DE4240558A1

DE4240558A1 - Photo-catalytic purificn. of gases and brines in a closed chamber - comprising using supported catalysts e.g. titanium di:oxide and palladium or platinum regenerated by washing and short wave light source

Info

Publication number: DE4240558A1
Application number: DE4240558A
Authority: DE
Inventors: Franz Dietrich Oeste
Original assignee: DIETRICH OLGA 64839 MUENSTER; OESTE FRANZ DIETRICH 35516 MUENZENBERG
Current assignee: DIETRICH OLGA 64839 MUENSTER; OESTE FRANZ DIETRICH 35516 MUENZENBERG
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-09

Abstract

Gases, exhaust gases, vapours and brines contaminated with or mixed with undesirable chemicals and purified using a process involving photocatalysis on the surface of catalysts, whereby the substrate requiring purification is passed through a closed system consisting of: a) a catalyst support having high surface area, long term resistance against chemical corrosion and short wave light, and mechanical stability of a degree required to moving mechanical parts; upon which is b) a catalyst comprising of at least one semiconductor oxide or an oxide of a group IIa or IIb element, together with at least one platinum gp. metal; and c) a catalyst comprising of at least one actinide, lanthanide or gp. IIIb element. Also required is d) at least one short wave light source, wavelength 250-400 nm, for photon prodn.; and e) at least one washing zone through which the catalyst/catalyst support is passed and subjected to treatment with polar solvents. Purificn. of domestic air and smoke, traffic exhaust fumes, and exhaust and circulating air in e.g. schools and hospitals. Removal of toxic substances from processes in paint, dye and plastic mfr., the pharmaceutical and chemical industry, and refineries. Decontamination of groundwater and contaminated earth. Destruction of environmentally-toxic substances e.g. PCBs. ADVANTAGE - The process which may be universally applied, has easily handled by-products, and allows chemicals, e.g. halogenated hydrocarbons, which are handled with difficulty to be mineralised.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, zur Rei nigung von Gasen, Abgasen, Dämpfen und Solen die mit uner wünschten chemischen Stoffen kontaminiert sind oder in höheren Konzentrationen diesen beigemischt sind, mittels Photokatalysereaktionen die an der Oberfläche von Kataly satoren stattfinden.The present invention relates to a method and Devices for performing the method, for Rei cleaning of gases, exhaust gases, vapors and brines with un Desired chemical substances are contaminated or in higher concentrations are mixed with these Photocatalysis reactions on the surface of Kataly take place.

Die Katalysatoren befinden sich in einem Festbett oder einem Schwebebett auf Katalysatorträgern. Im Schwebebett können die Katalysatoren selbst als Katalysatorträger fungieren. Katalysatorträger und Katalysatoren befinden sich in einem geschlossenen System durch das daß zu reinigende Substrat durchgeleitet wird.The catalysts are in a fixed bed or a floating bed on catalyst carriers. In the floating bed can use the catalysts themselves as catalyst supports act. Catalyst supports and catalysts are located yourself in a closed system by that too cleaning substrate is passed through.

Beim Festbettkatalysatorprinzip durchläuft das System Katalysatorträger/Katalysator kontinuierlich oder dis kontinuierlich eine Waschzone zum Abwaschen der gebilde ten Mineralisationsprodukte.The system runs with the fixed bed catalyst principle Catalyst support / catalyst continuously or dis continuously a washing zone for washing the structures mineralization products.

Die Reaktion wird durch Photonen von kurzwelligem Licht der Wellenlänge zwischen 250 bis 400 nm induziert. The reaction is caused by photons of short-wave light the wavelength between 250 and 400 nm.

Endotherme chemische Reaktionen benötigen Energie zum Reaktionsablauf. Diese Energie kann der Reaktion in ver schiedener Form zugeführt werden. Oft geschieht dies in Form von Photonen verschiedener Lichtwellenlänge.Endothermic chemical reactions require energy to Reaction process. This energy can react in ver can be supplied in various forms. This often happens in Form of photons of different wavelengths of light.

Da derartige Reaktionen bei relativ niedrigen Temperatu ren ablaufen, werden zur Reaktionsbeschleunigung Kataly satoren eingesetzt.Because such reactions occur at a relatively low temperature Ren expire, Kataly to accelerate the reaction sensors used.

Die beschriebene Kombination der Reaktionsanregung chemi scher Reaktionen mit Hilfe von Photonen und der Reak tionsbeschleunigung mittels Katalysatoren wird unter dem Begriff Photokatalyse im weiteren behandelt.The described combination of reaction excitation chemi reactions with the help of photons and the reac acceleration by means of catalysts is under the The term photocatalysis is discussed below.

Photokatalysierte chemische Reaktionen finden seit eini ger Zeit vermehrtes Interesse. Insbesondere wurde auch schon versucht derartige Reaktionen im Bereich des Umwelt schutzes anzuwenden.Photocatalyzed chemical reactions have been taking place for some time increased interest. In particular, too already tried such reactions in the area of the environment protection.

So wird zum Beispiel in Environmental Sci.Technol. Vol. 17, 10.(1983) 828-31, eine Reaktion zum Abbau von Chloroform durch photoassistierte, heterogene Katalyse in wäßriger Suspension von Titandioxid beschrieben.For example, in Environmental Sci.Technol. Vol. 17, 10. (1983) 828-31, a chloroform degradation reaction through photo-assisted, heterogeneous catalysis in aqueous Suspension of titanium dioxide described.

Chloroform ist ein Hauptbestandteil der sich bildenden Nebenprodukte bei der desinfizierenden, chlorierenden Aufbereitung von Trinkwasser und auch zum Beispiel Wasser in Schwimmbecken.Chloroform is a major component of the formed By-products in disinfectant, chlorinating Treatment of drinking water and also water, for example in swimming pools.

Dem Chloroform werden carzinogene Eigenschaften zugespro chen.Carcinogenic properties are added to chloroform chen.

Das beschriebene Verfahren bezieht sich auf wäßrige Sus pensionen mit hohem Feststoffanteil, sogenannten slurries. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß sich als Umset zungsprodukt Salzsäure bildet, die aus dem System abge trennt werden muß.The process described relates to aqueous Sus pensions with a high solid content, so-called slurries. The disadvantage of this method is that it can be implemented tion product forms hydrochloric acid, which abge from the system must be separated.

Die Eur.Patentanmeld. 89100265.1, beschreibt ein Verfah ren und Vorrichtung zur Reinigung von Schwefelwasserstoff enthaltenden Abgasen, mittels einem wabenförmigen Gerüst aus Aktivkohle mit auf der Oberfläche appliziertem Titan dioxid als Katalysator und unter Einwirkung von Ultra violettstrahlen.The Eur patent application. 89100265.1, describes a procedure ren and device for cleaning hydrogen sulfide containing exhaust gases, by means of a honeycomb structure made of activated carbon with titanium applied to the surface dioxide as a catalyst and under the influence of ultra violet rays.

Hierbei adsorbiert die Aktivkohle geruchsaktive Stoffe wie H₂S oder Skatole, die unter Einwirkung von UV zersetzt werden.The activated carbon adsorbs odor-active substances such as H ₂ S or Skatole, which are decomposed under the influence of UV.

Das Verfahren ist ein Selektivverfahren und hat den Nach teil, daß nicht die volle verfügbare Oberfläche aktiv zur Wirkung kommt.The process is a selective process and has the aftermath partly that the full available surface is not active comes into effect.

In der DOS 40 23 995.0 wird ein Verfahren zur photokata lytischen Mineralisation von Schadstoffen mittels eines relativ zur Photonenquelle bewegten Katalysatorfestbettes beschrieben.DOS 40 23 995.0 describes a process for photokata lytic mineralization of pollutants by means of a fixed catalyst bed moved relative to the photon source described.

Gegenüber anderen Verfahren zur Vernichtung von Schad stoffen, beispielsweise der Verbrennung, bietet dieses Verfahren zumindest den Vorteil, daß durch das Verfahren selbst keine zusätzliche Umweltbelastung verursacht wird. Bei der Verbrennung ist dies der Fall, wenn ein Stütz brennstoff eingesetzt werden muß, der in der Regel Koh lendioxid erzeugt.Compared to other methods of destroying damage substances, for example combustion, offers this Process at least the advantage that the process itself does not cause additional environmental pollution. When burning, this is the case when a support fuel must be used, which is usually Koh produces dioxide.

Beim Verfahren gemäß der obigen DOS muß, auch bei sehr geringen zu handhabenden Schadstoffkonzentrationen im Medium, kein Stützbrennstoff eingesetzt werden und das Verfahren läuft bei einer relativ niedrigen Temperatur ab.With the procedure according to the above DOS must, even with very low pollutant concentrations to be handled in Medium, no support fuel can be used and that Process runs at a relatively low temperature from.

Gelangen allerdings fortgesetzt Schadstoffe zum Einsatz, die neben Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stick stoff noch weitere Elemente enthalten wie zum Beispiel Halogene, Schwefel, Phosphor oder Arsen, bzw. Schadstoffe und sonstige zu beseitigende Stoffe, die ausschließlich aus den letztgenannten bestehen, können sich am Photokatalysator flüssige oder feste Mineralisations produkte ansammeln, wie z. Beispiel Phosphorsäure oder Arsensäure. Bei der niedrigen Reaktionstemperatur, von in der Regel unter 50°C, verdampfen diese Stoffe nicht. Dadurch wird die Photokatalysefunktion stark herabge setzt, wodurch die Reaktion schließlich zum Erliegen kommt. However, if pollutants continue to be used, which in addition to carbon, hydrogen, oxygen and stick contain other elements such as Halogens, sulfur, phosphorus or arsenic, or pollutants and other substances to be removed, exclusively consist of the latter, can on Liquid or solid mineralization photocatalyst accumulate products such as Example phosphoric acid or Arsenic acid. At the low reaction temperature, from usually below 50 ° C, these substances do not evaporate. As a result, the photocatalyst function is greatly reduced sets, which eventually stops the reaction is coming.

Des weiteren, sind eine Reihe von herkömmlichen Verfah ren zur Beseitigung schadstoffhaltiger Stoffe und ent sprechender Kontaminate in Abgasen und sonstigen Medien in denen diese unerwünscht sind,bekannt.Furthermore, there are a number of conventional methods for the removal of pollutants and ent speaking contaminants in exhaust gases and other media in which these are undesirable.

Zu solchen zählen rein physikalische Verfahren wie Ad sorption, Absorption oder rein chemische Verfahren wie Chemisorption oder Verbrennung.These include purely physical processes such as Ad sorption, absorption or purely chemical processes such as Chemisorption or combustion.

Diese Verfahren sind jedoch oft ungeeignet, um die Mine ralisierung oder Abscheidung von komplizierten chemischen Verbindungen, wie zum Beispiel Schwefelhexafluorid, mit ökonomisch und ökologisch vertretbaren Mitteln zu erzie len. Die genannten Verfahren sind auch in anderer Hin sicht nachteilig. Die Sorptionsverfahren physikalischer Art unterliegengen der Sorbensbeladung. Das beladene Sorbens muß entweder, oft als Sondermüll, entsorgt oder unter hohem Energieaufwand desorbiert werden.However, these procedures are often unsuitable to mine Realization or separation of complicated chemical Compounds, such as sulfur hexafluoride, with to educate economically and ecologically justifiable means len. The procedures mentioned are also in other directions disadvantageous view. The physical sorption processes Kind are subject to sorbent loading. The loaded Sorbent must either be disposed of, often as hazardous waste, or be desorbed with high energy consumption.

Die alternativen Verbrennungsverfahren verursachen oft einen erheblichen Aufwand zur Reinigung der Verbrennungs abgase einschließlich der Stützbrennstoffverbrennungsab gase. Da bei der Verbrennung die Verbrennungstemperaturen in der Regel recht hoch sein müssen, ist der Energieauf wand, wenn die Verbrennungsabwärme nicht genutzt wird, extrem hoch.The alternative combustion processes often cause a considerable effort to clean the combustion exhaust gases, including support fuel combustion gases. Since the combustion temperatures during combustion usually have to be quite high, the energy is on if the waste heat from the combustion is not used, extremely high.

Alle genannten Verfahren und Vorrichtungen zum Stande der Technik haben gewisse Nachteile in bezug auf deren Einsatz bereichsbreite, Standzeit und der damit verbundenen Gesamtraumzeitausbeute, was den Kostennutzenfaktor erheb lich herabsetzt.All of the methods and devices mentioned above Technology has certain disadvantages with regard to its use area width, service life and the associated Total space time yield, which increases the cost benefit factor diminishes.

Unter Berücksichtigung aller Unzulänglichkeitsfaktoren bestand die Aufgabe ein Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu finden, mittels dem und denen es gelingt die vorher genannten Nachteile zu über winden, das universeller einsetzbar ist, bei dem die an fallenden Umsetzungsprodukte auf einfache Art aus dem System gebracht werden und auch schwierig zu handhabende chemische Verbindungen, wie zum Beispiel reaktionsträge Halogenkohlenstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe oder SF₆, mineralisiert werden können.Taking into account all the inadequacy factors, the task was to find a method and devices for carrying out the method, by means of which it is possible to overcome the disadvantages mentioned above, which can be used more universally, and in which the reaction products which are produced are simply removed from the system and also difficult to handle chemical compounds, such as inert halogenated carbons, halogenated hydrocarbons or SF ₆ , can be mineralized.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Reinigung von Gasen, Abgasen, Dämpfen und Solen die mit unerwünschten chemischen Stoffen kontami niert oder gemischt sind, mittels Photokatalysereaktionen die an der Oberfläche von Katalysatoren stattfinden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu reinigenden Sub strate durch ein räumlich geschlossenes System geleitet werden, bestehend aus;The object of the invention was achieved by a Processes for the purification of gases, exhaust gases, vapors and Solen contaminated with undesirable chemical substances nated or mixed, by means of photocatalyst reactions that take place on the surface of catalysts, that is characterized in that the Sub to be cleaned strate through a spatially closed system be composed of;

a) a catalyst support with a high specific Surface, based on the material used is long-term resistant to chemical corrosion and short has wavy light and mechanical stability, as is required for moving mechanical parts,
b) one on the catalyst support Catalyst consisting of at least one semiconductor metal oxide or oxide of the elements of the IIa or IIb group of the periodic table of chemical elements, in a mixture and / or loaded with at least one metal from the platinum series Group VIII of the Periodic Table of the Chemical Elements.
c) one on the catalyst support Catalyst consisting of at least one element the group of lanthanides, actinides and the IIIb group of the periodic table of chemical elements
d) at least one light source for short-wave light the wavelength from 250 to 400 nm as a photon supplier,
e) at least one washing zone for the catalyst support according to a) on which the catalysts according to b) and c) are through which the catalyst support moved and charged with polar solvents becomes.

Der Katalysatorträger besteht aus mattenartigen, gestrick artigen oder ähnlichen Geweben oder nonvowens, vorzugsweise in Paketform von Edelstahl, Titan, Tantal, Niob, Zirkon, Haf nium, beziehungsweise Metallen der VIII-ten Gruppe des chemischen Periodensystems wie zum Beispiel Palladium oder Platin. Die Oberfläche der Katalysatorträger werden aufgerauht um eine größere Oberfläche zu erhalten und die Haftbarkeit der darauf zu applizierenden Katalysatoren zu verbessern. Die Aufrauhung erfolgt mechanisch und/oder chemisch-oxidativ. Beispiele, für das chemische Aufrauhen ist das Säureanätzen, für das oxidative Aufrauhen, das Glühen in einem oxidativen Medium. Die Katalysatorträger pakete oder Bündel werden in Rahmen oder Glasplatten und ähnlichen Vorrichtungen fixiert, die aus nichtkorrodierba ren Materialien bestehen und die beständig gegen kurzwelli ge Lichtstrahlen sind.The catalyst carrier consists of mat-like, knitted like or similar tissues or nonvowens, preferably in package form of stainless steel, titanium, tantalum, niobium, zircon, haf nium, or metals of the VIIIth group of chemical periodic table such as palladium or platinum. The surface of the catalyst carrier will be roughened to get a larger surface and the liability of the catalysts to be applied thereon to improve. The roughening takes place mechanically and / or chemical-oxidative. Examples of chemical roughening is acid etching, for oxidative roughening Annealing in an oxidative medium. The catalyst carriers packages or bundles are in frames or glass plates and similar devices fixed from non-corrodible materials and are resistant to short waves are rays of light.

Auch Porösmaterialien zum Beispiel in Rohrform kommen als Katalysatorträger in Frage. Diese können aus dickwandi gen Porösrohren bestehen oder aus Porösplatten.Porous materials, for example in pipe form, also come as a catalyst carrier in question. These can be made from dickwandi consist of porous tubes or of porous plates.

Aus den Porösplatten können Plattensysteme zusammengestellt werden wie nach dem Prinzip der Wärmetauscher.Plate systems can be put together from the porous plates be like on the principle of heat exchangers.

In besonderen Fällen, vorzugsweise bei der Reinigung von gering oxidativen Medien, kann der Katalysatorträger aus porösem Kohlenstoff oder Kohlenstoff-Fasern bestehen. Auch poröse Keramikmaterialien mit Zeolithstruktur oder geschlossenzellige organische oder anorganische Polymer- oder Polykondensationsmaterialien kommen als Katalysator träger in Frage.In special cases, preferably when cleaning low oxidative media, the catalyst carrier can porous carbon or carbon fibers. Also porous ceramic materials with zeolite structure or closed cell organic or inorganic polymer or polycondensation materials come as a catalyst carrier in question.

Die Katalysatorträger sind an sich im erfindungsgemäßen Verfahren zum Teil auch schon selbst Katalysatoren, wie zum Beispiel die anoxidierten Metalle des Titans, Zirkons oder die angeätzten Edelmetalle des Platins oder Palladiums. Die anoxidierten bzw. angeätzten Metalle besitzen sehr hohe spezifische Oberfläche und wirken dementsprechend oberflä chenaktiv. The catalyst supports are per se in the invention Processes sometimes even catalysts, such as for example the oxidized metals of titanium, zircon or the etched precious metals of platinum or palladium. The anoxidized or etched metals have very high specific surface and act accordingly active.

Auf die Katalysatorträger werden Katalysatoren aufgebracht bestehend aus halbleiteroxidischem Material im Gemisch und/oder beladen mit einem Metall der Platinreihe der VIII-ten gruppe des Periodensystems der chemischen Elemen te.Catalysts are applied to the catalyst supports consisting of semiconductor oxide material in a mixture and / or loaded with a metal from the platinum series of VIIIth group of the Periodic Table of the Chemical Elements te.

Die Oxide sind solche gemäß der Formel;
M₁O, M₂O₂, und M₁M₂O₃ wobei darstellen:
M₁ - Be, Mg, Ca, Sr, Ba
M₂ - Ti, Zr.Hf, V, Nb, Ta, sowie solche der IIIb-Gruppe wie zum Beispiel Yttrium und Scandium.The oxides are those according to the formula;
M ₁ O, M ₂ O ₂ , and M ₁ M ₂ O ₃ where:
M ₁ - Be, Mg, Ca, Sr, Ba
M ₂ - Ti, Zr.Hf, V, Nb, Ta, as well as those of the IIIb group such as yttrium and scandium.

Die Platinmetalle sind vor allem Palladium, Platin, Rhodium und Ruthenium.The platinum metals are primarily palladium, platinum, rhodium and ruthenium.

Bei sehr schwer abbaubaren chemischen Verbindungen, wie zum Beispiel SF₆ oder den Gemischthalogenkohlenstoffen, wird zu den beschriebenen Katalysatorensystemen noch eine weitere Katalysatorkomponente hinzugefügt bestehend; aus den Elementen der Lanthanide und/oder der Actinide in der Form ihrer Salze, meist der Chloride. Diese werden in die Oxide überführt und auf dem Katalysatorträger appliziert.In the case of chemical compounds which are very difficult to decompose, such as SF ₆ or the mixed halocarbons, a further catalyst component is added to the catalyst systems described; from the elements of the lanthanides and / or the actinides in the form of their salts, usually the chlorides. These are converted into the oxides and applied to the catalyst carrier.

Die Abbaureaktion gemäß dem erfinderischen Verfahren mit Hilfe von kurzwelligem Licht erfolgt meist mittels Niederdruckquarzlampen. Die Leistung der Lichtquelle liegt in der Regel, in Abhängigkeit von der Größe der Reinigungsvorrichtung und der Anordnung der Lichtquellen zwischen 200 bis 1000 Watt. Bevorzugt werden, anstelle von großen Leistungseinheiten, mehrere Lichtquellen mit klei nerer Leistung eingesetzt. Dies vor allem, um Temperatur staus innerhalb der Reinigungsvorrichtung zu vermeiden.The degradation reaction according to the inventive method with the help of short-wave light is usually done by means of Low pressure quartz lamps. The power of the light source usually lies, depending on the size of the Cleaning device and the arrangement of the light sources between 200 to 1000 watts. Are preferred instead of large power units, multiple light sources with small performance. This is mainly about temperature avoid jams inside the cleaning device.

Außer dem beschriebenen Katalysatorfestbettverfahren, wird das erfinderische Verfahren auch nach dem Prinzip des Fluidbett- bzw. Wirbelbettverfahren durchgeführt, wo runter auch zu verstehen ist, daß der Katalysator sich im Schwebezustand befindet, getragen durch das Reaktions medium.In addition to the fixed catalyst bed process described, the inventive method is also based on the principle the fluidized bed or fluidized bed process carried out where down is also to be understood that the catalyst in limbo, carried by the reaction medium.

Der Vorteil des Katalysatorwirbelbettes gegenüber dem Katalysatorfestbett ist die hohe Katalysatorpartikelkon zentration je Bettvolumeneinheit. Das Katalysatorwirbel bett bedingt jedoch einen relativ konstanten Luft- bzw. Gasstrom durch das fluidisierte Partikelbett.The advantage of the catalyst fluidized bed over that Fixed catalyst bed is the high catalyst particle con concentration per bed volume unit. The catalyst vortex bed, however, requires a relatively constant air or Gas flow through the fluidized particle bed.

Die Strömungsgeschwindigkeiten des Reaktionsmediums könn ten fallweise zu hoch sein.The flow rates of the reaction medium can may be too high in some cases.

Die Partikelmobilisation wird deshalb in solchen Fällen dadurch erreicht, daß der Wirbelbettkatalysatorträger, oder zumindest Teile davon, zur Vibration gebracht wird. Dies erfolgt bei Strömungsrichtung mit oder entgegen der Beschleunigungsrichtung im Betrieb unter einfachen Schwer kraftverhältnissen oder in der Zentrifuge, durch induktiv oder piezoelektrisch angeregte Schwingungen.Particle mobilization is therefore used in such cases achieved in that the fluidized bed catalyst support, or at least parts of it is vibrated. This is done with or against the direction of flow Acceleration direction in operation under simple heavy force ratios or in the centrifuge, by inductive or piezoelectrically excited vibrations.

Um Geräuschemissionen zu vermindern erfolgt die Wirbel bettanregung auch über Ultraschallschwinger.To reduce noise emissions, the vortex occurs bed stimulation also via ultrasonic transducers.

Bei waagerechter Strömungsrichtung über eine bzw. durch eine Partilbettoberfläche kann die Bettauflage auch als geschlossene Oberfläche ausgebildet sein.With horizontal flow direction over or through a bed surface can also be used as a bed cover closed surface be formed.

Das Vibrationsbett hat gegenüber dem fluiddynamisch ange regten Wirbelbett insofern den Vorteil, daß an die Parti kelfraktionierung niedrigere Anforderungen gestellt werden. Eine weitere Bewegtbettpartikelanregungsmethode ist die der bewegten Magnetfeldlinien, wenn die Katalysatorpartikel sich zumindest teilweise auf ferromagnetischen Katalysator trägern befinden. Durch die bewegten Feldlinien entsteht ein Katalysatorbett, dessen Partikel sich ständig umordnen müssen und somit ständig andere Oberflächenbereiche der Photoneneinwirkung aussetzen müssen.The vibration bed has fluid dynamically compared to that fluid bed stimulated the advantage that the parties lower fractionation requirements. Another moving bed particle excitation method is of the moving magnetic field lines when the catalyst particles at least partially on ferromagnetic catalyst carriers. Due to the moving field lines a catalyst bed, the particles of which are constantly rearranging must and therefore constantly other surface areas of the Expose to exposure to photons.

Der Katalysatorträger mitsamt der Katalysatorbeladung unter liegt gemäß dem Katalysatorfestbettverfahrensprinzip ei ner kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Wäsche, zwecks Regenerierung der Katalysatoren. Die Wäsche erfolgt mittels polaren Lösemitteln, vorzugsweise Wasser.The catalyst carrier together with the catalyst loading below lies according to the fixed catalyst bed principle ei a continuous or discontinuous wash, for the regeneration of the catalysts. The laundry is done using polar solvents, preferably water.

Die Reaktivierung der Katalysatoren ist verbessert, wenn dem Waschmedium oxidierende Stoffe zugesetzt werden. Solche sind beispielsweise H₂O₂ oder Ozon.The reactivation of the catalysts is improved if oxidizing substances are added to the washing medium. Such are, for example, H ₂ O ₂ or ozone.

Das Waschen der Katalysatoren erfolgt nach verschiedenen Prinzipien der Verfahrenstechnologie, beispielsweise durch läuft der Katalysatorträger mit den Katalysatoren ein Bad oder wird in ein Bad getaucht, wird besprüht, besprüht und abgeschleudert.The catalysts are washed in various ways Principles of process technology, for example through the catalyst carrier runs a bath with the catalysts or is dipped in a bath, is sprayed, sprayed and hurled off.

In der Regel sind die abzuwaschenden Substanzen gut lösli che anorganische Stoffe.As a rule, the substances to be washed off are readily soluble che inorganic substances.

Falls die Mineralisation, bedingt durch die Zusammensetzung der Verunreinigungskomponenten im zu reinigenden Substrat, ungünstig ist, kann der Katalysatorbelag schlechter löslich sein. In solchen Fällen, aber auch zur generellen Minerali sationsbeschleunigung wird dem Reinigungssubstrat mindest ens ein Mineralisationshilfsmittel zugesetzt, wie Wasser dampf oder Ammoniakgas bzw. Ammoniakwasser.If the mineralization, due to the composition the impurity components in the substrate to be cleaned, is unfavorable, the catalyst coating is less soluble his. In such cases, but also to the general mineral acceleration of the cleaning substrate is at least added a mineralization aid, such as water steam or ammonia gas or ammonia water.

Die Wäsche der Wirbel- bzw. Fluidbettkatalysatoren erfolgt am günstigsten durch einen Austausch der Katalysatorcharge. Bevorzugt wird das Wirbel- bzw. Fluidbettkatalysatorverfah ren dort eingesetzt wo nur gasförmige Mineralisationspro dukte entstehen.The fluidized bed or fluid bed catalysts are washed most conveniently by exchanging the catalyst batch. The fluidized bed or fluid bed catalyst process is preferred used where only gaseous mineralization pro products are created.

In Umkehrung der Substratbeaufschlagung im erfinderischen Reinigungsverfahren, wirkt das Verfahren als Reinigungs verfahren für flüssige Stoffe, wenn das Substratgas aus reinem Gas, Luft, sauerstoffangereicherter Luft oder zum Beispiel Stickstoff besteht und verunreinigtes Wasser ins Substratgas eingedüst wird.Reversing the substrate loading in the inventive Cleaning process, the process acts as a cleaning process for liquid substances when the substrate gas runs out pure gas, air, oxygen-enriched air or Example is nitrogen and contaminated water is injected into the substrate gas.

Insgesamt bietet das erfinderische Verfahren das Mittel der Wahl für die speziellen Anforderungen der zu reini genden Substrate.Overall, the inventive method offers the means of choice for the special requirements of reini substrates.

Aufgabe der Erfindung war ebenfalls die Findung der Vor richtungen zur Durchführung des Verfahrens.The object of the invention was also to find the front directions for performing the procedure.

Die Aufgabe wurde gelöst durch Vorrichtungen zur Durchfüh rung der verschiedenen Verfahrensweisen wie beschrieben und die dadurch gekennzeichnet sind daß sie aus folgen den Hauptbestandteilen bestehen.The problem was solved by means of implementation tion of the different procedures as described and which are characterized in that they follow from the main components.

f) from a closed housing, from a against Kor corrosion resistant material that is equipped is with inlet and outlet nozzle for the process sub strat and the process product as well as storage and clamp men for the catalyst supports with catalysts and the Light sources for short-wave light,
g) from a frame to accommodate the catalyst carrier gers with the catalysts.
h) a device for moving the catalyst carrier and the catalysts within the housing according to f) such as
i) at least one light source for short-wave light in the wave range between 250 and 400 nm.

Ausgenommen das Wirbel- bzw. Fluidbettverfahren, besitzt das Gehäuse gemäß f) eine Mulde zur Aufnahme einer Badflüssigkeit, ausgestattet mit Stutzen für den Zu- und Ablauf der Badflüssigkeit.Except the fluidized bed or fluid bed process the housing according to f) a trough for receiving a Bath liquid, equipped with connection for the and drainage of the bath liquid.

Der Katalysatorträger mit den Katalysatoren eingefaßt in einen entsprechenden Rahmen, Käfig oder anderweitig fixiert, bewegen sich während dem Verfahrensablauf derart durch das Bad in der Mulde, daß sie diese mindestens in vollem Umfang durchlaufen.The catalyst support with the catalysts edged in an appropriate frame, cage or otherwise fixed, move in this way during the process through the bath in the hollow that they at least go through in full.

Andererseits kann die Katalysatorwäsche im Sprühverfah ren so erfolgen, daß das Sprühmittel in eine Mulde ab tropft aus der es abgeleitet oder im Kreislaufverfah ren wieder in den Prozeß eingebracht wird.On the other hand, the catalyst wash can be sprayed Ren so that the spray from a well drips from which it is derived or in the circulatory process ren is reintroduced into the process.

Wegen der guten Langzeitwirksamkeit der Katalysatoren, kann, sowohl die Bad- als auch die Sprühwäsche intervalmäßig erfolgen.Because of the good long-term effectiveness of the catalysts, can, both the bath and the spray wash at intervals respectively.

Oft ist die Umrahmung g) ein zylindrisches Gebilde, mit einer Mittelachse, einem Hohlraum um die Achse und darauffolgend einem Behälter in Rundform, der in Taschen unterteilt sein kann und der beidseitig mit der Mittelachse so verbunden ist daß ein geschlossener Behälter entsteht 14 und die äußeren 62 und inne ren 63 Zylindermäntel so konstruiert sind, daß sie gut gasdurchlässig sind und den Katalysatorträger mit den Katalysatoren gut aufnehmen und fixieren.The frame g) is often a cylindrical structure, with a central axis, a cavity around the Axis and then a round container, the can be divided into pockets and on both sides with the central axis is connected so that a closed Container arises 14 and the outer 62 and inside ren 63 cylinder jackets are designed so that they are well gas permeable and with the catalyst carrier absorb and fix the catalysts well.

Die Umrahmung zur Aufnahme von Katalysatorträger und Katalysatoren kann verschiedenartige geometrische Formen haben und kann zum Beispiel ein quadratisches Gebilde in Paketform sein, das im Gehäuse gemäß g) aufwärts und abwärts pendelt und dabei ins Waschbad taucht.The frame to accommodate the catalyst carrier and Catalysts can have various geometric shapes have and can for example have a quadratic structure in Be package form, which in the housing according to g) upwards and commutes downwards and dips into the wash bath.

Bei solchen Verfahrensvarianten muß gewährleistet sein, daß der Reinigungsprozeß während der Waschprozedur un terbrochen wird oder Mehrfachsysteme vorhanden sind, die durch Schaltsynchronisierungen, die zu reinigenden Sub strate in die jeweils verfügbare Reinigungseinheit leiten.With such process variants, it must be ensured that that the cleaning process during the washing procedure un broken or multiple systems exist that by switching synchronizations, the sub Guide strate into the available cleaning unit.

Beim Wirbel- bzw. Fluidbettverfahren entfällt ein entspre chender Rahmen. Der Katalysatorträger samt Katalysatoren schweben im Raum und besitzen einen Stützboden oder Stütz trommel, die gasdurchlässig jedoch undurchlässig für Mate rialpartikel sind.In the fluidized bed or fluid bed method, there is no corresponding frame. The catalyst carrier including catalysts float in the room and have a support floor or support drum that is gas permeable but impermeable to mate are rialparticles.

Zum Verfahren selbst sei noch erwähnt daß es nicht nur in oxidativem Medium funktioniert, sondern auch in reduk tivem. So zum Beispiel bei der Reinigung von extrem reak tionsträgen Chlofluorkohlenwasserstoffen. Diese lassen sich am vorteilhaftesten unter Sauerstoffausschluß minera lisieren, in Gegenwart von H₂S, CS₂ oder COS bzw. deren Gemischen. Hierbei ist auch die Anwesenheit von Wasser und/oder Ammoniak reaktionsfördernd.Regarding the process itself, it should be mentioned that it works not only in an oxidative medium, but also in a reductive one. For example, when cleaning extremely inert chlorofluorocarbons. These can be mineralized most advantageously in the absence of oxygen, in the presence of H ₂ S, CS ₂ or COS or mixtures thereof. The presence of water and / or ammonia also promotes the reaction.

Andere Reduktionsmittel die abspaltendes HCl bzw. Cl⁻ eli minieren sind zum Beispiel Dithiole, Mercaptane, Thiophenole und deren Alkalisalze, Natriumsulfid und Natrium polysulfid, die in Gasform oder gelöst z. Beispiel in Wasser in den Prozeß gebracht werden.Other reducing agents that release HCl or Cl⁻ eli Mining are, for example, dithiols, mercaptans, thiophenols and their alkali salts, sodium sulfide and sodium polysulfide, the gas or dissolved z. Example in Water can be brought into the process.

In Umkehrung der Verhältnisse können so die genannten Schwefelverbindungen als unerwünschte Verunreinigungen gemäß dem erfinderischen Verfahren eliminiert werden. Das insbesondere deshalb, weil diese Verbindungen extrem geruchsintensiv sind.In reverse of the situation, the above mentioned can Sulfur compounds as undesirable impurities can be eliminated according to the inventive method. This is particularly because these connections are extreme are smell intensive.

Viele Gase enthalten wesentliche Anteile der kovalent ge bundenen Schadstoffe in Aerosolform. Um die Abscheidung dieser Bestandteile zu fördern, ist es nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft das Katalysa torfestbett mit einer Quelle elektrischer Spannungspoten tialdifferenz zu verbinden, wobei je nach der Festbettge ometrie als Gegenelektrode das Gehäuse f) selbst oder ge eignet angeordnete Drähte oder auch ein weiteres Katalysa torfestbett dienen kann, wie in Fig. 3 gezeigt.Many gases contain substantial amounts of the covalently bound pollutants in aerosol form. In order to promote the deposition of these components, it is advantageous to connect the fixed catalyst bed with a source of electrical voltage potential difference according to a variant of the method according to the invention, depending on the fixed bed geometry as the counter electrode, the housing f) itself or ge suitably arranged wires or also a another catalyst fixed bed can serve, as shown in Fig. 3.

Überraschenderweise funktioniert das neue Verfahren auch wenn die wäßrige Phase, das Bad bzw. Waschwasser nach dem Besprühen des Katalysators, durch organischchemische Stoffe verunreinigt ist. Die Verunreinigungen werden durch den Katalysatorträger und die Katalysatoren aus der wäßrigen Phase adsorptiv und adhäsiv aufgenommen.Surprisingly, the new process also works if the aqueous phase, the bath or wash water after spraying the catalyst by organic chemical Is contaminated. The impurities are caused by the catalyst support and the catalysts from the aqueous Adsorptive and adhesive phase.

So werden zum Beispiel sogar Ölfilme von der Wasserober fläche und gelöste Stoffe aus der wäßrigen Phase vom Katalysatorfestbett aufgenommen, gelangen in die Gasphase und werden mittels Photoneneinwirkung mineralisiert. Diese Variante zeigt die Einsatzmöglichkeit des Verfahrens zur Reinigung stark belasteter und durch andere Maßnahmen nur äußerst schwer zu reinigender Abwässer.For example, even oil films from the water surface area and solutes from the aqueous phase of Fixed catalyst bed added, get into the gas phase and are mineralized by the action of photons. This variant shows the possibility of using the method for cleaning heavily contaminated and by other measures only extremely difficult to clean waste water.

Die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens werden beispielhaft durch die Fig. 1 bis 7 illustriert;The devices for carrying out the method are exemplified by FIGS. 1 to 7;

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung des Standardtyps. Der Reak tionsteil - Reaktionsraum 11 ist durch das Bad 12 und die Seitenwand des zylindrischen Behälters 14 herme tisch so geschlossen, daß das zu reinigende Substrat durch das photonenbestrahlte 7 Katalysatorfestbett 1 hindurchmuß. In diesem Bereich findet die photokatalytische Mineralisation der unerwünschten Substratbestandteile statt. Das Reinprodukt verläßt über die Hohlachse 5 die Reinigungsvorrichtung 15. Fig. 1 shows a device of the standard type. The reaction part - reaction chamber 11 is hermetically closed by the bath 12 and the side wall of the cylindrical container 14 so that the substrate to be cleaned must pass through the photon-irradiated 7 fixed catalyst bed 1 . The photocatalytic mineralization of the undesired substrate components takes place in this area. The pure product leaves the cleaning device 15 via the hollow axis 5 .

In Bad 12 wird das Katalysatorfestbett mit Katalysatoren gewaschen und von den Mineralien befreit, die über Stutzen 10 mit dem Waschwasser abgeleitet werden.In bath 12 , the fixed catalyst bed is washed with catalysts and freed from the minerals which are discharged via connection piece 10 with the wash water.

Fig. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung im Mittelachsenver tikalschnitt. Fig. 2 shows the same device in the Mittelachsenver tikalschnitt.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtungsvariante für die Reinigung kovalent gebundener Schadstoffe in Aerosolform. Fig. 3 shows a variant of the device for cleaning of covalently bound contaminants in aerosol form.

Die Reinigung erfolgt vorteilhaft mithilfe eines elektri schen Spannungsfeldes wie in Beispiel 8 beschrieben.Cleaning is advantageously carried out using an electri stress field as described in Example 8.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtungsvariante zur Reinigung extrem schwer zu beseitigender Schadstoffe. Fig. 4 shows a variant of the device for cleaning extremely difficult to be eliminated pollutants.

Die Vorrichtung ist so konzipiert, daß die Reinigung im Zweistufenverfahren erfolgt. Die erste Reinigungsstufe erfolgt zwischen den Kammerbereichen 34/51, die zweite zwischen den Kammerbereichen 42/52. Der Verfahrens ablauf wird im Detail in Beispiel 5 beschrieben.The device is designed so that cleaning takes place in a two-stage process. The first cleaning stage takes place between the chamber areas 34/51 , the second between the chamber areas 42/52 . The procedure is described in detail in Example 5.

Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt der Vorrichtung gemäß 4. FIG. 5 shows a vertical section of the device according to FIG. 4.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtungsvariante mit Waschfüssig keitsbeaufschlagung zusammen mit dem zu reinigen den Substrat. Die Reinigung von Katalysatorträger und Katalysatoren erfolgt durch Abschleudern der Waschflü ssigkeit, wie in Beispiel 9 beschrieben. Fig. 6 shows a device variant with washing fluid keitsbeaufschlagung together with the substrate to be cleaned. The catalyst support and catalysts are cleaned by centrifuging off the washing liquid, as described in Example 9.

Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung unter Anwendung von Fluid- beziehungsweise Wirbelbettkatalysatoren. Fig. 7 shows a device using fluid or fluidized bed catalysts.

Die Anwendungsgebiete des neuen Verfahrens sind äußerst vielfälltig. Das Festbettkatalysatorverfahren findet An wendung im Haushalt bei der Luftreinigung auch bei der Hausrauchgasreinigung, im Verkehrswesen zur Umluftreini gung und Abluftreinigung, im öffentlichen Bereich, wie Schu len, Parkhäuser, Krankenhäuser zur Reinigung von Umluft und Abluft.The areas of application of the new method are extreme diverse. The fixed bed catalyst process finds An in the household for air purification also for Domestic flue gas cleaning, in the transport industry for air recirculation and exhaust air purification, in public areas, such as shoes len, parking garages, hospitals for the purification of circulating air and Exhaust air.

In vielen anderen Bereichen findet sowohl das Festbett- als auch das Wirbelbettkatalysatorverfahren Anwendung, so zum Beispiel im produzierenden Gewerbe in Lackfabriken und Lackierereien, in Klebstoff-Fabriken und der Klebstoff anwendung′ in Druckfarbenfabriken und Druckereien zur Be seitigung von Lösemittel- und Weichmacherdämpfen. Des wei teren in der chemischen und Pharmaindustrie sowie in Raffi nerien und Kokereien, zur Beseitigung von jeglichen schad stoffhaltigen Substanzen nach Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens je nach Erfordernis. Ebenso im Bereich des Arbeitsschutzes, wie Schweißanlagen.In many other areas, both the fixed bed as well as the fluidized bed catalyst application, so for example in the manufacturing industry in paint factories and paint shops, in glue factories and the glue application ′ in printing ink factories and printing plants side of solvent and plasticizer vapors. The white ters in the chemical and pharmaceutical industries as well as in Raffi Series and coking plants, to remove all damage substances containing substances after variation of the invention Procedure as required. Likewise in the area occupational safety, such as welding systems.

Im Bereich der Dekontamination von Grundwasser und Böden bei der Altlastaufarbeitung oder bei Unfällen.In the field of decontamination of groundwater and soil during reconditioning or in the event of an accident.

Bei der Vernichtung von FCKWs, PCBs und sonstigen Umwelt giften, sowie in Problemnebenprodukten der Halbleiterindu strie, wie AsH₃, SiCl₄, SiHCl₃, SiH₄, SF₆, MoF₆ oder der Vis koseherstellungsabluft von CS₂ und H₂S, oder des black liquors bei der Zelluloseherstellung sowie Galvanik und Gerbereiabwässern.In the destruction of CFCs, PCBs and other environmental toxins, as well as in problem by-products of the semiconductor industry, such as AsH ₃ , SiCl ₄ , SiHCl ₃ , SiH ₄ , SF ₆ , MoF ₆ or the viscose manufacturing exhaust from CS ₂ and H ₂ S, or des black liquors in cellulose production as well as electroplating and tannery waste.

Bei der Vernichtung von Chemiewaffengasen wie zum Beisp. LOST und Nervengasen der Phosphorverbindungen.When destroying chemical weapons gases such as. LOST and nerve gases of phosphorus compounds.

Andererseits ist die Anwendung des Verfahrens auch in der Reinraumtechnologie angezeigt, da nach der Vorreini gung, selbst Restspuren von Feinstpartikeln noch bedeutend herabgesetzt werden können.On the other hand, the application of the method is also in the clean room technology is displayed, because after the preliminary supply, even traces of very fine particles are still significant can be reduced.

Das neue Verfahren leistet einen erheblichen Beitrag zur Lösung der Umweltproblematik, ist zudem selbst sehr energieschonend und kostengünstig.The new process makes a significant contribution to solve the environmental problem, is also very much energy-saving and inexpensive.

Nachfolgende Beispiele belegen einige Möglichkeiten des Verfahrens und der Vorrichtungen. The following examples demonstrate some of the possibilities of Process and devices.

example 1 Preparation of the catalyst carrier

Eine dreidimensionale Edelstahldrahtgestrickmatte mit einer Schichtdicke von 50 mm wird zu einem Streifen von 150 mm Breite und 1000 mm Länge zugeschnitten.A three-dimensional stainless steel wire mesh mat with a layer thickness of 50 mm becomes a strip of Cut 150 mm wide and 1000 mm long.

Die Gestrickmaschenweite liegt bei ca. 10 mm. Aus dem zu geschnittenen Mattenstreifen wird ein Hohlzylinder ge formt mit den Maßen, Zylinderdurchmesser außen ca. 30 cm innen 20 cm, Zylinderhöhe ca. 15 cm.The knitted mesh is approx. 10 mm. From the to cut mat strips is a hollow cylinder ge forms with the dimensions, cylinder diameter outside approx. 30 cm inside 20 cm, cylinder height approx. 15 cm.

Durch Einflechten von Edelstahldrähten wird das Gestrick in dieser Form fixiert.By braiding stainless steel wires, the knitted fabric becomes fixed in this form.

Danach wird der Formzylinder mit Graugußstrahlmittel der Körnung von 0,2 bis 0,4 mm gestrahlt, bis die Oberfläche der Gestrickdrähte gut angerauht ist, was man an der Draht mattierung erkennt.Then the forme cylinder with the gray cast iron Grain blasted from 0.2 to 0.4 mm until the surface The knitted wire is well roughened, what you see on the wire matting recognizes.

Der Gestrickdrahtdurchmesser beträgt nach dieser Vorbe handlung ca. 0,2 mm. Danach wird das Drahtgestrick gut ge waschen und getrocknet.The knitted wire diameter is based on this action approx. 0.2 mm. Then the wire mesh is ge well wash and dried.

Nun wird das Drahtgestrick in eine Wasserglaslösung der Dichte 1,4 kg/l eingetaucht und gut benetzt.Now the wire mesh is placed in a water glass solution Density 1.4 kg / l immersed and well wetted.

Aktivkohlekurzfasern der durchschnittlichen Länge von 1,0 bis 3,5 mm, die bevorzugt durch das Zerschneiden von Aktivkohlefaservliesen erhalten werden, werden in eine 5%ige wäßrige Zitronensäurelösung eingetragen. Die Kohlenstoff-Fasern sedimentieren vollständig in der Zitronensäurelösung und werden danach von dieser durch Dekantieren und Filtrieren abgetrennt und bei 70°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.Activated carbon short fibers of average length from 1.0 to 3.5 mm, which is preferred by cutting Activated carbon fiber nonwovens are obtained in one 5% aqueous citric acid solution entered. The Carbon fibers completely sediment in the Citric acid solution and are thereafter by this Decant and filter separately and at 70 ° C to dried to constant weight.

Durch Herausschütteln aus einem Sieb werden die Fasern danach auf das wasserglasbenetzte Drahtgestrick aufgeflo ckt und zwar so lange, bis die Drahtgestrickoberfläche möglichst vollständig mit Kohlenstoffkurzfasern bedeckt ist. Das derart präparierte Drahtgestrick wird danach mittels einer Sprühvorrichtung gleichmäßig mit einer 5%igen wäßrigen Wasserglaslösung eingesprüht und danach mit einer 5%igen wäßrigen Zitronensäurelösung besprüht und bei 110°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Durch diese Prozedur entsteht auf der Aktivkohlefaserbe flockung eine dünne Kieselgelschicht.By shaking out of a sieve the fibers become then floated on the wire mesh wetted with water glass until the wire mesh surface covered as completely as possible with short carbon fibers is. The knitted wire mesh prepared in this way is then used using a spray device evenly with a 5% aqueous water glass solution and then sprayed sprayed with a 5% aqueous citric acid solution and dried at 110 ° C to constant weight. This procedure creates on the activated carbon fiber bed flocculate a thin layer of silica gel.

Anschließend wird durch mehrmaliges Eintauchen des prä parierten Drahtgeflechts, in ein Wasserbad, das gesamte lösliche Salz vom Drahtgestrick abgewaschen.Then by repeatedly immersing the pre parried wire mesh, in a water bath, the whole Washed off soluble salt from the wire mesh.

Nun wird das Drahtgestrick abschließend bis zur Gewichts konstanz bei 70°C getrocknet.Now the wire mesh is finally up to the weight constant dried at 70 ° C.

Preparation of the catalyst

Es wird eine Suspension hergestellt, enthaltend;
5% Titandioxidpulver der Rutilform der Korngröße kleiner 0,1 mm,
10% Äthyltitanat, 3% Bentone gequollen in Xylol
0,5% Palladiummetallkolloid,
0,5% Rhodiummetallkoloid und
81,0% xylol.A suspension is prepared containing;
5% titanium dioxide powder of the rutile form with a grain size of less than 0.1 mm,
10% ethyl titanate, 3% bentone swollen in xylene
0.5% palladium metal colloid,
0.5% rhodium metal coloid and
81.0% xylene.

Applying the catalyst to the catalyst carrier

Die Katalysatorsuspension wird durch Besprühen oder Tau chen auf den Katalysatorträger aufgebracht und bei einer Temperatur zwischen 20 bis 50°C sowie einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 50 bis 95% getrocknet. Der wie beschrieben präparierte Katalysatorträger mit samt dem Katalysator wird dann in den Apparateteilen der Fig. 1 bis 2, Behälter 14 fixiert.The catalyst suspension is applied to the catalyst support by spraying or dipping and dried at a temperature between 20 to 50 ° C. and a relative atmospheric humidity between 50 to 95%. The catalyst carrier prepared as described together with the catalyst is then fixed in the apparatus parts of FIGS. 1 to 2, container 14 .

Process flow

Der Behälter 14 mitsamt dem Katalysatorträger und Kata lysator 1 , befindet sich auf einer drehbaren Achse 60 gelagert in den Lagern 61 in einem geschlossenen Gehäu se 15. Katalysatorträger und Katalysator bilden das Katalysatorfestbett 1.The container 14 together with the catalyst carrier and catalyst 1 is located on a rotatable axis 60 in the bearings 61 in a closed housing 15 . The catalyst carrier and catalyst form the fixed catalyst bed 1 .

Der zylindrische Behälter 14 ist beidseitig geschlossen. Der Strom des zu reinigenden Substrats tritt durch den Einlaufstutzen 6 in die Reinigungsvorrichtung der Fig. 1 und 2, Gehäuse 15. Da das Gehäuse 15 hermetisch ge schlossen ist, kann das zu reinigende Substrat nur das Katalysatorfestbett 1 durchdringen um durch die Hohl achse 5, die gleichzeitig Auslaufstutzen ist, als gerei nigtes Produkt die Reinigungsvorrichtung verlassen.The cylindrical container 14 is closed on both sides. The flow of the substrate to be cleaned passes through the inlet connection 6 into the cleaning device of FIGS. 1 and 2, housing 15 . Since the housing 15 is hermetically sealed, the substrate to be cleaned can only penetrate the fixed catalyst bed 1 through the hollow axis 5 , which is at the same time outlet nozzle, as a cleaned product leave the cleaning device.

Das Katalysatorfestbett 1 wird während dem Reaktionsab lauf durch mehrere 200 Watt Niederdruck-Quarzlampen 7 aktiviert. Der Zylinder (Behälter) 14 dreht sich während der Arbeitsphase beständig um die Zylinderachse 60, an getrieben über die Hohlachse 5.The fixed catalyst bed 1 is activated by several 200 watt low-pressure quartz lamps 7 during the reaction. The cylinder (container) 14 constantly rotates around the cylinder axis 60 , driven by the hollow axis 5 , during the working phase.

Der Antrieb erfolgt mittels einem Motor 3 über eine Riemen- oder Zahnradscheibe 4.The drive takes place by means of a motor 3 via a belt or gear wheel pulley 4 .

Während der Arbeitsphase taucht das Katalysatorfestbett durch die Drehbewegung ständig mit dem vollen Mantelum fang in das Bad 12, das in diesem Falle ein Wasserbad ist und sich im unteren Gehäuseteil des Gehäuses 15 be findet. Das Waschwasser wird dem Bad durch den Stutzen 8 zugeführt, in einer Menge von ca. 2 bis 5 l/h, und wird über den Stutzen 9, beladen mit den Mineralisationspro dukten, aus dem Bad abgeleitet.During the working phase, the fixed catalyst bed is immersed in the bath 12 , which in this case is a water bath and is located in the lower housing part of the housing 15, by the rotational movement continuously with the full jacket. The wash water is fed to the bath through the nozzle 8 , in an amount of about 2 to 5 l / h, and is derived from the bathroom via the nozzle 9 , loaded with the mineralization products.

Die Badoberfläche ist, um eine Verdunstung und Erwärmung des Bades zu minimieren, mit isolierenden Schwimmkörpern 13 im Einwirkungsbereich der Quarzlampen 7, abgedeckt. Der Behälter 14 wird mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,5 bis 1,0 Umdrehungen pro Stunde gedreht.In order to minimize evaporation and heating of the bath, the bath surface is covered with insulating floating bodies 13 in the area of action of the quartz lamps 7 . The container 14 is rotated at a speed of approximately 0.5 to 1.0 revolutions per hour.

Als Waschwasser wird Leitungswasser verwendet, vorzugs weise jedoch Ionenaustauscherwasser.Tap water is used as wash water, preferably however, ion exchange water.

Der operative Verfahrensablauf erfolgt wie folgend. The operational procedure is as follows.

Ein Luftstrom von 0,3 l/s wird durch Hindurchleiten durch eine gekühlte Wasservorlage auf eine Wassersättigung von ca. 90% eingestellt.An air flow of 0.3 l / s is passed through a chilled water reserve to a water saturation of approx. 90% set.

Ein weiterer Luftstrom von 0,1 l/s wird durch eine 2-l- Waschflasche geleitet, die zur Hälfte mit einer Lösung verschiedener biozider Verbindungen gefüllt ist.A further air flow of 0.1 l / s is ensured by a 2 l Wash bottle headed half with a solution different biocidal compounds.

Die Biozidlösung hat danach folgende Zusammensetzung:The biocide solution then has the following composition:

30% Profenofos (O-Ethyl-S-propyl-O-(2-chlor-4-bromphenyl)- thiophosphat; C₁₁H₁₅BrClO₃PS),
25% Chlorofos (0,0-Dimethyl-2,2,2-trichlor-1-hydroxy ethanphosphonat; C₄H₈Cl₃O₄P),
5% Kakodyloxid (Bis(dimethylarsyl)oxid; As₂(CH₃)₄O),
25% Demeton-S (0,0-Diethyl-S-(ethylthio)ethylthiophosphat; C₈H₁₉O₃PS₂),
15% Fluoressigsäure-n-butylester (C₆H₁₁FO₂).30% profenofos (O-ethyl-S-propyl-O- (2-chloro-4-bromophenyl) thiophosphate; C₁₁H₁₅BrClO₃PS),
25% chlorofos (0.0-dimethyl-2,2,2-trichloro-1-hydroxyethanephosphonate; C₄H₈Cl₃O₄P),
5% cacodyl oxide (bis (dimethylarsyl) oxide; As₂ (CH₃) ₄O),
25% demeton-S (0.0-diethyl-S- (ethylthio) ethylthiophosphate; C₈H₁₉O₃PS₂),
15% fluoroacetic acid n-butyl ester (C₆H₁₁FO₂).

Die beiden Luftströme werden mittels eines statischen Mischers vermischt und durch die Vorrichtung der Fig. 1 und 2 geleitet. Ein abgemessenes Quantum des durch das Katalysatorfestbetts geleiteten Gasstromes wird zur Analyse abgezweigt und in einer Knallgasflamme verbrannt. Deren Abgas wird in einem Quarzkühler kondensiert und zwar so, daß das aus dem Kühler abtropfende Kondensat in eine verdünnte Wasserstoffperoxidlösung einläuft. In Zeitabständen von ca. 2 Stunden wird die Wasserstoff peroxidlösung auf ihren Gehalt an Fluorid, Bromid,Sul fat, Phosphat und Arsenat untersucht.The two air flows are mixed by means of a static mixer and passed through the device of FIGS. 1 and 2. A measured quantity of the gas stream passed through the fixed catalyst bed is branched off for analysis and burned in a detonating gas flame. The exhaust gas is condensed in a quartz cooler in such a way that the condensate dripping from the cooler runs into a dilute hydrogen peroxide solution. The hydrogen peroxide solution is examined for its content of fluoride, bromide, sulfate, phosphate and arsenate at intervals of approx. 2 hours.

Neben Wasserstoffperoxid enthält die Lösung noch eine geringe Menge Kaliumjodid.In addition to hydrogen peroxide, the solution also contains one small amount of potassium iodide.

Der Versuch wird während zwei Wochen ununterbrochen durchgeführt. Auch nach diesen zwei Wochen konnte in der Wasserstoffperoxidlösung keine der genannten Ionen nachgewiesen werden. The trial will continue for two weeks carried out. Even after these two weeks, in the hydrogen peroxide solution none of the ions mentioned be detected.

Example 2 (comparative example)

Das Verfahren wird genau wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, jedoch erfolgt bei diesem Versuch keine Wäsche des Katalysators. Bereits nach einer Versuchsdau er von 24 Std. werden in der Prozeßabluft Verunreinigun gen festgestellt.The procedure is exactly as described in Example 1 carried out, but no attempt is made in this attempt Wash the catalyst. After just one trial period of 24 hours are contaminated in the process exhaust gene determined.

Example 3

Der Versuch wird unter sonst gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Katalysatorwäsche nicht mittels einem Baddurchlauf er folgt, sondern erfolgt die Katalysatorwäsche durch das Besprühen des Katalysators, mit Katalysatorbett,von der Innenseite des Behälters 14 aus.The experiment is carried out under otherwise the same conditions as in Example 1, with the difference that the catalyst wash is not carried out by means of a bath pass, but the catalyst wash is carried out by spraying the catalyst with a catalyst bed from the inside of the container 14 .

Die Waschflüssigkeit wird über den Stutzen 10 abgeleitet. Der Behälter 14 läuft während der Waschprozedur mit Umlauf geschwindigkeiten von zwischen 300 bis 1500 Umdr./Min. Die Waschprozedur erfolgt diskontinuierlich in Abständen, abhängig von der Verunreinigung der zu reinigenden Substra te, im Bereich zwischen 2 bis 24 Stunden.The washing liquid is drained off through the nozzle 10 . The container 14 runs during the washing procedure with circulation speeds of between 300 to 1500 rev / min. The washing procedure is carried out discontinuously at intervals, depending on the contamination of the substrate to be cleaned, in the range between 2 to 24 hours.

Die Prozeßabluft besitzt die gleiche Qualität wie in Beispiel 1.The process exhaust air has the same quality as in Example 1.

Example 4

Der Versuch wird genau wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Katalysator wäsche diskontinuierlich erfolgt. Das Bad 12 wird alle 2 Stunden für die Dauer von 15 Min. befüllt und danach wird das Waschwasser abgelassen.The experiment is carried out exactly as described in Example 1, with the difference that the catalyst wash is carried out batchwise. The bath 12 is filled every 2 hours for a period of 15 minutes and then the wash water is drained off.

Unter diesen Bedingungen wurden ebenfalls beste Ergebnisse, wie in Beispiel 1, erzielt. The best results were also achieved under these conditions, as in Example 1.

Example 5 Preparation of the catalyst carrier and the catalyst

Eine Edelstahlgestrickmatte mit einer Schichtdicke von 20 mm wird in Streifen von 38 cm Länge und 4 cm Breite geschnitten und durch Korundstrahlen aufgerauht. Die auf gerauhten Edelstahlstreifen werden mit Wasserglaslösung entsprechend wie in Beispiel 1 behandelt.A stainless steel knitted mat with a layer thickness of 20 mm is cut into strips 38 cm long and 4 cm wide cut and roughened by corundum blasting. The on roughened stainless steel strips are made with water glass solution treated as in Example 1.

1,5 kg Aluminiumoxidkurzfasern mit einer durchschnittli chen Länge von zwischen 1 bis 3 mm und einem Faserdurch messer von ca. 0,1 mm, werden mit einer Lösung, bestehend, aus 75 g Thoriumtetrachlorid, 30 g Certrichlorid und 15 g Yttriumtrichlorid, gelöst in 3 l Wasser, verrührt.1.5 kg aluminum oxide short fibers with an average Chen length of between 1 to 3 mm and a fiber diameter 0.1 mm, are made with a solution, from 75 g thorium tetrachloride, 30 g cerium trichloride and 15 g Yttrium trichloride, dissolved in 3 l of water, stirred.

Nun wird Natronlauge zugesetzt bis zur Neutralreaktion der Lösung. Die Chloride werden in deren Hydroxide umge wandelt und schlagen sich auf der Faseroberfläche der Alu miniumoxidfasern nieder.Now sodium hydroxide solution is added until the reaction is neutral the solution. The chlorides are converted into their hydroxides converts and beats on the fiber surface of the aluminum minium oxide fibers down.

Die applizierten Fasern werden abfiltriert, neutral gewa schen und getrocknet.The applied fibers are filtered off, washed neutral and dried.

Die trockenen Fasern werden durch einen vertikalen Luft strom fluidisiert und die zuvor mit Wasserglas benetzten Edelstahlgestrickstreifen durch Eintauchen in das Kurzfa serfluidbett beflockt.The dry fibers are through a vertical air current fluidized and the previously wetted with water glass Stainless steel knitted strips by immersing them in the short flocked with fluid bed.

Um eine hohe Faserdichte zu erreichen, werden die Edel stahlgestrickstreifen während der beflockung mit einer elektrischen Stromquelle mit relativ hoher Spannung von 5 KV gesetzt.To achieve a high fiber density, the noble knitted steel strips during flocking with a electrical power source with a relatively high voltage of 5 KV set.

Direkt danach werden die beflockten Streifen unter CO₂- Begasung bei Raumtemperatur zur Gewichtskonstanz, anschließend unter Stickstoffbegasung langsam auf 400°C ansteigend getrocknet und bei dieser Temperatur ca. 2 Std. belassen. Immediately afterwards, the flocked strips are dried to constant weight with CO ₂ gassing at room temperature, then slowly rising to 400 ° C under nitrogen gassing and left at this temperature for about 2 hours.

Die erhaltenen Streifen werden durch Waschen von den Al kalicarbonaten befreit und getrocknet.The strips obtained are washed by the Al potassium carbonates freed and dried.

Anschließend wird der vorpräparierte Katalysatorträger, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit palladium- und rhodium dotiertem Titandioxid beschichtet und fixiert.Then the prepared catalyst carrier, as described in Example 1, with palladium and rhodium doped titanium dioxide coated and fixed.

Die so erhaltenen Katalysatorträger mit den Katalysatoren werden nun in die 64 Taschen 32, des Katalysatorträgerzy linders 20 gemäß den Fig. 4 und 5 eingelegt, wonach der Zylinder 20 im Gehäuse 55 montiert wird.The catalyst carrier thus obtained with the catalysts are now inserted into the 64 pockets 32 , the catalyst carrier cylinder 20 according to FIGS . 4 and 5, after which the cylinder 20 is mounted in the housing 55 .

Der Zylinder 20 wird im Kammergehäuse 55 derart ange ordnet, daß er drehbar sich mit Teilbereichen in jeder der zwei Kammern gleichzeitig befindet.The cylinder 20 is arranged in the chamber housing 55 such that it is rotatable with sections in each of the two chambers at the same time.

Jede der zwei Kammern 34/51 und 42/52 wird durch den Zylinder 20 zweigeteilt, in einen Substrat und einen Produktteil.Each of the two chambers 34/51 and 42/52 is divided into two by the cylinder 20 , into a substrate and a product part.

Durch die im Verbund angetriebenen Trägerrollen 48, wird Zylinder 20 entgegen dem Uhrzeigerlauf mit 30 Uph zentriert gedreht.Cylinder 20 is rotated counterclockwise at 30 revs by the carrier rollers 48 driven in combination.

Process flow

Durch Substratzuführstutzen 33 wird Stickstoffgas, enthal tend 1000 ppm Schwefelhexafluorid, 5000 ppm Schwefelkohlen stoff, 10 000 ppm Ammoniak und 20 g/m³ Wasserdampf mit 23°C in Kammer 34, mit 0,3 l/s eingeleitet.Nitrogen gas containing 1000 ppm of sulfur hexafluoride, 5000 ppm of carbon disulphide, 10,000 ppm of ammonia and 20 g / m ^{3 of} water vapor at 23 ° C. is introduced into chamber 34 at 0.3 l / s through substrate feed connection 33 .

Die beiderseitigen Quarzlampen 45 und 46 sind eingeschaltet. Das Photoemmissionsmaximum liegt bei 300-400 nm.The quartz lamps 45 and 46 on both sides are switched on. The photoemission maximum is 300-400 nm.

Das Gas durchströmt das Katalysatorbett 62, wo fast die gesamten Verunreinigungen zu Elementarschwefel, Ammo niumfluorid und Kohlendioxid umgesetzt werden.The gas flows through the catalyst bed 62 , where almost all of the contaminants are converted to elemental sulfur, ammonium fluoride and carbon dioxide.

Schwefel und Ammoniumfluorid verbleiben auf dem Katalysator. Das Gas gelangt nun durch Öffnung 37 in Kammer 42, wo 0,3 l/s bei 20°C wasserdampfgesättigter Luft bei 25°C, durch Stutzen 43 zugemischt werden.Sulfur and ammonium fluoride remain on the catalyst. The gas now passes through opening 37 into chamber 42 , where 0.3 l / s at 20 ° C. of water vapor-saturated air at 25 ° C. are mixed in through connector 43 .

Ventilator 44 sorgt für die Gasdurchmischung. Fan 44 ensures gas mixing.

Während gleicher Photoneneinwirkung wie bisher gelangt das Gasgemisch über das Katalysatorbett 62 in Kammer 52. Das Gas in Kammer 52 enthält nun mehr keine Verunreini gungen, auch kein Schwefeldioxid. Im Katalysatorfestbett des Kammerbereichs 42/52 werden Restverunreinigungen zu Ammoniumsulfat und Ammoniumhydrogensulfat umgesetzt, ebenso der sich auf dem Katalysator befindliche Elementarschwefel. Das Reinprodukt verläßt über Stutzen 47 die Reinigungs vorrichtung.During the same exposure to photons as before, the gas mixture passes through the catalyst bed 62 into chamber 52 . The gas in chamber 52 no longer contains any impurities, nor any sulfur dioxide. Residual impurities are converted to ammonium sulfate and ammonium hydrogen sulfate in the fixed catalyst bed of chamber area 42/52 , as is the elemental sulfur on the catalyst. The pure product leaves the cleaning device via nozzle 47 .

Das Katalysatorbett wird während dem Durchlauf durch das Bad 63 ständig gewaschen. Das Waschwasser wird mit 2/h in den Badoberteil 39 über Stutzen 40 eingeleitet und durchläuft waschend das Katalysatorbett in Badunterteil 53.The catalyst bed is constantly washed during the passage through the bath 63 . The wash water is introduced at 2 / h into the upper part 39 of the bath 40 and, washing, passes through the catalyst bed in the lower part 53 .

Während der Waschprozedur werden die mineralisierten Sal ze, wie Fluoride und Sulfate ausgewaschen. Das belastete Waschwasser verläßt über Syphon 41 die Reinigungsvorrich tung. Die Niveautrichter 50 werden durch die Syphonhöhe im Wasserstand reguliert.The mineralized salts such as fluorides and sulfates are washed out during the washing procedure. The contaminated washing water leaves the cleaning device via siphon 41 . The level converters 50 are regulated by the siphon height in the water level.

Der Ammoniakgehalt des Waschabwassers wird über den pH-Wert gesteuert, mit zwischen 6,5 bis 7,5.The ammonia content of the wash wastewater is above the pH controlled, with between 6.5 to 7.5.

Die Dichtungen 38 minimieren den Gasübertritt von Kammer zu Kammer.The seals 38 minimize the gas transfer from chamber to chamber.

Wastewater treatment

Das Waschabwasser wird mit Kalkmilch versetzt, wobei Sul fat und Fluorid als Gips und Flußspat ausfallen.Lime milk is added to the washing waste water, whereby Sul fat and fluoride precipitate as gypsum and fluorspar.

Danach wird das Waschabwasser über eine Füllkörperkolonne im Gegenstromprinzip mittels Luft gestrippt. Die ammoniak haltige Strippluft wird recycelt, über Öffnung 37, in Kammer 42 wieder in den Prozeß eingeführt.The washing waste water is then stripped by means of air in a packed column in the countercurrent principle. The ammonia-containing stripping air is recycled, introduced through opening 37 into chamber 42 in the process.

Die ausgefällten Calziumsalze werden abfiltriert und depo niert. Das Filtrat ist als Brauchwasser wiederverwendbar.The precipitated calcium salts are filtered off and deposited kidney. The filtrate can be reused as process water.

Höchstschädliche chemische Verbindungen werden somit in harmlose Mineralsalze überführt. Most harmful chemical compounds are thus in harmless mineral salts transferred.

Example 6

Wie Beispiel 5 , nur Substratzusammensetzung wie folgend; 500 ppm Bromtrifluormethan (Halon), 200 ppm Difluordichlor methan, anstelle von Schwefelhexafluorid, 5000 ppm H₂S anstelle von Schwefelkohlenstoff.As example 5, only substrate composition as follows; 500 ppm bromotrifluoromethane (halon), 200 ppm difluorodichloromethane, instead of sulfur hexafluoride, 5000 ppm H ₂ S instead of carbon disulfide.

Mehr als 95% kovalent gebundenes Halogen wird zu Halogenid mineralisiert.More than 95% covalently bound halogen becomes halide mineralized.

Waschabwasserfiltrat ist in diesem Falle kein Brauchwasser, da es Calciumchlorid und Bromid enthält.In this case, washing waste water filtrate is not process water, because it contains calcium chloride and bromide.

Example 7

Wie Beispiel 5, nur wird anstelle einer Edelstahldraht gestrickmatte eine solche aus Titandraht mit einer Draht stärke von unter 0,5 mm eingesetzt, vorzugsweise in ange rauhter Form.Like example 5, but instead of a stainless steel wire a mat made of titanium wire with a wire thickness of less than 0.5 mm used, preferably in ang rough shape.

Durch Glühen der Gestrickmatte im Sauerstoffstrom entsteht auf der Drahtoberfläche eine Titandioxidschicht mit im Verfahren erforderlicher katalytischer Wirkung.By glowing the knitted mat in the oxygen flow on the wire surface a titanium dioxide layer with im Process of required catalytic activity.

Durch anschließendes Dotieren des Drahtgestricks mit einem oder einem Gemisch von Platinmetallen und/oder oxidischen Elementverbindungen bzw. deren Gemischen aus der Reihe der Lanthanide, oder des Ytriums oder der Actinide werden gleich gute Ergebnisse bei der Durchführung des Verfahrens erhalten.By subsequently doping the wire mesh with one or a mixture of platinum metals and / or oxidic element compounds or mixtures thereof the series of lanthanides, or ytrium or actinides will be equally good results in the implementation of the Procedure received.

Example 8

Viele Gase enthalten Anteile der kovalent gebundenen Schad stoffe in Aerosolform. Um diese besser abscheiden zu kön nen, ist es vorteilhaft, das Photokatalysatorfestbett mit einer Quelle elektrischer Potentialdifferenz elektrisch leitend zu verbinden, wobei entsprechend der Katalysator festbettgeometrie als Gegenelektrode das Gehäuse oder geeignet angeordnete Drähte oder ein zweites oder weiteres Katalysatorbett dienen kann.Many gases contain parts of the covalently bound harm substances in aerosol form. To be able to separate them better NEN, it is advantageous to use the fixed photocatalyst bed a source of electrical potential difference electrical to conductively connect, correspondingly the catalyst Fixed bed geometry as the counter electrode or the housing suitably arranged wires or a second or further Catalyst bed can serve.

Fig. 3 zeigt die Anordnung von drei Katalysatorfestbetten 19, 65, die rotierend auf einer gemeinsamen Achse 22 im Gehäuse 25 angeordnet sind. Die beiden äußeren Katalysa torbetten 19 sind elektrisch leitend mit der leitfähigen Metallachse 22 und über Schleifkontakt 29 mit der positi ven Spannungsquelle 27, verbunden. FIG. 3 shows the arrangement of three fixed catalyst beds 19 , 65 , which are arranged rotating on a common axis 22 in the housing 25 . The two outer catalyst beds 19 are electrically conductively connected to the conductive metal axis 22 and via sliding contact 29 with the positive voltage source 27 .

Das mittlere Katalysatorbett 65 ist durch Kunststoffhülse 28 gegen Metallachse 22 isoliert und erhält von Spannungs quelle 26 über Schleifkontakt 30 negative Ladung.The middle catalyst bed 65 is isolated by plastic sleeve 28 against the metal axis 22 and receives from the voltage source 26 via sliding contact 30 negative charge.

Zwei Photonenquellen 21 befinden sich zwischen den rotie renden Katalysatorbetten 19, 65 statisch angeordnet.Two photon sources 21 are statically arranged between the rotating catalyst beds 19, 65 .

Das über 17 in die Reinigungsvorrichtung eintretende Substrat wird mittels Sprühdüsen 18 mit Waschflüssigkeits aerosol angereichert.The substrate entering the cleaning device via 17 is aerosol-enriched with washing liquid by means of spray nozzles 18 .

Die Rotationsgeschwindigkeit der Katalysatorbetten ist variabel und liegt zwischen 10 bis 500 Upm.The speed of rotation of the catalyst beds is variable and is between 10 to 500 rpm.

Die Rotationsgeschwindigkeit wird intervalweise zum Höchst wert gesteigert wenn die Katalysatorbetten durch Abschleu dern gereinigt werden.The rotation speed becomes the highest at intervals value increased if the catalyst beds due to ablection be cleaned.

Die abgeschleuderte Waschflüssigkeit verläßt über Stutz en 24 das Gerät. Das gereinigte Gas über Stutzen 31.The centrifuged washing liquid leaves the device via nozzles 24 . The cleaned gas via nozzle 31 .

Die bevorzugte Spannungsdifferenz zur Aerosolabscheidung liegt zwischen 5000 bis 30 000 Volt.The preferred voltage difference for aerosol separation is between 5,000 to 30,000 volts.

Die Katalysatorträgerpräparation erfolgt gemäß den Beispielen 1 bzw. 5.The catalyst support preparation is carried out according to the Examples 1 and 5.

Example 9

Fig. 6 zeigt eine weitere Verfahrensvariante mit Aero solbeaufschlagung. Fig. 6 shows a further process variant with aero brine.

Das Substrat - verunreinigtes Gas - wird über Stutzen 66 und Hohlachse 67 durch die Katalysatorbetten 68 geleitet. The substrate - contaminated gas - is passed through the catalyst beds 68 via connection piece 66 and hollow shaft 67 .

Das Substrat wird über Einspritzdüse 18 mit Waschflüssig keit angereichert. Die Katalysatorbetten befinden sich zwischen scheibenartigen runden Quarzglasplatten 69, die fest mit der Hohlachse verbunden sind.The substrate is enriched with injection liquid 18 speed with washing liquid. The catalyst beds are located between disc-like round quartz glass plates 69 which are firmly connected to the hollow axis.

Die Hohlachse ist im Bereich der sich zwischen den Quarz glasscheiben befindlichen Katalysatorbetten gasdurchlässig.The hollow axis is in the area between the quartz gas-permeable catalyst beds.

Die Hohlachse wird über einen Motor mit Antriebsaggregat 4 zur Rotation gebracht, ähnlich wie in Beispiel 8, wodurch das Katalysatorbett mitrotiert.The hollow axle is rotated by a motor with a drive unit 4 , similar to that in Example 8, whereby the catalyst bed also rotates.

Zwischen den Katalysatorbetten, befinden sich jeweils UV-Lampen 70 als Photonenlieferanten.Between the catalyst beds, there are UV lamps 70 as photon suppliers.

Das Verfahrenssubstrat gelangt nach der Reinigung in Kam mer 71 und verläßt als Reinprodukt über Stutzen 72 die Vorrichtung.The process substrate arrives after cleaning in chamber 71 and leaves the device as a pure product via nozzle 72 .

Zur Aerolabscheidung wird der Reinigungsvorrichtung ein Füllkörperschruber nachgeschaltet.The cleaning device is used for aerol separation Packing screw connected downstream.

Das Waschaerosol agglomeriert bzw. koalesziert im Katalysa torfestbett, wird an die Vorrichtungswand 73 geschleudert sammelt sich im Bodenbereich 74 und verläßt über 75 die Vorrichtung.The wash aerosol agglomerates or coalesces in the fixed catalyst bed, is thrown against the device wall 73 , collects in the bottom area 74 and leaves the device via 75 .

Example 10

Eine Variante zu Beispiel 9 besteht darin, daß das Photo katalysatorfestbett durch eine dichte phototransparente Einhausung fixiert. Der Katalysator wird in Glaskanälen fixiert. Dies erfolgt durch Katalysatorauftrag auf die Glaswände der Kanäle bzw. Poren.A variant of Example 9 is that the photo fixed catalyst bed due to a dense phototransparent Housing fixed. The catalyst is in glass channels fixed. This is done by applying a catalyst to the Glass walls of the channels or pores.

Bei weiten Kanälen mit ca. 1 mm Durchmesser und mehr, wird der Katalysator als Partikelschüttung fixiert.With wide channels with a diameter of approx. 1 mm and more the catalyst is fixed as a bed of particles.

Die Fixierung des Katalysators an der Glasoberfläche wird durch vorangegangenes Anätzen der Glasoberfläche verbe ssert.The catalyst is fixed to the glass surface by etching the glass surface beforehand ssert.

Example 11

Wird wie in Beispiel 9 die Einspritzdüse mit zu reinigen dem Wasser und der Stutzen 66 mit sauberer Luft gespeist fungiert die Apparatur als Abwasserreinigungsanlage.If, as in Example 9, the injection nozzle is fed with the water to be cleaned and the nozzle 66 is fed with clean air, the apparatus functions as a waste water purification system.

Positions-Zahlen-ListeItem numbers list

1 Katalysatorfestbett
2 Gleitringdichtung
3 Motor
4 Riemen- oder Zahnradscheibe
5 Hohlachse
6 Substrateinlaufstutzen
7 Phototenquelle-Kurzwellenlampe
8 Waschwassereinlauf
9 Waschwasserauslauf
10 Badentleerung
11 Gasphasenbereichkammer
12 Bad-Katalysatorwäsche
13 Isolierende Schwimmkörper
14 Zylindr.Katalysatorbett-Träger
15 Vorrichtungsgehäuse
16 Reinproduktauslaufstutzen
17 zu reinigendes Substrat
18 Sprühdüsen
19 Katalysatorfestbett in Fig. 3
20 Katalysatorträgerzylinder
21 Photonenquelle in Fig. 3
22 Drehbare Hauptachse
23
24 Waschwasserablauf
25 Vorrichtungsgehäuse Fig. 3
26 Stromspannungsquelle negativ
27 Stromspannungsquelle positiv
28 isolierende Kunststoffhülse
29 Schleifkontakt
30 Schleifkontakt
31 Reinproduktaustritt
32 Katalysatorfestbett-Taschen
33 Substrateintritt
34 Rohgaskammer 1-ste Reinig.Stufe
35
36
37 Öffnung zur 2-ten Reinig.Stufe
38 Dichtung
39 Bad - Katalysatorwäsche
40 Waschwassereinlauf
41 Waschwasserauslaufsyphon
42 Rohgaskammer 2-te Reinig.Stufe
43 Mineralisierungshilfsmittelzula.
44 Mischpropeller
45 Photonenquelle
46 Photonenquelle
47 Reinproduktauslauf
48 Zentrierantriebswalzen
49 Antriebstransmission
50 Niveauschleuse
51 Reingaskammer 1-ste Stufe
52 Reingaskammer 2-te Stufe
53 Bad
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55 Vorrichtungsgehäuse Fig. 4 u. 5
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60 Stützachse
61 Gleitlager
62 Äußerer Zylindermantel
63 Innerer Zylindermantel
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65 Mittleres Katalysatorbett
66 Substrateinlaufstutzen
67 Hohlachse
68 Katalysatorbetten
69 Quarzglasplatten
70 UV-Lampen
71 Reinproduktkammer
72 Reinproduktauslauf
73 Vorrichtungsaußenwand
74 Vorrichtungsboden
75 Waschwasserablauf
76 Vibrierende Bodenplatte
77 Siebplatten (Friten)
78 Katalysatorfluid-Wirbelbett
79 Quarzglasplatte
80 Rohgaseintritt
81 Reingasaustritt
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90 1 fixed catalyst bed
2 mechanical seal
3 engine
4 belt or gear pulley
5 hollow axle
6 substrate inlet nozzle
7 short wave lamp
8 wash water inlet
9 wash water outlet
10 bath emptying
11 gas phase area chamber
12 bath catalyst wash
13 Insulating floats
14 cylinder catalyst bed support
15 device housing
16 pure product spouts
17 substrate to be cleaned
18 spray nozzles
19 fixed catalyst bed in FIG. 3
20 catalyst carrier cylinders
21 photon source in FIG. 3
22 Rotatable main axis
23
24 wash water drain
25 device housing Fig. 3
26 Power source negative
27 Power source positive
28 insulating plastic sleeve
29 sliding contact
30 sliding contact
31 Pure product outlet
32 fixed catalyst bed pockets
33 substrate entry
34 Raw gas chamber, 1st level
35
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37 Opening to the 2nd cleaning stage
38 seal
39 Bath - catalyst wash
40 wash water inlet
41 Wash water outlet siphon
42 Raw gas chamber 2nd cleaning stage
43 Mineralization Aid Permits.
44 mixing propellers
45 photon source
46 photon source
47 Pure product outlet
48 centering drive rollers
49 Drive transmission
50 level lock
51 Clean gas chamber 1st stage
52 clean gas chamber 2nd stage
53 bath
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55 device housing Fig. 4 u. 5
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60 support axis
61 plain bearings
62 Outer cylinder jacket
63 Inner cylinder jacket
64
65 Middle catalyst bed
66 substrate inlet nozzle
67 hollow axle
68 catalyst beds
69 quartz glass plates
70 UV lamps
71 Pure product chamber
72 Pure product outlet
73 Device outer wall
74 fixture bottom
75 Wash water drain
76 Vibrating base plate
77 sieve plates (fries)
78 fluidized catalyst bed
79 quartz glass plate
80 Raw gas entry
81 Clean gas outlet
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Claims

1. Process for the purification of gases, exhaust gases, vapors and sols which are contaminated or mixed with undesirable chemical substances, by means of photocatalyst reactions which take place on the surface of catalysts, characterized in that the substrates to be cleaned are passed through a spatially closed system , consisting of;

a) a catalyst support with a high specific surface, based on the material used, which is long-term resistant to chemical corrosion and short-wave light and has a mechanical stability, as is required for moving mechanical parts,
b) a catalyst located on the catalyst support, consisting of at least one semiconductor metal oxide or oxide of the elements of the IIa or IIb group of the periodic table of the chemical elements, in a mixture and / or loaded with at least one metal from the platinum series of group VIII of the periodic table of the chemical elements Elements.
c) a catalyst located on the catalyst support, consisting of at least one element from the group of the lanthanides, actinides and the IIIb group of the periodic table of the chemical elements
d) at least one light source for short-wave light with a wavelength of 250 to 400 nm as a photon supplier,
e) at least one washing zone for the catalyst support according to a) on which the catalysts according to b) and c) are located, through which the catalyst support moves and is acted upon by polar solvents.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the catalyst carrier from roughened fabrics or nonvowens of stainless steel, titanium, tantalum, niobium, zircon, hafnium, Metals of group VIII of the chemical periodic table tems exists and the roughening mechanically or oxidatively takes place, then the roughening of a thin oxide layer exists, and the tissues or nonvowens to packages be bundled, enclosed in frames made of non-corrosion material.

3. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst carrier from non-corroding porö materials.

4. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst carrier made of carbon fibers, or Carbon porous material with a high specific surface che exists.

5. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst carrier made of ceramic materials with a zeolite structure.

6. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst support from non-corroding ge closed cell organic or inorganic poly mer or polycondensation material.

7. The method according to claim 1, characterized in that the semiconductor oxide titanium dioxide and the precious metal Palladium or platinum, each in the particle form with high specific surface.

8. The method according to claim 1, characterized in that the semiconductor oxide, hafnium oxide or zirconium oxide and the noble metal is platinum or palladium, respectively in the modification with a high specific surface che.

9. The method according to claim 1, characterized in that the elements according to c) in the form of their chloride salts used and after conversion into their oxides appli be decorated.

10. The method according to claim 1 to 9, characterized in net that the light source is a low pressure quartz lamp.

11. The method according to claims 1 to 10 characterized thereby records that the washing zone according to e) continuously or is run through at intervals and per time tervall a complete wetting and washing of the kata lysator carrier according to a) with the catalysts according to b) and c).

12. The method according to claims 1 to 11, characterized ge indicates that washing is carried out using water.

13. The method according to claims 1 and 12, characterized ge indicates that the aqueous solvent is oxidizing Chemicals are added.

14. Process for photocatalytic mineralization, according to claim 1, characterized in that be Mineralization of unwanted chemical substances mineralization aid to the substrate to be cleaned be added.

15. The method according to claim 14, characterized in that added ammonia gas to the substrate to be cleaned becomes.

16. The method according to claim 1, characterized in that that at least one element according to c) in egg ner amount of 0 to 15 weight percent, based on the Total amount of catalyst is used.

17. The method according to one or more of the claims 1 to 16, characterized in that the to be cleaned Substrates by a floating bed in the spatially closed NEN system consisting of; sub-items a), b), c) and d).

18. The method according to claim 17, characterized in that that according to this principle of the process gaseous products arise in the system under no washout process lie.

19. The method according to claim 1, characterized in that the oxides according to b) are those of the following formulas
M ₁ O, M ₂ O ₂ , and M ₁ M ₂ O ₃ where:
M ₁ - Be, Mg, Ca, Sr, Ba
M ₂ - Ti, Zr.Hf, V, Nb, Ta, as well as those of the IIIb group such as yttrium and scandium
Platinum metals are primarily palladium, platinum, rhodium and ruthenium.

20. Apparatus for performing the procedures according to one or more of claims 1 to 19, characterized in that it consists of the following main components;

f) from a closed housing, from a corrosion-resistant material, which is equipped with inflow and outflow nozzles for the process substrate and the process product as well as bearings and clamps for the catalyst carrier with catalysts and the light sources for short-wave light,
g) from a frame for receiving the catalyst carrier with the catalysts.
h) a device for moving the catalyst carrier and the catalysts within the housing according to f) and
i) at least one light source for short-wave light in the wave range between 250 to 400 nm.

21. The apparatus according to claim 20, characterized net that the housing according to f) a trough for receiving contains a bath liquid, equipped with corre Appropriate inlet and outlet nozzle for the bath liquid.

22. The apparatus according to claim 20, characterized in net that the frame with the catalyst support and Catalysts according to g) movable in the housing according to f) is arranged so that the bathroom for laundry according to e) goes through at least in full.

23. The device according to claims 20 and 21, characterized characterized in that in the housing according to f) Spray device is located for washing the catalyst carrier together with the catalysts, the wash water he runs into the bathroom and again in the circulatory process is sprayed.

24. The device according to claim 23, characterized in that the spray device has an interval switch.

25. The apparatus according to claim 20, characterized in that the frame according to g) is a cylindrical Ge form, with a central axis, a cavity around the axis and subsequently a container in a round shape, which can be divided into pockets and on both sides with the The central axis is connected in such a way that a closed container is formed ( 14 ) and the outer ( 62 ) and inner ( 63 ) cylinder jackets are constructed in such a way that they are well permeable to gas and absorb and fix the catalyst carrier with the catalysts well.

26. The apparatus of claim 20 and 21, characterized records that the frame according to g) is a quadrati The structure is in a packet form that the catalyst carrier with the catalysts and in Ge housing according to g) has vertical bearings in which it swings up and down and dips into the wash bath.

27. Device according to claims 20, 21 and 26, there characterized in that the device in double or operated in large numbers and a switching synchro nization is present, which is the device loading switches such that no process interruption during the catalyst wash occurs.

28. The apparatus according to claim 20, characterized net that with gaseous mineralization products, in the catalyst suspension process, the frame according to g) is a gas permeable floor.

29. The device according to claim 20, characterized in that that they consist of several subchambers to implement the sub strate exists to implement multi-stage processes.

30. Device according to claims 20 to 29, characterized in that those of FIGS. 1 to 7 are applied.