DE3400764C2

DE3400764C2 -

Info

Publication number: DE3400764C2
Application number: DE19843400764
Authority: DE
Inventors: Lutz 5205 St Augustin De Irgel; Peter 5330 Koenigswinter De Ehlenz
Original assignee: Collo 5303 Bornheim De GmbH
Current assignee: Collo 5303 Bornheim De GmbH
Priority date: 1984-01-12
Filing date: 1984-01-12
Publication date: 1987-06-25
Also published as: DE3400764A1

Description

Die Erfindung betrifft ein körniges Filtermaterial zur Entfernung von Schadstoffen, insbesondere Ozon, aus der Luft, mit mindestens einer chemosorptiven und/oder katalytisch wirkenden Substanz und einer kapillaraktiven Substanz, wobei diese Substanzen unter Einschluß von hydraulisch abbindendem Zement, Natriummetasilikat und Kalziumhydroxid durch ein Bindemittel zu der Kornform gebunden sind.

Als Filter für die Entfernung von Fremdgasen aus der Luft sind neben Adsorptionsfiltern, wie Aktivkohlefiltern, auch körnige Filtermassen bekannt, die in Anlagerung an ein Trägermaterial ein katalytisch wirkendes Redoxsystem oder eine oder mehrere mit dem Fremdgas chemisch reagierende chemosorptive Substanzen enthalten. Beispielsweise ist durch die DE-OS 24 22 574 ein Schüttstoff-Filtermaterial bekanntgeworden, dessen Einzelkörper bzw. Pellets aus mindestens einer mit dem Fremdgas chemisch reagierenden, sauren oder basischen Substanz und einer feuchtigkeitsspeichernden Substanz bestehen, die vorzugsweise von einem die chemosorptive Substanz in der Kornform abbindenden wasserlöslichen Bindemittel, z. B. einem Cellulosederivat, gebildet wird. Neben den chemosorptiven Substanzen und dem Bindemittel kann die körnige Masse noch mindestens eine weitere flüssigkeitsspeichernde bzw. quellfähige Substanz, beispielsweise Bims oder Tuff, aufweisen. Außerdem kann das bekannte Filtermaterial als weitere filterwirksame Komponente ein Adsorptionsmittel, z. B. Aktivkohle, und/oder Oxidationskatalysatoren enthalten, wobei als Träger für die Oxidationskatalysatoren bevorzugt hydrophile, offenzellige Schaumstoffteilchen Verwendung finden.

Das vorgenannte Schüttstoff-Filtermaterial, von dem die Erfindung ausgeht, kann als basische chemosorptive Substanzen u. a. Kalziumhydroxid, Natriummetasilikat oder auch Zement enthalten. Die gleichzeitige Verwendung des wasserlöslichen Bindemittels erhöht den Feuchtigkeitsgehalt bzw. die feuchtigkeitsspeichernde Wirkung des körnigen Filtermaterials, was im Hinblick auf die angestrebte chemische Umsetzung der von der Luft mitgeführten Schadstoffe bedeutsam ist.

Aus der älteren Patentanmeldung gemäß DE-OS 33 24 091 sind Absorptionsmassen zur Entfernung des in einem Gas oder in einer Flüssigkeit vorhandenen Quecksilbers bekannt, die aus Schwefel und einem Bindemittel, z. B. Zement, bestehen. Das Gemisch aus Schwefel, Bindemittel und gegebenenfalls einem Porositätshilfsmittel wird durch Extrusion, Tablettieren oder mittels Dragiervorrichtungen zu dem körnigen Filtermaterial verarbeitet.

Ausgehend von dem eingangs genannten körnigen Filtermaterial, welches vor allem als Schüttstoff-Filtermaterial in Ab- und Umlufthauben Verwendung finden kann, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine in der Massenproduktion billig herzustellende, vor allem im alkalischen Bereich hochwirksame und auch feuchtigkeitsstabile Filtermasse zu schaffen, die den Forderungen nach hoher mechanischer Abriebfestigkeit, Beständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen und Wirksamkeit über längere Einsatzzeiten hinweg besser entspricht als das bekannte Filtermaterial.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Filtermaterial erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

- Der hydraulisch abbindende Zement bildet zusammen mit dem Natriummetasilikat das Bindemittel, wobei der Gesamtanteil an Zement und Natriummetasilikat unter 50% beträgt und der Anteil von Natriummetasilikat zu dem Anteil an Zement bei 1 : 2 bis 1 : 4 liegt;
- der Anteil an Kalziumhydroxid beträgt 5 bis 25 Gew.-%
(alle vorgenannten Angaben in Gew.-% der Trockensubstanz).

Das erfindungsgemäße körnige Filtermaterial unterscheidet sich von dem bekannten Filtermaterial u. a. dadurch, daß hier als Bindemittel ein hydraulisch abbindender Zement zusammen mit Natriummetasilikat und auch Kalziumhydroxid verwendet wird. Das Natriummetasilikat hat die Funktion eines zusätzlichen Gerüstbindemittels, welches ein rasches Abbinden des Zements bewirkt. Das Kalziumhydroxid stabilisiert den alkalischen pH-Wert des Filtermaterials und ist zugleich Feuchtigkeitsträger, was für die chemische Umsetzung der sauren Luft-Dekontaminationen von Bedeutung ist. Außerdem ist das Kalziumhydroxid eine chemosorptive Substanz, die den Bindeeffekt noch verbessert. Von Bedeutung sind zugleich die angegebenen Mengenanteile der drei Substanzen. Es hat sich gezeigt, daß sich hiermit feinkörnige Filtermittel herstellen lassen, die eine hohe Filterwirksamkeit bei zugleich guter Feuchtigkeitsstabilität und hoher Druck- und Abriebfestigkeit der Filterkörner aufweisen. Das Filtermaterial ist kapillaraktiv und enthält den oder die absorbierenden, chemosorptiven und/oder katalytisch wirksamen Substanzen in homogener Verteilung. Außerdem läßt sich das Filtermaterial kostengünstig herstellen. Es ist beständig gegen Feuchtigkeit und während der Gebrauchsdauer auch weitgehend beständig gegenüber sauren und alkalischen Einflüssen. Im Hinblick auf die Filterwirksamkeit von Bedeutung ist die feinporige Struktur des erfindungsgemäßen Filtermaterials, das mindestens eine kapillaraktive Substanz, vorzugsweise Aktivkohle, und mindestens eine weitere filterwirksame Substanz, wie insbesondere eine chemosorptive Substanz und/oder eine katalytisch wirkende Substanz enthält.

Bei Verwendung von Aktivkohle als kapillaraktive Substanz beträgt der Anteil an Aktivkohle zweckmäßig 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%. Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann weitere die Feuchtigkeit haltende und die Porosität der Körner steigernde Zusätze enthalten. Besonders geeignet sind hier feinstporige Stoffe, wie insbesondere Bims, Schlacke oder Tuff, obwohl auch andere Stoffe bekannter Art, z. B. Kieselgur, verwendbar sind.

Insbesondere bei Verwendung des erfindungsgemäßen körnigen Filtermaterials zur Beseitigung von Ozon aus der Luft empfiehlt es sich, dem Filtermaterial ein Redoxsystem aus Schwermetalloxiden, insbesondere Kupfer- und Manganoxid, zuzusetzen.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial wird in bevorzugter Ausführung in folgender Zusammensetzung hergestellt (Angaben in Gew.-%, bezogen auf die Trockensubstanzen des Gemischs vor Wasserzugabe zur Hydratation des Zements):

hydraulisch abbindender Zement
und Natriummetasilikat im Verhältnis
2 : 1 bis 4 : 1, vorzugsweise 3 : 130 bis 50%,
vorzugsweise 35 bis 45% Aktivkohle10 bis 30%,
vorzugsweise 15 bis 25% Kalziumhydroxid5 bis 30%,
vorzugsweise 10 bis 25% Rest: Metalloxide eines Redoxsystems
(insbesondere Mangan- und Kupferoxid)
und/oder weitere feuchtigkeitshaltende
Stoffe, insbesondere Kieselgur, Bims,
Kalziumchlorid5 bis 40%,
vorzugsweise 15 bis 35%.

Das körnige Filtermaterial nach der Erfindung wird vorzugsweise in Form von Pellets hergestellt. Es erhält zweckmäßig eine mittlere Korngröße von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm. Die Herstellung des körnigen Filtermaterials im Pelletierverfahren erfolgt derart, daß sämtliche Stoffkomponenten desselben in feinpulvriger Form trocken gemischt und dann mittels einer Pelletiervorrichtung unter ständiger Wasserzugabe zu den Pellets verarbeitet wird. Die Wasserzugabe kann dabei durch Besprühen der Trockenmischung mit verdünnter Alkalilauge, insbesondere Natronlauge, erfolgen. Dabei entfällt ein zusätzlicher Trockenvorgang, da die benötigte Wassermenge in das Bindemittel eingebaut wird.

Im folgenden werden einige vorteilhafte Beispiele angegeben:

Beispiel 1

Es wird eine trockene Mischung aus folgenden feinstkörnigen bzw. pulvrigen Stoffen hergestellt:

Portlandzement30 Gew.-% Aktivkohle20 Gew.-% Natrium-Metasilikat (5 Hydrat)10 Gew.-% Mangandioxid25 Gew.-% Kupferoxid 5 Gew.-% Kalziumhydroxid10 Gew.-%

Das vorgenannte trockene Gemisch wird dann mit Wasser versetzt und zu der Kornform verarbeitet. Dabei wird zweckmäßig so vorgegangen, daß dem Gemisch etwa 13,5 Gew.-% von einer 1molaren Lösung von Natriumhydroxid in Wasser zugesetzt wird. Dies kann in der Weise geschehen, daß das wasserverdünnte Natriumhydroxid während des Pelletiervorgangs auf den Pelletierteller aufgesprüht wird. Es entstehen auf diese Weise kleine Pellets, die ein für den katalytischen Abbau von Ozon besonders gut geeignetes körniges Filtermittel bilden. Als Katalysatoren dienen das Mangandioxid und das Kupferoxid, die ein Redoxsystem bilden.

Beispiel 2

Es wird ein trockenes Gemisch folgender Substanzen hergestellt:

Portlandzement30 Gew.-% Natrium-Metasilikat (5 Hydrat)10 Gew.-% Kalziumhydroxid20 Gew.-% Aktivkohle25 Gew.-% Kieselgur15 Gew.-%

Das vorgenannte trockene Gemisch wird dann entsprechend Beispiel 1 durch Zugabe von etwa 13,5 Gewichtsanteilen einer 1molaren Lösung von Natriumhydroxid in Wasser zu dem körnigen Filtermittel verarbeitet, das sich besonders gut zur Entfernung von sauren Stoffen aus der Luft eignet.

Beispiel 3

Es wird ein trockenes Gemisch aus folgenden Substanzen hergestellt:

Portlandzement30 Gew.-% Natrium-Metasilikat (5 Hydrat)10 Gew.-% Kalziumhydroxid25 Gew.-% Aktivkohle20 Gew.-% Kieselgur15 Gew.-%

Das vorgenannte Gemisch wird mit etwa 13,5 Gewichtsanteilen einer 5%igen Kupfersulfatlösung zu dem körnigen Filtermittel verarbeitet. Dieses Filtermittel eignet sich besonders gut zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus der Luft.

Beispiel 4

Es wird ein trockenes Gemisch aus folgenden Substanzen hergestellt:

Portlandzement30 Gew.-% Natrium-Metasilikat (5 Hydrat)10 Gew.-% Aktivkohle15 Gew.-% Mangandioxid25 Gew.-% Kupferoxid 5 Gew.-% Kalziumhydroxid10 Gew.-% Kalziumchlorid 5 Gew.-%

Das vorgenannte Gemisch wird mit etwa 13,5 Teilen einer 1molaren Lösung von Kalziumhydroxid in Wasser versetzt und gebunden. Auf diese Weise erhält man ein körniges Filtermittel, welches besonders gut zur katalytischen Entfernung von Ozon aus der Luft geeignet ist.

Die nach den obigen Beispielen hergestellten körnigen Filtermittel sind durch und durch kapillaraktiv und haben eine homogene Verteilung der absorbierenden, chemosorptiven und/oder katalytisch wirksamen Substanzen. Die kleinen Partikel zeichnen sich durch sehr gute Abriebfestigkeit aus. Sie sind beständig gegen Feuchtigkeit und während der Gebrauchsdauer auch weitgehend beständig gegen saure und alkalische Einflüsse.

Claims

1. Körniges Filtermaterial zur Entfernung von Schadstoffen, insbesondere Ozon, aus der Luft, mit mindestens einer chemosorptiven und/oder katalytisch wirkenden Substanz und einer kapillaraktiven Substanz, wobei diese Substanzen unter Einschluß von hydraulisch abbindendem Zement, Natriummetasilikat und Kalziumhydroxid durch ein Bindemittel zu der Kornform gebunden sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- der hydraulisch abbindende Zement bildet zusammen mit dem Natriummetasilikat das Bindemittel, wobei der Gesamtanteil an Zement und Natriummetasilikat unter 50% beträgt und der Anteil von Natriummetasilikat zu dem Anteil an Zement bei 1 : 2 bis 1 : 4 liegt;
- der Anteil an Kalziumhydroxid beträgt 5 bis 25 Gew.-%;
(alle vorgenannten Angaben in Gew.-% der Trockensubstanz).

2. Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als kapillaraktive Substanz Aktivkohle in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%, enthält.

3. Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich feinstporige Stoffe, insbesondere Bims, Schlacke, Tuff, enthält.

4. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Redoxsystem aus Schwermetalloxiden, insbesondere Kupfer- und Manganoxid, enthält.

5. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus folgenden Stoffen besteht (in Gew.-% der Trockensubstanz): hydraulisch abbindender Zement
und Natriummetasilikat im Verhältnis
2 : 1 bis 4 : 1, vorzugsweise 3 : 130 bis 50%,
vorzugsweise 35 bis 45% Aktivkohle10 bis 30%,
vorzugsweise 15 bis 25% Kalziumhydroxid5 bis 30%,
vorzugsweise 10 bis 25% Rest: Metalloxide eines Redoxsystems
(insbesondere Mangan- und Kupferoxid)
und/oder weitere feuchtigkeitshaltende
Stoffe, insbesondere Kieselgur, Bims,
Kalziumchlorid5 bis 40%,
vorzugsweise 15 bis 35%.

6. Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es in pelletierter Form mit einer mittleren Korngröße von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm, vorliegt.