DE4115404A1 - Adsorption filter for purification of contaminated gas flow - comprises activated carbon@ sandwiched between two layers of porous fibrous web by needle-bonding - Google Patents

Adsorption filter for purification of contaminated gas flow - comprises activated carbon@ sandwiched between two layers of porous fibrous web by needle-bonding

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Abstract

Process for mfr. of a filtration medium consisting of porous carrier material in which is entrapped activated carbon, comprises a) distibuting a layer of activated carbon as an aqueous, binder free, mixture, on to a layer of fibrous web; b) covering the activated carbon layer with a further fibrous web layer; c) needle-bonding the web/carbon sandwich and, d) removing the water from the activated carbon layer by drying. USE/ADVANTAGE - Filter medium with high absorption efficiency, unimpeded by adsorption of any binder adhesive to the activated carbon useful for large scale purificn. of smoke gases, etc. to remove sulphur, halogen, dioxine and furan compounds and heavy metals, etc.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, welches aus einem porösen Trägermaterial und darin eingebundener Aktivkohle besteht. Weiterhin be­ trifft die Erfindung ein nach diesem Verfahren herge­ stelltes Filtermedium.The invention relates to a method for producing a Filter medium, which consists of a porous carrier material and there is activated carbon in it. Continue to be the invention applies to this method provided filter medium.

Aktivkohle wird sehr häufig als Adsorptionsmittel zur Entfernung unerwünschter oder schädlicher Stoffe aus Ga­ sen und Flüssigkeiten oder als Atemschutzfilter verwen­ det. Große Bedeutung hat die Abgasreinigung mittels Ak­ tivkohle bei Müllverbrennungsanlagen und mit fossilen Brennstoffen arbeitenden Kraftwerken erhalten. Zur Besei­ tigung von Schwefel-, Chlor- und Fluorverbindungen sowie Schwermetallen, Dioxinen und Furanen bedient man sich üb­ licherweise des Flugstromreaktorverfahrens. Dabei wird pulverförmige Aktivkohle dem Abgas zudosiert, um die aus dem Abgas zu entfernenden Bestandteile, zum Beispiel Dio­ xine, Furane, Halogene, an der Aktivkohle zu binden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß der Verbrauch an Aktivkohle hoch ist, da nur 3-20% des Aktivkohlead­ sorbtionsvermögens genutzt werden können. Dieser Nutzungs­ grad ist trotz der Rückführung des Adsorbtionsmittels so gering, weil die Verweilzeit im nachgeschalteten Staub­ filter relativ gering ist. Weiterhin muß die eingegebene Aktivkohle wieder aus dem Rauchgas entfernt werden, was zu einer zusätzlichen Belastung der nachgeschalteten Staubfilter führt.Activated carbon is very often used as an adsorbent Removal of unwanted or harmful substances from Ga and liquids or as a respiratory protection filter det. Exhaust gas cleaning using Ak is of great importance activated carbon in waste incineration plants and with fossil fuels Obtain fuel-working power plants. To Besei production of sulfur, chlorine and fluorine compounds as well Heavy metals, dioxins and furans are used lichlich the entrained-flow reactor process. Doing so powdered activated carbon is metered into the exhaust gas in order to get the components to be removed from the exhaust gas, for example Dio xine, furans, halogens to bind to the activated carbon. The disadvantage of this method is that the consumption activated carbon is high, as only 3-20% of activated carbon sorbent capacity can be used. This usage degree is so despite the return of the adsorbent low because of the dwell time in the downstream dust filter is relatively low. Furthermore, the entered Activated carbon can be removed again from the flue gas what to an additional burden on the downstream Dust filter leads.

Bei Atemschutzfilter ist es bekannt, zwischen zwei sehr feinen Siebflächen Aktivkohle anzuordnen. Ein solches Filter läßt sich jedoch nicht zur Reinigung von großen Abgasmengen einsetzen, weil sein Leistungsvermögen zu ge­ ring ist. Wenn man das Adsorptionsvermögen solcher Filter erhöhen wollte, dann müßte man die Korngröße der in ihm enthaltenen Aktivkohle möglichst klein wählen, damit eine möglichst große Aktivkohleoberfläche entsteht. Das erfor­ derte jedoch Siebflächen, die engmaschig genug sind, um ein Durchrieseln der Aktivkohle zu verhindern. Man könnte beispielsweise nicht als Siebflächen Nadelfilz vorsehen, weil dann die Aktivkohle durch den Nadelfilz hindurchrie­ seln würde. Mit der Verringerung des Querschnittes der Durchlässe in den Siebflächen steigt jedoch der Strö­ mungswiderstand des Filtermediums unerwünscht stark an. Deshalb konnten solche Filtermedien in großtechnischen Anlagen, beispielsweise zur Rauchgasreinigung, nicht zum Einsatz kommen.With respiratory protection filters it is well known between two to arrange fine screen surfaces of activated carbon. Such one  However, filters cannot be used to clean large ones Use exhaust gas quantities because its performance is too high ring is. If you look at the adsorption capacity of such filters wanted to increase, you would have to increase the grain size in it Select contained activated carbon as small as possible, so that The largest possible activated carbon surface is created. The requ however, sieve surfaces that are closely enough to to prevent the activated carbon from trickling through. You could for example, do not provide needle felt as a screen surface, because the activated carbon then ran through the needle felt would sel. With the reduction in the cross section of the However, the flow in passages in the sieve surfaces increases resistance of the filter medium to an undesirably high level. Therefore, such filter media could be used on an industrial scale Plants, for example for flue gas cleaning, not for Come into play.

Es sind auch Aktivkohle-Luftfilter bekannt, bei denen Aktivkohle in porösem Schaumstoff eingebunden ist. Um die Aktivkohle im Schaumstoff zu halten, ist ein Bindemittel erforderlich. Dieses Bindemittel verringert die Wirkung der Aktivkohle, da die Fläche, mit der sie mit dem Schaumstoff verbunden ist, nicht zu Adsorptionszwecken zur Verfügung steht. Weiterhin läßt sich nur eine relativ kleine Menge Aktivkohle in den Schaumstoff einbringen und die Temperaturbeständigkeit des Schaumstoffes reicht für die bei der Rauchgasreinigung auftretenden Temperaturen und Schadstoffmengen nicht aus. Deshalb werden solche Ak­ tivkohle enthaltenden Schaumstoffe nicht für großtechni­ sche Anlagen eingesetzt.Activated carbon air filters are also known in which Activated carbon is embedded in porous foam. To the Keeping activated carbon in the foam is a binding agent required. This binder reduces the effect the activated carbon because the area with which it is connected to the Foam is connected, not for adsorption purposes is available. Furthermore, only one can be relative Put a small amount of activated carbon in the foam and the temperature resistance of the foam is sufficient for the temperatures that occur during flue gas cleaning and pollution levels. Therefore such Ak Foam containing active carbon not for large-scale techn cal systems used.

Wenn man Nadelfilz leitfähig machen will, dann kann man diesen zum Beispiel mit gebundenem Ruß beschichten. Hierzu taucht man den Nadelfilz in ein Becken, in welchem in einem Bindemittel suspendierter Ruß vorhanden ist. Ein solches Beschichtungsverfahren läßt sich jedoch nicht zur Einlagerung von Aktivkohle in Nadelfilz verwenden, weil das Bindemittel die Adsorptionswirkung der Aktivkohle aufheben würde.If you want to make needle felt conductive, then you can coat it with bound soot, for example. To do this, dip the needle felt into a basin, in which carbon black suspended in a binder is present. A However, such a coating process cannot be used  Use activated carbon in needle felt because the binding agent the adsorption effect of the activated carbon would pick up.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein einfaches und kostengünstig durchführbares Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem sich ein mög­ lichst leistungsfähiges Filtermedium erzeugen läßt, wel­ ches sich für den großtechnischen Einsatz eignet und bei möglichst geringen Strömungsverlusten ein hohes Adsorp­ tionsvermögen aufweist. Weiterhin soll ein einfach her­ stellbares, wirkungsvolles Filtermedium geschaffen wer­ den, welches sich insbesondere zur Abgasreinigung eignet.The problem underlying the invention is a simple one and cost-effective process of the beginning to develop the type with which a possible can produce the most powerful filter medium, wel is suitable for large-scale use and at flow losses as low as possible a high adsorp ability. Furthermore, it should be a simple one adjustable, effective filter medium the one that is particularly suitable for exhaust gas cleaning.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.The first-mentioned object is achieved by the Process steps specified in claim 1 solved.

Durch dieses Aufgeben der Aktivkohle zusammen mit Wasser läßt sich verhindern, daß beim Vernadeln der beiden Vliesschichten die Aktivkohle durch den Nadelvlies hin­ durchtritt, ohne daß ein die Wirkung der Aktivkohle min­ derndes oder aufhebendes Bindemittel erforderlich wird. Erstaunlicherweise staubt die Aktivkohle auch nach dem Austreiben des Wassers durch Trocknen nicht aus den Vliesschichten aus, insbesondere nicht bei Abreini­ gungsvorgängen des Filtermediums, obgleich die Porengrö­ ßen der Vliesschichten das eigentlich möglich machen. Vermutlich halten elektrostatische Bindungskräfte die Ak­ tivkohle im Vlies fest. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr einfach und kostengünstig durchführbar und er­ möglicht es, zwischen zwei Vliesschichten relativ große Mengen von Aktivkohle anzuordnen, deren Oberfläche durch das Fehlen eines Bindemittels voll wirksam ist. By giving up the activated carbon together with water can be prevented that when needling the two Fleece layers the activated carbon through the needle fleece passes through without the effect of the activated carbon min derndes or canceling binder is required. Amazingly, the activated carbon also dust after Do not expel the water by drying it Fleece layers, especially not with Abreini processes of the filter medium, although the pore size The layers of fleece actually make this possible. Presumably electrostatic binding forces hold the Ak Solid carbon in the fleece. The method according to the invention is very simple and inexpensive to do and he allows relatively large between two layers of fleece Arrange amounts of activated carbon, their surface by the lack of a binder is fully effective.  

Das Verfahren ist sehr kostengünstig durchzuführen, wenn als Vliesschichten jeweils ein Nadelfilz aus einer poly­ meren Faser verwendet wird.The procedure is very inexpensive to perform, though as fleece layers, a needle felt made of a poly meren fiber is used.

Auch hochfeine Aktivkohle staubt nicht aus dem Filterme­ dium aus, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des er­ findungsgemäßen Verfahrens für die Anströmseite des Fil­ termediums eine Vliesschicht mit geringerer Porengröße als für die Abströmseite verwendet wird.Even very fine activated carbon does not dust from the filter media dium if, according to a further embodiment of the he inventive method for the upstream side of the fil termediums a non-woven layer with a smaller pore size than is used for the downstream side.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Filtermediums mit einer möglichst wirksamen Aktivkoh­ leeinlagerung, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filtermedium zwischen zwei miteinander vernadelten Vliesschichten eine ohne Bindemittel in die Vliesschich­ ten integrierte Aktivkohleschicht aufweist.The second problem, namely the creation of a Filter medium with the most effective activated carbon leeinlagung is solved according to the invention in that the filter medium between two needles Fleece layers one without binder in the fleece layer ten integrated activated carbon layer.

Ein solches Filtermedium eignet sich sehr gut zur Reini­ gung industrieller Abgase einschließlich der darin ent­ haltenen Flugaschen, beispielsweise zur Rauchgas­ reinigung, da das Adsorptionsvermögen der in ihm vorhan­ denen Aktivkohle infolge Zwangsdurchströmung um ein Viel­ faches höher genutzt werden kann als bei dem bisher be­ kannten Flugstromreaktionsverfahren. Zusätzlich zu der großen Wirksamkeit der Aktivkohle hinsichtlich der Ad­ sorption von Schadstoffen, insbesondere Schwefel-, Chlor- und Fluorverbindungen sowie Schwermetallen, Dioxinen und Furanen ergeben sich Reingasstaubgehalte, die unter 1 mg/Nm3 liegen.Such a filter medium is very well suited for cleaning industrial exhaust gases including the fly ash contained therein, for example for flue gas cleaning, since the adsorption capacity of the activated carbon present in it can be used many times higher due to forced flow than in the previously known entrained flow reaction process . In addition to the great effectiveness of activated carbon with regard to the adsorption of pollutants, especially sulfur, chlorine and fluorine compounds as well as heavy metals, dioxins and furans, there are clean gas dust contents which are below 1 mg / Nm 3 .

Besonders kostengünstig ist das Filtermedium herstellbar, wenn die Vliesschichten jeweils ein Nadelfilz mit polyme­ ren Fasern sind. The filter medium can be produced particularly cost-effectively, if the fleece layers each have a needle felt with polyme ren fibers.  

Die Aktivkohle im Filtermedium kann besonders feinkörnig sein, wenn die Vliesschicht auf der Anströmseite eine ge­ ringere Porengröße hat als auf der Abströmseite.The activated carbon in the filter medium can be particularly fine-grained be when the fleece layer on the upstream side is a ge has smaller pore size than on the outflow side.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt den Querschnitt des Filtermediums mit einer Vliesschicht 1, bei der es sich um einen Nadelfilz aus polymeren Fasern handelt. Zur Herstellung dieses Filtermediums wird auf diese Vlies­ schicht zunächst eine Aktivkohleschicht 2 durch Aufbrin­ gen einer Suspension aus Wasser und Aktivkohle aufge­ bracht. Diese Aktivkohleschicht 2 wird anschließend durch eine zweite Vliesschicht 3 abgedeckt. Danach erfolgt ein Vernadeln der beiden Vliesschichten 1, 3. Da hierbei die Aktivkohleschicht 2 noch feucht ist, kann es dabei nicht zu einem Ausstauben der Aktivkohle kommen. Erst nach dem Vernadeln beider Vliesschichten 1, 3 wird durch Trocknen das Wasser aus der Aktivkohleschicht 2 entfernt.To further explain the invention, reference is now made to the drawing. This shows the cross section of the filter medium with a nonwoven layer 1 , which is a needle felt made of polymeric fibers. To produce this filter medium, an activated carbon layer 2 is first applied to this nonwoven layer by applying a suspension of water and activated carbon. This activated carbon layer 2 is then covered by a second fleece layer 3 . The two fleece layers 1 , 3 are then needled. Since the activated carbon layer 2 is still moist, the activated carbon cannot be dusted. Only after the needling both fabric layers 1, 3, the water from the activated carbon layer 2 is removed by drying.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen eines Filtermediums, welches aus einem porösen Trägermaterial und darin eingebundener Aktivkohle besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfah­ rensschritte:
  • a) Auf einer Vliesschicht wird ohne Bindemittel eine Aktivkohleschicht aus Aktivkohle und Wasser aufgetragen.
  • b) Die Aktivkohleschicht wird mit einer weiteren Vliesschicht abgedeckt.
  • c) Die beiden Vliesschichten werden miteinander durch die Aktivkohleschicht hindurch vernadelt.
  • d) Durch Trocknen wird das Wasser der Aktivkohle­ schicht entfernt.
1. A method for producing a filter medium, which consists of a porous carrier material and activated carbon embedded therein, characterized by the following procedural steps:
  • a) An activated carbon layer of activated carbon and water is applied to a non-woven layer without a binder.
  • b) The activated carbon layer is covered with a further fleece layer.
  • c) The two nonwoven layers are needled together through the activated carbon layer.
  • d) The water of the activated carbon layer is removed by drying.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vliesschichten jeweils ein Nadelfilz aus einer poly­ meren Faser verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as fleece layers, a needle felt made of a poly meren fiber is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Anströmseite des Filtermediums eine Vliesschicht mit geringerer Porengröße als für die Ab­ strömseite verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that a for the upstream side of the filter medium Non-woven layer with a smaller pore size than for the Ab current side is used. 4. Filtermedium, welches nach zumindest einem der voran­ gehenden Ansprüche hergestellt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß es zwischen zwei miteinander vernadelten Vlies­ schichten (1, 3) eine ohne Bindemittel in die Vlies­ schichten (1, 3) integrierte Aktivkohleschicht (2) auf­ weist. 4. Filter medium, which is produced according to at least one of the preceding claims, characterized in that it layers between two needled nonwoven layers ( 1, 3 ) without binder in the nonwoven layers ( 1 , 3 ) integrated activated carbon layer ( 2 ) points. 5. Filtermedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesschichten (1, 3) jeweils ein Nadelfilz mit polymeren Fasern sind.5. Filter medium according to claim 5, characterized in that the fleece layers ( 1 , 3 ) are each a needle felt with polymer fibers. 6. Filtermedium nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vliesschicht (1) auf der Anströmseite eine geringere Porengröße hat als auf der Abströmseite.6. Filter medium according to claim 5 or 6, characterized in that the fleece layer ( 1 ) on the upstream side has a smaller pore size than on the downstream side.
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