DE2850154C2 - Katalysator zur Ozonvernichtung in ozonhaltiger Luft und ozonhaltigen Gasen auf der Basis von Mangan und Silber - Google Patents
Katalysator zur Ozonvernichtung in ozonhaltiger Luft und ozonhaltigen Gasen auf der Basis von Mangan und SilberInfo
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Classifications
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Description
Ozon wird heute als Oxidations- und Desinfektionsmittel auf den verschiedensten Gebieten mit Erfolg
eingesetzt und überall dort fällt auch ozonhaltige Abluft oder ozonhaltiges Gas an. Beispielsweise bei der
Verwendung von Ozon zur Reinigung und Desinfektion von Schwimmbadwasser, Trink- und Gebrauchswasser,
in Brauerein, bei der Abwasseraufbereitung usw. Mit Ozon angereicherte Luft entsteht häufig in Räumen von
Krankenhäusern, in denen Ozon zur Desinfektion benutzt wird oder auch in Räumen, in denen mit
UV-Hochdrucklampen und UV-Strahlern gearbeitet wird.
Wie bekannt, ist Czon ein sehr toxisches Reizgas und schon kleinste Mengen von ca. 0,5 ppm in der Luft
können bei längerer Einwirkung gesundheitsschädlich sein. Es treten Reizungen der Schleimhäute auf und es
kann auch zu Störungen des zentralen Nervensystems kommen. Es ist deshalb sehr wichtig, geeignete
Katalysatoren zu entwickeln, mit denen es möglich ist, schon geringe Ozonmengen in der Luft oder anderen
Gasen zu vernichten.
Aus der deutschen Patentschrift 11 33 154 sind schon
Oxide von Eisen, Blei, Cobalt, Nickel, Kupfer oder Silber als Katalysatoren zur Ozonvernichtung bekannt. Es hat
sich jedoch gezeigt, daß die katalytische Wirksamkeit dieser Oxide hinsichtlich ihrer Ergiebigkeit und
Lebensdauer erst bei Anwendung hoher Temperaturen (80- 12Q°C) ausreichend ist Da die Abgase in der Regel
eine Temperatur von 20-25° C besitzen, ist eine Temperaturerhöhung mit höheren Kosten sowohl
apparativ (korrosionsbeständige Werkstoffe) wie energiemäßig verbunden. In der DE-OS 19 66 535 werden
als Katalysatoren zur Ozonvernichtung oxidische Mischungen aus Nickel (2)- und (3)-oxid mit und ohne
Dotierung von Lithiumoxid, aus Mangan(4)-oxid, Kupfer(l)-
und -(2)-oxid und Silberoxid auf einem Trägerma-
terial empfohlen. Aber auch bei diesen Katalysatorsystemen
ist die katalytische Wirksamkeit, um Ozon bis zur Geruchsfreiheit (<0,l ppm) zu zerstören, erst
oberhalb 50° C ausreichend.
Es sind auch schon Silber-Mangan-Katalysatoren zur Ozonvernichtung in Luft eingesetzt worden (DE-OS
25 37 090). Diese Katalysatoren werden dort u. a. auch bei 20° C verwendet Bei dieser Temperatur ist jedoch
die Reinigungsleistung niedrig. So wird bei 20° C ein Ozongehalt von 0,05 ppm nur bei einer Volumengeschwindigkeit
von 10 000h-1 erreicht Bei höheren
Volumengeschwindigkeiten vermindert sich bei dieser Temperatur der Reinigungsgrad. Eine gute Reinigungsleistung bei Volumengeschwindigkeiten über 10 000 h~'
wird erst bei Temperaturen ab 50° C erzielt
Gegenstand der Erfindung sind nun Katalysatoren zur Ozonvernichtung in Luft oder anderen Gasen, auf
der Basis von Mangan und Silber, die diese Nachteile nicht besitzen.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind gekennzeichnet durch die in den Ansprüchen gemachten
Angaben.
Überraschenderweise ermöglichen die erfindungsgemäßen
Katalysatoren den Ozonverfall — im Gegensatz zu den bekannten Katalysatoren — schon bei 15-25°C
mit hoher Wirksamkeit
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Katalysatoren ist es möglich, auch bei 20° C bei hohen
Volumengeschwindigkeiten der ozonhaltigen Luft von 11 000-18 00Oh-1 ausgezeichnete Reinigungsleistungen
zu erzielen. Der Ozongehalt der Luft kann bis zu 2% betragen und läßt sich erfindungsgemäß auf weniger
als 0,04 ppm reduzieren.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren enthalten Silber: Mangan in einem Gewichtsverhältnis von
0,035 :1 bis 2 :1. Schon kleine Silbermengen ergeben
eine gute Wirkung, die sich durch Erhöhen des Silberanteils noch steigern läßt. Vorzugsweise soll das
Gewichtsverhältnis Silber zu Mangan = ! —1,5 :1 sein,
sein.
r,n SiO2 soll in den erfindungsgemäßen Katalysatoren zu
dem Mangan in einem Gewichtsverhätlnis von 0,2 :1 bis 0,3 :1 und das Aluminiumoxid zu Mangan in einem
Gewichtsverhältnis von 0,02 :1 bis 0,03 :1 vorhanden
sein.
« Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Katalysatoren
sind als Manganverbindungen vorzugsweise MnO2 oder Mangansalz, wie Mangancitrat geeignet.
Als Aluminiumsilikat hat sich vor allem unter dem Namen »Bentonit« bekannte Aluminiumsilikat bewährt,
ho mit einem SiO2: AI2O3-Verhältnis von 3,5 — 4 :1.
Das Silbersalz kann insbesondere Silbernitrat sein.
An organischen Substanzen werden vorzugsweise organische Hydroxycarbonsäuren wie Citronensäure, andere Oxyverbindungen wie Cellulose und auch Harnstoff verwendet. Es sind aber auch andere organische Substanzen geeignet, die sich bei Temperaturen von 300 —6000C zersetzen. Es hat sich gezeigt, daß durch die Gegenwart der organische.! Substanzen
An organischen Substanzen werden vorzugsweise organische Hydroxycarbonsäuren wie Citronensäure, andere Oxyverbindungen wie Cellulose und auch Harnstoff verwendet. Es sind aber auch andere organische Substanzen geeignet, die sich bei Temperaturen von 300 —6000C zersetzen. Es hat sich gezeigt, daß durch die Gegenwart der organische.! Substanzen
die Porosität der Katalysatoren günstig beeinflußt wird.
Die organische Substanz wird bis zu einer Menge von 70%, bezogen auf das Mangan, zugesetzt
Es ist auch möglich die organische Substanz in Form eines Salzes des Mangans mit einer organischen Säure
wie Citronensäure, Weinsäure, Gluconsäure zuzugeben.
In diesem Falle ist das entsprechende Salz gegeben und liegt beispielsweise bei Mangancitrat höher als 70%,
bezogen auf das Mangan.
Zur Herstellung des Katalysators verfährt man vorteilhaft so, daß man zunächst die Mar.ganverbindung, das Aluminiumsilikat und Natriummetasilikat mit
so viel Wasser versetzt, daß ein Brei entsteht Dazu wird zunächt die konzentrierte Lösung des Silbersalzes
gegeben und anschließend die feste organische Verbindung untergerührt Die Masse wird dann dünn
ausgebreitet, zuerst bei 1100C getrockent und anschließend unter langsamer Temperatursteigerung im Bereich von 300-6000C 3 bis 5 Std. lang behandelt Nach
Abkühlen wird die Katalysatormasse zerkleinert und ausgesiebt Zur Anwendung gelangt vorzugsweise eine
Siebfraktion von I —3 mm.
Man kann aber auch nach bekannten Verfahren aus der Katalysatormasse (vor oder nach Trocknung oder
der thermischen Behandlung) Tabletten, Pellets oder Strangpreßlinge herstellen oder man kann den Katalysator als Wabenkörper einsetzen.
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feuchte oder trockene ozonhaltige Luft von 15-25°C wird durch die Katalysatorsäule durchgeleitet
100 g von feingepulvertem Mangandioxid (hergestellt
aus Kaliumpermanganat und Mangansulfat nach Helvetica Chimica Acta, Bd. 53 [1970], Seite 453) werden mit
10 g Aluminiumsilikat (Bentonit M), 15 g Natriummetasilikat (wasserfrei) und so viel destilliertem Wasser innig
vermischt bis ein rührfähiger Brei entsteht Zu dem Gemisch werden bei 200C 16 g Silbernitrat (als
gesättigte Lösung) gegeben und ca. 5 min lang nachgerührt Langsam — um ein Aufschäumen bzw.
Überschäumen zu verhindern — und unter weiterem Rühren werden 47 g kristallwasserhaltige Citronensäure (=42,97 g Citronensäure) zu dem Brei gegeben. Nach
einem weiteren 10-Minaten-Rühren wird die Masse in einer Schichtdicke von 2—3 mm ausgestrichen und
anschließend bei HO0C getrocknet Das getrocknete
Material wird unter langsamen Erwärmen 4 Std. lang bei 6000C thermisch behandelt nach Abkühlen zerkleinert und anschließend ausgesiebt
Die Siebfraktion 1-3 mm wird in die Katalysator-Säule eingebracht.
Beispiele 2-11
Analog zu Beispiel 1 wurden Katalysatoren aus den in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Mischungsverhältnissen hergestellt:
Kalalysat.
nach Bcisp.
MnO,
| Mangan | AgNO, | 3,5 | Na2SiO., | Bentonit | Zitronen | Cellulose | Harnstoff |
| citrat (I) | 14,6 | M (2) | säure H2O | ||||
| g | g | 29,32 | g | g | g | g | g |
| _ | 31,5 | 15 | 10 | 47 | — | _ | |
| - | 100,0 | 15 | 10 | 47 | - | - | |
| - | 157,5 | 30 | 20 | 94 | - | - | |
| - | 157,5 | 15 | 10 | 47 | - | - | |
| - | 24,0 | 15 | 10 | 47 | - | - | |
| - | 24,0 | 15 | 10 | 47 | - | - | |
| - | 16,0 | 15 | 10 | 47 | - | - | |
| - | 22 | 14,4 | - | - | 30 | ||
| - | 22 | 14,4 | - | 30 | - | ||
| 170,4 | 15 | 10 | - | - | - |
100
100
200
100
100
100
100
126
126
100
200
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100
100
100
126
126
(1) Einsatz von feuchtem, kristallwasserhaltigem Mangancitrut; Gehalt: 170.4 g Mn, (C6H5O7^.
(2) Aluminiumsilikat der Firma Süd-Chemie AG. München.
(3) Thermische Behandlung des Katalysators bei 300 C (4 Stunden); alle anderen Katalysatoren: 4 Stunden bei 600 C.
relativen Feuchtigkeit von 80% bzw. 90% (Versuch 8a, rieren und kann wieder eingesetzt werden.
| Tabelle 2 | Luft Voiumenge- schwindigkeit |
m3/h | Ozon Vo'umenge- schwindigkeit |
Ozon-Gehalt Anfang (Co) |
Ende (Cf) | Reinigungs grad Co/Ce |
Zeit | 75 | Ozonvemichtung | 1/1 (3) |
| Versuch (Katalysator) |
IT1U) | 1 | IT1 (2) | ppm | ppm | h | 40 | IT1 (2) | 6060 | |
| Nr. | 17 333 | 1 | 80,89 | 4667 | 0,04 | 1,1 · 10* | 63 | 80,8 | 3 248 | |
| 1 | 17 400 | 1 | 81,21 | 4667 | 0,04 | 1,1 - 10* | 87 | 81,2 | 4 013 | |
| 2 | 13 667 | 1 | 63,78 | 4667 | 0,04 | 1,1 - 10* | 140 | 63,7 | 6 603 | |
| 3 | 16 267 | 1 | 75,92 | 4667 | 0,04 | 1,1 · 10* | 150 | 75,9 | 11214 | |
| 4 | 17 167 | 1 | 80,12 | 4667 | 0,04 | 1,1 ■ 10* | 250 | 80,1 | 11565 | |
| 5 | 16 533 | 2 | 77,16 | 4667 | 0,04 | 1,1 - 10* | 160 | 77,1 | 16 850 | |
| 6 | 11 111 | 1 | 67,41 | 6067 | 0,04 | 1,5 · 10* | 300 | 67,4 | 12 432 | |
| 7 | 16 667 | 2 | 77,78 | 4667 | 0,04 | 1,1 ■ 10* | 160 | 77,7 | 20 220 | |
| 7a (4) | 11 111 | 1 | 67,41 | 6067 | 0,04 | 1,5 · 10* | 90 | 67,4 | 12 432 | |
| 8 | 16 667 | 1 | 77,78 | 4667 | 0,04 | 1,1 - 10* | 85 | 77,7 | 7 272 | |
| 8a (5) | 17 333 | 1 | 80,89 | 4667 | 0,04 | 1,1 ■ 10* | 95 | 80,8 | 6426 | |
| 9 | 16 200 | 1 | 75,61 | 4667 | 0,04 | 1,1 · 10* | 115 | 75,6 | 5 215 | |
| 10 | 11767 | - | 54,92 | 4667 | 0,04 | 1,1 · 10* | 54,9 | 1 150 | ||
| 11 | 10 000 | 10 | 1000 | 0,05 | 2 · 104 | 10 | ||||
| DE-OS 25 37 090 |
||||||||||
(1) Luft-Volumen pro Katalysator-Volumen und Stunde.
(2) Ozon-Volumen pro Katalysator-Volumen und Stunde.
(3) 1 Ozon pro Katalysator.
(4) Einsatz des Katalysators Nr. 7 nach Regenerierung bei 600 C (4 Stunden).
(5) Relative Feuchte der ozonhaltigen Luft: 90%; Katalysator-Zusammensetzung wie Nr. 8 (s. Tabelle 1).
Claims (7)
1. Katalysator auf der Basis von Mangan und Silber, dadurch gekennzeichnet, daß er
erhalten worden ist durch Trocknen und Erhitzen einer Aufschlämmung einer Manganverbindung,
Silbersalz, Aluminiumsilikat und Alkalimetasilikat auf Temperaturen von 300-600° C, in Gegenwart
einer organischen, bei der Erhitzungstemperatur sich zersetzenden Verbindung, wobei das Gewichtsverhältnis Silber zu Mangan 0,035:1 bis 2:1, das
Gewichtsverhältnis SiO2 zu Mangan=0,2:1 bis
03 :1 und das Gewichtsverhältnis Aluminiumoxid zu Mangan=0,02 :1 bis 0,03 :1 ist
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manganverbindung MnO2 und/
oder Mangansalz, vorzugsweise Mangancitrat ist
3. Katalysator nach Anspruch 1—2, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz Citronensäure,
Cellulose oder Harnstoff ist
4. Katalysator nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet daß die organische Substanz in
einer Menge bis zu 70%, bezogen auf Mangan, zugesetzt ist
5. Katalysator nach Anspruch 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz in
Form eines Salzes des Mangans zugesetzt ist
6. Verfahren zur Herstellung des Katalysators nach Anspruch 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Manganverbindung, das Aluminiumsilikat und Natriummetasilikat mit Wasser zu einem Brei
vermischt, die konzentrierte Silbersalzlösung und anschließend die organische Substanz zugibt, die
Masse trocknet und dann bei 300-600° C behandelt
7. Verwendung der Katalysatoren nach Anspruch 1 — 6 zur Ozonvernichtung in Luft und Gas.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2850154A DE2850154C2 (de) | 1978-11-18 | 1978-11-18 | Katalysator zur Ozonvernichtung in ozonhaltiger Luft und ozonhaltigen Gasen auf der Basis von Mangan und Silber |
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Family Applications (1)
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| FR2321900A1 (fr) * | 1975-08-29 | 1977-03-25 | Inst Fizicheskoi Khim Imen | Procede d'elimination de l'ozone contenu dans l'air |
-
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-
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- 1979-11-19 FR FR7928454A patent/FR2441419A1/fr not_active Withdrawn
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