DE4311899A1 - Adsorptionsfilter - Google Patents

Adsorptionsfilter

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Description

Es sind Adsorptionsfilter bekannt, bei denen Aktivkohle, Tonerdegel, Kieselgel und/oder Silikarbon als Adsorbens ein­ gesetzt ist. Die verschiedenen Adsorbenzien unterschiedli­ cher Materialien in unterschiedlicher Intensität je nach der gewünschten Adsorbtion und sonstigen Umständen wählt man un­ ter den zur Verfügung stehenden Adorbenzien aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, die dadurch gegebenen Filter­ möglichkeiten zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß sphärische Kohlenstoff-Käfigmoleküle, wie Fullerene, und davon abgelei­ tete Moleküle, wie Fulleride, insbesondere solche Fulleride, die die Form eines mit einer oder mehreren Öffnungen verse­ henen Käfigs aufweisen, als Adsorbens eingesetzt sind.
Es hat sich gezeigt, daß die Käfigmoleküle sehr wirksame Ad­ sorbenzien sind, und zwar mit einem gegenüber den bekannten Adsorbenzien eigenständigen Adsorptionsspektrum. Dieses Ad­ sorptionsspektrum ist unterschiedlich, je nachdem welche Art von Käfigmolekülen eingesetzt werden. Auf diese Weise bieten die Käfigmoleküle als Adsorbenzien eine zusätzliche Mannigfaltigkeit, das Adsorptionsspektrum eines Filters zu beeinflussen und damit den jeweiligen Gegebenheiten optima­ ler anzupassen.
Die mit Käfigöffnungen versehenen Fulleride bieten zudem den Vorteil, daß sie adsorbierendes Material in ihrem Inneren aufnehmen können und dadurch eine überraschend hohe Adsorp­ tionskapazität bieten. Bei diesen Fulleriden kann man das Adsorptionsspektrum durch Gestaltung der Öffnung beeinflussen, ja regelrecht konstruktiv bestimmen.
Die Adsorptionseigenschaften, insbesondere Kapazität und Spektrum, kann man bei den Käfigmolekülen bestimmen, indem diesen Fremdatome, vorzugsweise H, Li, Na, K, Pd, Rb, Cs und/oder Fr, als Dotierung zugesetzt und/oder als chemische Bindung angelagert sind. Ähnliche Wirkungen kann man auch erzielen, indem die Käfigmoleküle ionisiert sind.
Bei Dotierung, Anlagerung oder Ionisierung, kann man diese umstellen, um die Desorption für die anschließende Reinigung des Filters oder die Gewinnung des ausgefilterten Materials herbeizuführen oder zu unterstützen.
Durch den Einsatz von Filtermaterialien aus Kohlenstoff bie­ tet sich auch im Interesse des Umweltschutzes eine einfache Entsorgungsmöglichkeit, weil Kohlenstoff unschädlich ver­ brannt werden kann.
Die konstruktive Ausgestaltung eines Filters nach der Erfin­ dung kann sich an die der bekannten Adsorptionsfilter anlehnen, so daß man sich der gleichen oder ähnlicher Her­ stellungsverfahren und -einrichtungen bedienen kann wie für die bekannten Adsorptionsfilter. Eine dementsprechende be­ vorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine für das Filtermedium durchlässige, den Strömungsquerschnitt des Filters ausfüllende Filterstruktur vorgesehen ist, die mit den Käfigmolekülen vermischt und/oder belegt ist und/oder Aufnahmekammern für die Käfigmoleküle bildet. In diesem Fall besteht die Filterstruktur vorzugsweise aus po­ rösem Filtermaterial, Granulat, Gefaser, Textilgewebe, Vlies oder Papier.
Man kann die Käfigmoleküle als Adsorbens gemischt und/oder kombiniert mit bekannten anderen Adsorbenzien einsetzen, zum Beispiel, um durch die Kombination ein gewünschtes Adsorpti­ onsspektrum zu erzielen. Eine dementspechende bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigmoleküle gemischt sind mit einem oder mehreren rie­ selfähigen Absorbenzien, wie pulverisierte Aktivkohle, pul­ verisierter Meerschaum, pulverisierter gebrannter Gips und dergleichen.
Filter nach der Erfindung sind vielfältig anwendbar. Für den Genuß von Tabakwaren ist es wünschenswert, ganz bestimmte Substanzen aus dem Tabakrauch auszufiltern, andere dagegen durchzulassen. Das bedingt ein spezielles Adsorptionsspek­ trum und bei der Gestaltung dessen bietet die Erfindung zu­ sätzliche Möglichkeiten gegenüber dem Stand der Technik. Aus diesem Grunde ist die Anwendung der Käfigmoleküle als Adsor­ bens in Verbindung mit Tabakwaren, im Filtermundstück für stabförmige Tabakartikel, nämlich Zigaretten, Zigarren und Zigarillos, und im Filtereinsatz für Tabakpfeifen und Spit­ zen genannte, mit Mundstück ausgestattete, Aufnahmen für stabförmige Tabakartikel besonders vorteilhaft und deshalb bevorzugt.
Ein Filterstab zur Anwendung in Verbindung mit Tabakwaren besteht vorzugsweise aus porösem Filtermaterial, wie Granulat, Gefaser, Textilgewebe, Vlies oder Papier, dessen Filtermaterial mit den Käfigmolekülen vermischt und/oder be­ legt ist.
Ein anderes Filter, das bevorzugt zur Anwendung in Verbin­ dung mit Tabakwaren vorgesehen ist, ist gekennzeichnet durch die Ausgestaltung als Kammernfilter, dessen Kammer bezie­ hungsweise Kammern mit Käfigmolekülen und/oder Käfigmoleküle enthaltendem Granulat, Gefaser, Textilgewebe, Vlies oder Pa­ pier gefüllt sind.
Die Erfindung ist in ihrer Anwendung aber nicht nur auf die Verbindung mit Tabakwaren beschränkt. Weitere Anwendungen sind möglich und vorteilhaft, und zwar als Flüssigkeitsfil­ ter zum Abscheiden von flüssigen, gasförmigen oder festen feinverteilen Beladungen des zu filternden Mediums, vorzugs­ weise als Treibstoff-Filter oder Öl-Filter in Verbrennungs­ kraftmaschinen, und/oder als Gasfilter zum Abscheiden von gasförmigen, flüssigen oder festen feinverteilten Beladungen des zu filternden Mediums, vorzugsweise als Luftfilter in Belüftungsgeräten, wie Gasmasken und dergleichen, und in Klimaanlagen.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung nä­ her erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 stilisiert ein Fullerid, das die Form eines mit einer Öffnung versehenen Käfigs auf­ weist,
Fig. 2 ein Kammerfilter im Schnitt,
Fig. 3 ein Faserfilter im Schnitt und
Fig. 4 eine Zigarette mit einem Kammerfiltermund­ stück.
Ein sphärisches Kohlenstoffkäfigmolekül mit geschlossenem Käfig besteht aus einem kugelförmigen Käfig. Das Kohlen­ stoffgitter, das den Käfig bildet, kann ein oder mehrere Un­ terbrechungen in Form von Öffnungen aufweisen, wie dies für den Käfig 1 aus Fig. 1 mit der Öffnung 2 angedeutet ist.
Fig. 2 zeigt ein zur Achse 3 zylindrisches Kammerfilter 4, dessen Außenwandung 5 die Mantelfläche dicht für das Filter­ medium abdichtet. An beiden Stirnseiten weist das Kammerfil­ ter 4 für das Filtermedium durchlässige Stege 6 und 7 auf, die sich über den gesamten Filterquerschnitt erstrecken und einen Zwischenraum, der die Kammer 8 bildet, zwischen sich freilassen. Diese Kammer 8 ist gefüllt mit einem in der Zeichnung nur angedeuteten Filtermaterial 9 aus Kieselgel­ granulat 10 gemischt mit Käfigmolekülen 11. In entsprechen­ der Weise können auch andere Filtermaterialien wie eingangs aufgeführt in der Kammer 8 untergebracht sein.
Das in Fig. 3 dargestellte Filter 12 ist zur Achse 13 zy­ lindrisch und an seinem Umfang durch eine sich über die ge­ samte Mantelfläche erstreckende Umhüllung 14 für das Filter­ medium abgedichtet. Der von der Umhüllung 14 umschlossene Filterraum 15 ist ausgefüllt mit Gefaser 16 aus Textilfasern, das mit Käfigmolekülen 17 belegt ist.
Die Käfigmoleküle aus Fig. 2 und 3 können geschlossen sein, sie können aber auch mit Öffnungen versehen sein wie in Fig. 1 dargestellt.
Die Filter nach Fig. 2 und 3 können für die in der Einlei­ tung angegebenen Anwendungen eingesetzt werden. Die Filter­ struktur und das eingesetzte Filtermaterial können abgeän­ dert werden wie in der Einleitung angegeben.
Fig. 4 zeigt im Schnitt eine Zigarette, an deren Tabakstab 21 mundseitig das Mehrkammernfilter 22 angesetzt ist. Das Mehrkammernfilter 22 weist zwei Kammern 23, 24 auf, die durch sich über den ganzen Filterquerschnitt erstreckende und mit Abstand angeordnete, luftdurchlässige, poröse Stege 25, 26, 27 abgeschlossen sind. Die Kammern 23 und 24 sind gefüllt mit unterschiedlichen Filtermaterialien, zum Bei­ spiel die Kammer 23 mit Granulat aus Tonerdegel, gemischt mit Fullerenen, und die Kammer 24 mit granuliertem Meerschaum, gemischt mit Fulleriden.

Claims (10)

1. Adsorptionsfilter, dadurch gekennzeichnet, daß sphärische Kohlenstoff-Käfigmoleküle, wie Fullerene, und davon abgeleitete Moleküle, wie Fulleride, insbesondere solche Fulleride, die die Form eines mit einer oder mehreren Öffnungen versehenen Käfigs aufweisen, als Adsorbens einge­ setzt sind.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Käfigmolekülen Fremdatome, vorzugsweise H, Li, Na, K, Pd, Rb, Cs und/oder Fr, als Dotierung zugesetzt und/oder als chemische Bindung angelagert sind.
3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Käfigmoleküle ionisiert sind.
4. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine für das Filtermedium durchlässige, den Strö­ mungsquerschnitt des Filters ausfüllende Filterstruktur vor­ gesehen ist, die mit den Käfigmolekülen vermischt und/oder belegt ist und/oder Aufnahmekammern für die Käfigmoleküle bildet.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstruktur aus porösem Filtermaterial, Granulat, Gefaser, Textilgewebe, Vlies oder Papier besteht.
6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigmoleküle gemischt sind mit einem oder mehre­ ren rieselfähigen Absorbenzien, wie pulverisierte Aktivkohle, pulverisierter Meerschaum, pulverisierter ge­ brannter Gips und dergleichen.
7. Filter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung in Verbindung Tabakwaren, im Filtermundstück für stabförmige Tabakartikel, nämlich Zigaretten, Zigarren und Zigarillos, und im Filte­ reinsatz für Tabakpfeifen und Spitzen genannte, mit Mund­ stück ausgestattete, Aufnahmen für stabförmige Tabakartikel.
8. Filter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Ausgestaltung als Kammernfilter, dessen Kammer beziehungsweise Kammern mit Käfigmolekülen und/oder Käfigmoleküle enthaltendem Granulat, Gefaser, Textilgewebe, Vlies oder Papier gefüllt sind.
9. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filterstab aus porösem Filtermaterial nach An­ spruch 5 vorgesehen ist, dessen Filtermaterial mit den Kä­ figmolekülen vermischt und/oder belegt ist.
10. Filter nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch die Anwendung als Flüssigkeitsfilter zum Abscheiden von flüssigen, gasförmigen oder festen fein­ verteilen Beladungen des zu filternden Mediums, vorzugsweise als Treibstoff-Filter oder Öl-Filter in Verbrennungskraftmaschinen, und/oder als Gasfilter zum Ab­ scheiden von gasförmigen, flüssigen oder festen feinverteil­ ten Beladungen des zu filternden Mediums, vorzugsweise als Luftfilter in Belüftungsgeräten, wie Gasmasken und dergleichen, und in Klimaanlagen.
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