filterschichten für Filterpressen enthielten bisher in den meisten Fällen Asbest, der sowohl als adsorbierender Stoff wie auch zur Strukturbildung bzw. Verfestigung der Filterschicht diente. Nur in wenigen Anwendungsbereichen, z. B. für die sogenannte Kieselgurfiltration bei der Bierherstellung, werden asbestfreie Schichten als Trägerschichten verwendet aber diese Filterschichten bestehen im Prinzip nur aus einer tragenden Struktur aus faserförmigen Stoffen, die gegebenenfalls noch mit Füllstoffen versehen ist, aber keine adsorbierenden Stoffe enthält

Bei Filterschichten mit adsorbierenden Stoffen hingegen wurde bisher als adsorbierender Stoff praktisch ausschließlich Asbest verwendet, weil Asbest aufgrund seiner Faserstruktur zusätzlich zu seinen guten Adsorptionseigenschaften noch festigkeitsverbessernde Eigenschaften hat und aus diesem Grunde auf jeden Fall günstiger als andere, lediglich gute Adsorptionseigenschaften aufweisende Stoffe zu sein schien. Es hat sich aber herausgestellt, daß diese bisher — wie die praktisch ausschließliche Verwendung von Asbest zeigt — allgemein getroffene Annahme nicht unter allen Umständen zutrifft, d. h. daß es unter Umständen doch vorteilhafter sein kann, als adsorbierenden Stoff einen solchen zu verwenden, der ausschließlich gute Adsorptionseigenschaften aufweist und keine weiteren für die Verwendung in Filterschichten erwünschten Eigenschaften besitzt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Filterschichten der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einem anderen adsorbierenden Stoff als Asbest entweder bei niedrigerem Gesamtaufwand vergleichbare Gesamteigenschaften wie die bekannten asbesthaltigen Filterschichten oder aber bei etwa gleichem Gesamtaufwand bessere Gesamteigenschaften als asbesthaltige Filterschichten aufweisen.
Erfindungsgemäß wird das bei Filterschichten der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der adsorbierende Stoff im wesentlichen aus y-Aluminiumoxid besteht, y

Durch die Verwendung von ^-Aluminiumoxid als adsorbierender Stoff in Filterschichten der eingangs

is genannten Art läßt sich eine nicht unwesentliche Verminderung des Gesamtherstellungsaufwandes im Vergleich zu asbesthaltigen Filterschichten mit vergleichbaren Gesamteigenschaften erzielen, was trotz der Tatsache, daß die Verwendung von Aluminiumoxiden als Adsorptionsmittel (z. B. aus »Römpps Chemie-Lexikon«, 7. Aufl., 1972, S. 139, Ik Sp_n 2. Abs.) allgemein bekannt war, schon deswegen nicht zu erwarten war, weil speziell y-Aluminiumoxid bisher in der Fachwelt (z. B. »Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, VoL 2, S. 49,5. Abs.) wegen seiner relativ geringen spezifischen Oberfläche als Adsorptionsmittel für uninteressant gehalten wurde. Zwar soll nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag (DE-OS 24 44 947) durch eine Kombination von feinen Polyamidfasern als Adsorbens u. a. mit /-Aluminiumoxid als zusätzlichem Adsorbens eine gegenseitig vervielfachte Wirkung in der Adsorptionsleistung erreichbar sein (S. 10, Z. 9—12, der DE-OS), jedoch unterscheidet sich der Gegenstand dieses Vorschlages sowohl in der ihm zugrundeliegenden Aufgabe (^verhinderung der nach längerer Lagerung oder Abkühlung auf ca. 0°C entstehenden permanenten Trübung; S. 7, Abs. 1, d. DE-OS) als auch in seinen Lösungsmitteln (hohe Adsorption durch Kombinationseffekt von feinen Polyamidfasern als Adsorbens

u. a. mit y-Aluminiumoxid als zusätzlichem Adsorbens; S. 10, Abs. 1, d. DE-OS) und dem beabsichtigten Zweck (Abscheidung von Polyphenolen als einer der beiden Komponenten, deren Zusammenwirken nach längerer Lagerung oder Abkühlung auf ca. O⁰C die genannte

*5 permanente Trübung bewirkt; S. 7, Abs. 2, i. Vbg. m. Anspr. 1, Z. 1/2, d. DE-OS) wesentlich vom Erfindungsgegenstand (der ja die Ausfilterung von Trubstoffen wie Eiweiß usw. und nicht etwa die Abscheidung von erst später unter bestimmten Umständen wie längerer Lagerung oder Abkühlung auf ca. O⁰C eine Trübung bewirkenden Stoffen wie Polyphenolen bezweckt), ganz abgesehen davon, daß ein solcher auf die Kombination mehrerer Adsorbentien gerichteter Vorschlag natürlich keinerlei Anregung dazu bietet als adsorbierenden Stoff im wesentlichen nur eines der beiden zu kombinierenden Adsorbentien zu verwenden.

Bei mit Füllmittel in den von der tragenden Struktur gebildeten Zwischenräumen versehenen erfindungsgemäßen Filterschichten besteht das Füllmittel vorzugsweise aus Kaolin und/oder Kieselgur. Die Vorteile der Einbettung solcher Füllmittel in die tragende Struktur der Filterschicht bestehen u. a. in einem Festigkeitsgewinn von etwa gleicher Größenordnung wie dem bei asbesthaltigen Filterschichten aufgrund der festigkeitsverbessernden Eigenschaften von Asbest erzielten Festigkeitsgewinn sowie, insbesondere bei einer Einbettung von Kieselgur, in Verbesserungen des strukturellen Aufbaus der Fiiierscliichi.

Vorzugsweise besteht bei den erfindungsgemäßen Filterschichten der die tragende Struktur bildende faserförmige Stoff mindestens teilweise aus Sulfit- und/oder Sulfatzellu'ose.

Als besonders günstig für die Gesamteigenschaften der erfindungsgemäßen Filterschichten haben sich Stoffzusammensetzungen innerhalb der im folgenden angegebenen Bereiche erwiesen:

Sulfitzellulose
Kieselgur
Kaolin
^-Aluminiumoxid

40 bis 60 Gew.-%
20bis35Gew.-%
20bis 0Gew.-%
20 bis 5Gew.-%

Eine bevorzugte Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Filterschicht besteht daher im wesentlichen aus 40 bis 60 Gew.-% Sulfitzellulose, 2Q bis 35 Gew.-% Kieselgur, 0 bis 20 Gew.-% Kaolin und 5 bis 20 Gew.-% ^-Aluminiumoxid. Mit dieser Ausbildungsform läßt sich gegenüber asbesthaltigen Filterschichten mit gleichen Gesamteigenschaften eine Verringerung der Gesamtherstellungskosten bis zu ca. einem Drittel erzielen.

Die Erfindung ist im folgenden bezüglich ihrer Grundlagen sowie anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Bei Versuchen zur Herstellung asbestfreier Filterschichten der eingangs genannten Art hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich bei der Verwendung von ^-Aluminiumoxid als adsorbierender Stoff etwa mit einem Viertel des prozentualen Anteiles, den die üblichen asbesthaltigen Filterschichten an Asbest enthalten, der gleiche Adsorptionseffekt wie bei den asbesthaltigen Filterschichten erreichen läßt, obwohl die theoretisch aufgrund der an sich bekannten Adsorptionswirkungen der beiden Stoffe Asbest und y-Aluminiumoxid zu erwartende Verbesserung des Adsorptionseffektes wesentlich geringer ist. Die Gründe für das überraschende Ergebnis, daß sich in einer Filterschicht mit einer relativ kleinen Menge y-Aluminiumoxid der gleiche Adsorptionseffekt wie mit der vierfachen Menge Asbest erreichen läßt, konnten noch nicht zweifelsfrei ermittelt werden, aber die bisher diesbezüglich angestellten Untersuchungen weisen darauf hin, daß von der Gesamtoberfläche des Asbestes in einer asbesthaltigen Filterschicht nur ein Bruchteil als adsorbierende Oberfläche zur Wirkung kommt, während bei einer relativ kleinen Menge von in diese Filterschicht eingelagertem ^-Aluminiumoxid praktisch die gesamte Oberfläche desselben an der Adsorption beteiligt ist. Das wäre auch durchaus verständlich, weil die Asbestfasern in einer Filterschicht aufgrund ihrer Verfilzung mit den Zellulosefasern nur an Teilen ihrer gesamten Faserlänge von der die Filterschicht passierenden Flüssigkeit umspült werden können, während demgegenüber bei z. B. in Form kleinster Körnchen in die Filterschicht eingelagertem y-Aluminiumoxid die gesamte Oberfläche desselben von Flüssigkeit umspült wird.

Auf jeden Fall bringt die bei der vorliegenden Filterschicht erreichbare Verringerung der notwendigen Menge an Adsorbentien auf ein Viertel trotz der Tatsache, daß die Kosten pro Gewichtseinheit bei y-Aluminiumoxid etwa anderthalb- bis zweimal so grcß sind wie bei Asbest, eine Aufwandverminderung für die Adsorbentien um mindestens 50 Prozent mit sich, und da die Kosten pro Gewichtseinheit für die übrigen in einer Filterschicht enthaltenen Stoffe kleiner als diejenigen

κι der Adsorbentien sind, macht sich dies in einer beträchtlichen Verminderung des Gesamtaufwandes für die vorliegende Filterschicht bemerkbar, und zwar bei vergleichbaren Gesamteigenschaften und insbesondere gleichem Adsorptionseffekt wie bei den bekannten asbesthaltigen Filterschichten. Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang, daß dabei auch bei der vorliegenden Filterschicht durchaus vergleichbare Festigkeitseigenschaften wie bei den bekannten asbesthaltigen Filterschichten erzielt werden können, beispiels-

2Ci weise wenn ein Viertel des Asbestes durch y-Aluminiumoxid und die restlichen drei Viertel durch Kieselgur und/oder Kaolin, ersetzt werden.

Eine Vergleichstestreihe zwischen einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Filterschicht mit 50% Sulfitzellulose, 30% Kieselgur, 10% Kaolin und 10% y-Aluminiumoxid und einer asbesthaltigen Filterschicht mit 40% Suifitzellulose, 20% Kaolin und 40% Asbest ergab bei nahezu gleichen Festigkeitswerten beider Filterschichten mit einer zu filtrierenden Flüssigkeit,

30' deren pH-Wert zwischen 4 und 5 lag und in der Bakterien und andere Mikroorganismen sowie Eiweiß- und Fettstoffe suspendiert waren, einen bei beiden Filterschichten weitgehend übereinstimmenden Adsorptionseffekt und somit gesamthaft praktisch gleiche filtertechnische Eigenschaften beider Filterschichten, wobei aber die Gesamtherstellungskosten der asbesthaltigen Filterschicht etwa das i,4fache der asbestfreien, mit y-Aluminiumoxid als Adsorbens versehenen Filterschicht betrugen.

An diesem Beispiel ist ersichtlich, daß die vorliegende asbestfreie Filterschicht eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten asbesthaltigen Filterschichten mit sich bringt, die im vorliegenden Fall in der Aufwandsverminderung liegt, jedoch bei Erhöhung des Anteiles an y-Aluminiumoxid auch im wesentlichen in einer Erhöhung des Adsorptionseffektes liegen kann. Zur lelizteren Möglichkeit muß allerdings gesagt werden, daß der Adsorptionseffekt nicht proportional dem Anteil an y-Aluminiumoxid ansteigt sondern eher

so einem Sättigungswert zustrebt und mit einer Erhöhung des Anteiles an y-Aluminiumoxid auch eine Verringerung der Festigkeit der Filterschicht einhergeht, so daß über 20 Gew.-% liegende Anteile an y-Aluminiumoxid nur in speziellen Fällen zweckmäßig sind und der Anteil an y-Aluminiumoxid vorzugsweise unter 20 Gew.-% gehalten werden sollte.

Claims

Patentansprüche:

1. Asbestfreie Filtersc'iicht für Filterpressen, die im wesentlichen aus einer tragenden Struktur aus mindestens einem f aserförmigen Stoff, vorzugsweise Zellulose, und einem zur Adsorption von Trubstoffen dienenden, innerhalb der tragenden Struktur gleichmäßig verteilten adsorbierenden Stoff sowie vorzugsweise zusätzlich Füllmittel in den von der tragenden Struktur gebildeten Zwischenräumen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der adsorbierende Stoff im wesentlichen aus y-Aluminiumoxid besteht

2. Filterschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fällmittel in den von der tragenden Struktur gebildeten Zwischenräumen Kaolin und/ oder Kieselgur vorgesehen ist

3. Filterschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die tragende Struktur bildende faserförmige Stoff mindestens teilweise aus Sulfit- und/oder Sulfatzellulose besteht

4. Filterschicht nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus 40 bis 60 Gew.-% Sulfitzellulose, 20 bis 35 Gew.-% Kieselgur, 0 bis 20 Gew.-% Kaolin und 5 bis 20 Gew.-% ^-Aluminiumoxid besteht