DE4420614C2 - Molekularsieb und Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchen - Google Patents
Molekularsieb und Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchenInfo
- Publication number
- DE4420614C2 DE4420614C2 DE19944420614 DE4420614A DE4420614C2 DE 4420614 C2 DE4420614 C2 DE 4420614C2 DE 19944420614 DE19944420614 DE 19944420614 DE 4420614 A DE4420614 A DE 4420614A DE 4420614 C2 DE4420614 C2 DE 4420614C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- granules
- carrier material
- molecular sieve
- adsorption
- carrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
- B01J20/186—Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Molekularsieb aus Körnchen aus einem
Trägermaterial mit einer großen inneren Oberfläche von zumindest
100 m2/g sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
eines solchen Molekularsiebes.
Die Luftverschmutzung ist ein an Bedeutung wachsendes Problem,
insbesondere innerhalb von geschlossenen Räumen, wie Häusern
oder Fahrzeugen. Aus Gründen der Energieeinsparung werden
Gebäude möglichst luftdicht gebaut, so daß der Luftaustausch
mit der äußeren Atmosphäre stark eingeschränkt ist. Häufig wird
dieser Luftaustausch auch ausschließlich durch eine Heizungs-,
Ventilations-, oder Klimatisierungsanlage bewirkt. Andererseits
sind in den Gebäuden zunehmend Einrichtungen angeordnet, die
eine Verschmutzung der Luft im Gebäude verursachen können. Auch
chemische Reinigungsmittel können dazu beitragen.
Besonders kritisch sind die Schadstoffbelastungen an bestimmten
Arbeitsplätzen, insbesondere fotografischen Entwicklungseinrich
tungen, Friseur- und Kosmetiksalons, Druck- und Fotokopieranstal
ten, Einäscherungsanlagen, Hospitälern, chemischen Laboratorien,
Reinigungsanlagen und auch insbesondere Fahrzeugkabinen (PKW,
öffentlichen Personentransporteinrichtungen, Eisenbahn etc.).
Die Schadstoffe in umschlossenen Räumen umfassen insbesondere
auch Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Methan, Formalde
hyd, Aldehyde, Acrolein, aber auch Stickoxide (NOX), Kohlenmon
oxid, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Cyanwasserstoff. Die
Luft enthält häufig auch Sporen, Pollen und Staub. Auch Taba
krauch enthält eine Vielzahl toxischer Substanzen, wie insbe
sondere Kohlenmonoxid, Stickoxide, Cyanwasserstoff, Kohlenwas
serstoffe etc. etc.
Herkömmliche Lüftungs-, Heizungs- und Klimatisierungsanlagen
lössen die durch diese Schadstoffe bedingten Probleme nur unzu
reichend.
Das Dokument EP 0 034 037 A1 offenbart ein Adsorptionsmittel,
das zur Adsorption von Tod und/oder organischen Iodverbindungen
dient; außerdem kann das Adsorptionsmittel auch zur Adsorption
von Schwefeldioxid oder von Stickoxiden aus Abgasen eingesetzt
werden, wofür jedoch keine experimentellen Daten aufgeführt
werden. Das Adsorptionsmittel umfaßt einen porösen Träger mit
größeren und kleineren Poren definierter Abmessungen, der mit
einer Substanz imprägniert ist, die mit Iod und/oder organi
schen Iodverbindungen reagiert. Als Beispiele für diese Sub
stanz werden u. a. Silber-, Kupfer-, Blei-, Zink-, Cadmium-,
Nickel- und Cobaltsalze und -oxide aufgeführt. Als Trägermate
rial dient u. a. Aktivkohle oder ein Metalloxid.
Das Dokument DE 38 02 496 C2 offenbart eine Adsorptionsmasse
auf Basis einer mit Kupfersulfat beladenen, oxidischen porösen
Trägersubstanz zur Adsorption giftiger Gase, wie AsH3, PH3,
B2H6, GeH4 und SiH4. Darüberhinaus ist die Adsorptionsmasse zur
Adsorption von NO2 und SO2 geeignet; hierfür werden jedoch keine
experimentellen Daten vorgelegt. Die Adsorptionsmasse wird her
gestellt, indem die Trägersubstanz, beispielsweise ein Me
talloxid, mit einer wäßrigen Lösung von Kupfersulfat getränkt
und anschließend getrocknet und dehydratisiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Molekularsiebe und
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen solcher Mole
kularsiebe bereitzustellen, die mit hohem Wirkungsgrad Schad
stoffe, insbesondere SO2 oder NOX, aufnehmen können und die die
Schadstoffe auch vergleichsweise lange binden, also nicht wie
der unter ungünstigen Bedingungen an die Umwelt abgeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines im Sinne
dieser Aufgabe vorteilhaften Molekularsiebes ist mit seinen
Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 7 beschrieben. Ein
Fluid im Sinne der Ansprüche ist eine Flüssigkeit oder ein Gas.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mole
kularsiebes ist im Anspruch 8 beschrieben.
Der Anspruch 9 betrifft ein erfindungsgemäßes Molekularsieb mit
bevorzugten Ausgestaltungen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Herstellen eines Molekularsiebes, einer entspre
chenden Vorrichtung sowie damit gewonnene Molekularsiebe näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen
von Molekularsieben;
Fig. 2 schematisch den Aufbau eines
Molekularsieb-Körnchens;
Fig. 3 eine elektronenmikroskopische Aufnahme von
körnchenförmigem Trägermaterial mit einem
Maßstab von 1,0 mm (vor der erfindungsgemäßen
Verarbeitung);
Fig. 3A eine elektronenmikroskopische Aufnahme des
Materials gemäß Fig. 3 mit einem Maßstab von 100
µm;
Fig. 4 eine elektronenmikroskopische Aufnahme des
Trägermaterials mit einer äußeren Beschichtung,
die eine Stärke von 2 bis 4 µm aufweist, wobei
der eingezeichnete Maßstab 1 mm beträgt;
Fig. 4A eine elektronenmikroskopische Aufnahme des
Trägermaterials mit einer Beschichtung von 2 bis
4 µm Stärke, wobei der eingezeichnete Maßstab
100 µm beträgt;
Fig. 5
und 5A elektronenmikroskopische Aufnahmen des
Trägermaterials mit äußerer Beschichtung, wobei
eine erfindungsgemäße Verarbeitung vorgenommen
worden ist, die Maßstäbe betragen 1 mm bzw. 100
µm;
Fig. 6
und 6A elektronenmikroskopische Aufnahmen des
Trägermaterials mit einer Beschichtung, die
Chromoxid aufweist, wobei die eingezeichneten
Maßstäbe 1 mm bzw. 100 µm betragen;
Fig. 7,
7A und 7B elektronenmikroskopische Aufnahmen des
Trägermaterials nach einer Ionen-Implantation
von Metallen;
Fig. 8 eine EDS-Spektralanalyse des Trägermaterials
(ohne erfindungsgemäße Verarbeitung und Ionenim
plantation), wobei eine elektronenmikroskopische
Aufnahme dieses Materials in Fig. 8A gezeigt
ist;
Fig. 9 den zeitlichen Verlauf der Adsorption von SO2
von unbehandeltem und unbeschichtetem Trägermate
rial;
Fig. 10 eine EDS-Spektralanalyse des beschichteten aber
noch nicht erfindungsgemäß behandelten Trägermate
rials, von dem in Fig. 10A eine elektronenmikrosko
pische Aufnahme dargestellt ist;
Fig. 11 den zeitlichen Verlauf der SO2-Adsorption des
Materials gemäß Fig. 10;
Fig. 12 eine EDS-Spektralanalyse des erfindungsgemäß
verarbeiteten Trägermaterials, in das Ionen
implantiert sind;
Fig. 12A eine elektronenmikroskopische Aufnahme des
Materials gemäß Fig. 12;
Fig. 13 den zeitlichen Verlauf der SO2-Adsorption des
Molekularsieb-Materials gemäß den Fig. 12, 12A;
Fig. 14 eine EDS-Spektralanalyse von
Molekularsieb-Körnchen, die mit einer Schicht
versehen sind, welche SiO2 und Al2O3 enthält;
und
Fig. 15 den zeitlichen Verlauf der SO2-Adsorption in
Molekularsieben gemäß den Fig. 14, 14A.
Die Molekularsieb-Körnchen weisen als Trägermaterial bevorzugt
Kohlenstoff auf mit einer inneren Oberfläche von mindestens 100
m2/g, vorzugsweise einer inneren Oberfläche von mindestens 300
m2/g. Außer dem bevorzugt verwendeten Kohlenstoff als
Trägermaterial können auch Aluminiumoxid, poröse keramische
Materialien oder auch andere poröse Stoffe mit den genannten
inneren Oberflächen verwendet werden. Die genannten porösen
Trägermaterialien werden in einer Rührwerksmühle auf
Körnchendurchmesser im Bereich von 5 bis 15 µm gemahlen. Werden
Metalloxide als Trägermaterialien verwendet, so werden sie
bevorzugt auf Körnchendurchmesser im Bereich von 2 bis 5 µm
gemahlen.
Zur Erzeugung einer Beschichtung auf den Träger-Körnchen wird
eine wässrige Aufschlämmung gebildet, enthaltend Al2O3, SiO2,
Kupferoxid Cu2O und gegebenenfalls zusätzlich Kupferchromat
CuCrO4 und/oder Dolomit CaMg(CO3)2 und/oder Calcit CaCO3
und/oder Kaolinit Al2(OH)4[Si2O5]. Der wässrige Schlamm enthält
weiterhin gegebenenfalls NH3 und/oder LiNO3. Das NH3 und LiNO3
sind vorgesehen, um den PH-Wert der Aufschlämmung auf 9 bis 10
zu erhöhen. Die Aufschlämmung enthält etwa 30 bis 35 Gewichts
prozente Feststoffe und hat insgesamt ein Gewicht im Bereich
von 0,9 kg/l bis 1,16 kg/l. Ein Kunstharz, wie Celluloseacetat,
wird der Aufschlämmung zugegeben, und zwar etwa 3 Gewichtsprozen
te. Das Kunstharz dient als Bindemittel.
Die oben beschriebenen körnchenförmigen Trägermaterialien
werden mit der vorstehend beschriebenen Aufschlämmung beschichtet,
und zwar in herkömmlicher Weise entweder durch Eintauchen,
Aufsprühen oder Aufbringen im Strömungsbett. Die Beschichtung
sollte etwa im Bereich von 1 µm bis 4 µm Stärke liegen, je nach
Durchmesser und Struktur der Träger-Körnchen.
Die in dieser Weise beschichteten Trägerkörnchen werden bei
etwa 125°C getrocknet und gehärtet. Die Trocknung und Härtung
erfolgt beispielsweise über 15 Minuten. Wesentlich ist, daß
Feuchtigkeit im Trägermaterial verbleibt, und zwar etwa im
Bereich von einem Gewichtsprozent. Gute Meßergebnisse wurden
erzielt mit Wasseranteilen von 0,2 bis 0,8 Gewichtsprozenten.
Es wurde festgestellt, daß bei der Adsorption von sauren Gasen,
wie SO2 und H2S, die Anwesenheit von Feuchtigkeit (Wasser)
wichtig ist sowohl hinsichtlich der Adsorptionsrate und auch
hinsichtlich der Menge an adsorbiertem Gas. Eine Anwesenheit
von Feuchtigkeit in bestimmten Mengen fördert die Fähigkeit des
Molekularsiebes, molekulare Schadstoffe zu adsorbieren.
Die wie vorstehend beschrieben erhaltenen beschichteten Träger
sind in Fig. 2 schematisch dargestellt. Sie weisen das innen
liegende Trägermaterial und die äußere Schicht auf. Wird als
Trägermaterial SiO2, Aluminiumoxid oder ein keramisches poröses
Material gewählt, so beträgt der bevorzugte Durchmesser des
Trägers 5 bis 15 µm, während bei Verwendung eines porösen
Metalloxides der Durchmesser des Trägers bevorzugt 2 bis 5 µm
beträgt.
Die so gebildeten, beschichteten Träger werden in einen
Behälter 10 gemäß Fig. 1 eingegeben. Die Körnchen sind in
Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 12 angedeutet.
Der zylinderförmige Behälter 10 hat beim dargestellten
Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von etwa einem Meter und
eine Höhe von etwa 3 Meter.
Der untere Teile des Behälters 10, in dem die Körnchen 12
angeordnet sind, ist gegen die metallische Außenwand des
Behälters durch eine Isolierung 14 isoliert. Weiterhin ist der
untere Teil des Behälters 10 trichterförmig zu einem Auslauf 16
zulaufend ausgeformt. Der Auslauf 16 ist mittels (nicht gezeigter)
Einrichtungen wahlweise zu öffnen oder zu schließen, so daß
Körnchen über ein Rohr 18 entnommen werden können.
Auf der Oberseite des Behälters 10 ist eine Abdeckung (nicht
gezeigt) vorgesehen aus elektrisch isolierendem Material. Die
Abdeckung dient dazu, die Anordnung auf dem Behälter 10 gegen
die äußere Atmosphäre abzuschirmen, insbesondere die weiter
unten näher beschriebenen elektrischen Felder.
Oben ist der Behälter 10 durch eine Elektrode 20 aus elektrisch
leitendem Material abgedeckt. Die plattenförmige Elektrode 20
besteht aus sauerstofffreiem Kupfer. Ein elektrisch isolierender
Ring 28 isoliert die Elektrode 20 vom Behälter 10.
Mittig in der scheibenförmigen Elektrode 20 ist eine kreisförmige
Öffnung vorhanden, die durch eine dünne Scheibe 22 aus Quarz
kristall abgedeckt ist. Das mittige Loch in der scheibenförmigen
Elektrode 20 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel 15 cm
im Durchmesser. Die daraufliegende Quarzscheibe 22 hat eine
Stärke von etwa 0,5 mm.
Oberhalb der Quarzscheibe 22 ist eine weitere Elektrode 24
angeordnet. Eine Spitze 24a der Elektrode 24 ist einige Zentimeter
über der Quarzscheibe 22 angeordnet, und zwar konzentrisch in
Bezug auf die Quarzscheibe 22 und die scheibenförmige Elektrode
20.
Die Elektrode 24 besteht aus einem Heizdraht. Im Heizkreis der
Elektrode 24 ist eine Funkenstrecke 26 vorgesehen, um bei
Stromfluß durch die Funkenstrecke eine Heizwirkung im Heizdraht
zu erzielen.
Über eine Leitung 30 ist die Elektrode 24 mit einer Hochspannungs
quelle 32 verbunden, die ihrerseits über eine Erdleitung 34
geerdet ist.
Die plattenförmige Elektrode 20 (aus sauerstofffreiem Kupfer)
ist über eine Leitung 36 mit einem Erdungsschaltkreis 46
verbunden. Der Erdungsschaltkreis 46 ist ein Schalter, z. B. ein
Thyratron, mit dessen Hilfe die Elektrode 20 periodisch mit dem
Erdpotential verbunden wird. Die Leitung 36 führt zu einem
Kondensator 38 und über einen Widerstand 40 zu einer Induktions
spule 42, die über eine Leitung 44 mit einem isolierten Erdpoten
tial verbunden ist.
Der Behälter 10 ist mittels in Fig. 1 nicht gezeigter Isolatoren
vom Erdpotential isoliert.
Die Hochspannungsquelle 32 liefert einstellbar pulsierende
Gleichspannungen von 1 kV bis 150 kV, und zwar in Form von
Gleichspannungsimpulsen mit einer einstellbaren Pulsfrequenz
von bis zu 2000 Pulsen pro Sekunde.
Wird die Hochspannungsquelle 32 eingeschaltet, so wird über die
Heizdraht-Elektrode 24 eine positive Gleichspannung mit einer
Frequenz von 2000 Hochspannungspulsen pro Sekunde angelegt.
Dabei wird die Spitze 24a der Heizdraht-Elektrode 24 aufgeheizt,
und von der Spitze werden Elektronen emittiert, so daß eine
Glimmentladung zwischen der Spitze 24a und der Quarzscheibe 22
entsteht. Aufgrund des Spannungsabfalls über dem Erdungsschalt
kreis 46 liegt auch an der Elektrode 20 Hochspannung an, und es
wird auch im Inneren des Behälters 10 eine Gasentladung 48
erzeugt, wobei sich die Gasentladung 48 bis zu den im Behälter
10 angeordneten Körnchen 12 erstreckt.
Die elektrische Entladung im Behälter 10 bewirkt, daß hochener
getische Ionen im Kilovolt-Energiebereich in Richtung auf die
Körnchen 12 beschleunigt werden und dort beim Auftreffen eine
Ionisierung bewirken. Es wird davon ausgegangen, daß im Ergebnis
innerhalb der Körnchen 12 Kupferionen Cu+ verteilt werden. Die
Kupferionen verteilen sich im Inneren der Körnchen 12 und
bilden ionische Reaktionszentren in dem porösen Material.
Während, wie oben ausgeführt ist, die Hochspannungspulse
mittels der Hochspannungsquelle 32 mit einer Frequenz von z. B.
2000 Hochspannungspulsen pro Sekunde an die Spitze 24a der
Elektrode 24 angelegt werden, erfolgt die periodische Erdung
der Elektrode 20 mittels des Erdungsschaltkreises 46 mit einer
anderen, bevorzugt niedrigeren Frequenz von z. B. 1000 Hz.
Allgemein kann festgestellt werden, daß die Frequenz der
Hochspannungspulse (Hochspannungsquelle 32) in der Größenordnung
von mehreren 100 bis einigen 1000 Hz liegt, während die Frequenz
der Schaltung des Erdungskreises 46 kleiner ist als die Frequenz
der Hochspannungspulse.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Phasenver
schiebung vorzusehen zwischen den Hochspannungspulsen und dem
Erden mittels des Erdungsschaltkreises 46, und zwar eine
Phasenverschiebung von etwa 90°, bezogen auf die Hochspannungs
pulse. Die Erdung der Elektrode 20 mittels des Erdungsschalt
kreises 46 erfolgt bevorzugt etwa mit einer Phasenverschiebung
von 90° später als der Beginn eines Hochspannungspulses an der
Spitze 24a der Elektrode 24.
Diese Verteilung von Metallionen im Inneren der Körnchen 12
wird für etwa 7 bis 12 Minuten durchgeführt, und danach wird
der Betrieb der Hochspannungsquelle 32 und der übrigen
elektrischen Kreise unterbrochen sowie der Behälter 10 über
eine Leitung 50 und einen Schalter 52 geerdet, wonach die
fertig präparierten Körnchen 12 über den Auslaß 16 und das Rohr
18 entnommen werden.
Die so präparierten Körnchen weisen gegenüber nicht mit der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 behandelten Körnchen erheblich verbes
serte Eigenschaften hinsichtlich der Adsorption von Schadstoffen
auf, wie die nachfolgenden experimentellen Ergebnisse zeigen.
Die Fig. 3, 3A zeigen das Trägermaterial ohne Beschichtung,
und zwar einmal eine elektronenmikroskopische Aufnahme mit 1 mm
Maßstab und einmal mit 100 µm Maßstab.
Die Fig. 4, 4A zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen von
in der oben beschriebenen Weise beschichteten Körnchen, einmal
mit 1 mm Maßstab und einmal mit 100 µm Maßstab.
Die Fig. 5, 5A zeigen Materialien entsprechend den Fig.
4, 4A, nun allerdings nach einer Verarbeitung in der Vorrichtung
gemäß Fig. 1 in der oben beschriebenen Weise.
Die Fig. 6, 6A zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen
beschichteter Träger, wobei die Beschichtung Chromoxid enthält.
Die Fig. 7, 7A und 7B zeigen die Körnchen nach Implantierung
der Ionen in der oben beschriebenen Weise.
Fig. 8 zeigt eine EDS-Analyse (auch mit EDAX bezeichnet) des
Trägermaterials ohne Beschichtung und ohne Behandlung in einer
Gasentladung. Dieses Material ist in Fig. 8A gezeigt.
Fig. 9 zeigt die SO2-Adsorption dieses Materials in Abhängigkeit
von der Zeit. Das Adsorptionsmaterial ist hier reine Aktivkohle,
ohne Beschichtung und ohne Ionisationsbehandlung. 25 g der
körnigen (granulatförmigen) Aktivkohle wurden einer Strömung
von 76 l/min ausgesetzt, die 20 ppm SO2 enthält, und zwar für
eine Zeitdauer von 90 Minuten. Nach etwa 18 Minuten setzte der
sogenannte Durchbruch ein. Nach 30 Minuten beträgt der Durchbruch
etwa 40%, d. h. die Adsorptionseffektivität beträgt 60%. Nach 70
Minuten beträgt der Durchbruch 80% und somit die
Adsorptionseffektivität nur noch 20%. Beträgt der Durchbruch
100%, so bedeutet dies, daß 0% SO2 aus dem Gasstrom entfernt
werden.
Wie die Legende von Fig. 9 zeigt, wurden insgesamt 199,34 mg
SO2 in 25,02 g Kohlenstoff adsorbiert.
Fig. 10 zeigt die EDS-Spektralanalyse von Kohlenstoffkörnchen,
die in der oben beschriebenen Weise beschichtet sind. Fig. 10A
zeigt die Oberflächenstruktur dieser Körnchen. Fig. 11 zeigt
die Adsorptionsfähigkeit solcher beschichteten Körnchen, die
nicht der oben anhand der Fig. 1 beschriebenen Ionisierung
ausgesetzt worden sind. Der Begriff "Adsorption" soll hier sehr
allgemein verstanden werden, da aufgrund des vorliegenden
Kenntnisstandes wohl Adsorption, Absorption, Physisorption und
auch Chemisorption im Trägermaterial auftreten können. Das
nicht einer Ionenimplantation unterzogene Material gemäß Fig.
11 wurde einer Volumenströmung von 51 l/min ausgesetzt, wobei
in der Strömung 20 ppm SO2 enthalten sind. Es wurden insgesamt
174,55 mg SO2 adsorbiert. Im Vergleich zum Ergebnis gemäß Fig.
9 wurde weniger SO2 eingefangen, was darauf zurückgeführt wird,
daß aufgrund der Beschichtung die Porösität des Materials
eingeschränkt ist.
Fig. 12 zeigt eine EDS-Analyse von beschichtetem Körnchenmate
rial, das, wie oben anhand der Fig. 1 beschrieben, einer
Ionenimplantation unterworfen worden ist. Die EDS-Analyse ist
qualitativ. Fig. 12A zeigt eine elektronenmikroskopische Auf
nahme dieses Materials.
Fig. 13 zeigt die Adsorptionsfähigkeit des beschichteten und
in der oben anhand der Fig. 1 beschriebenen Weise mit Ionen
versehenen Materials, wobei die Fig. 13 insbesondere dem
Vergleichsexperiment gemäß Fig. 11 gegenüberzustellen ist. Das
Experiment zeigt, daß das behandelte Material eine wesentlich
verstärkte Adsorptionsfähigkeit bezüglich SO2 aufweist. Die
experimentellen Bedingungen und Ergebnisse sind jeweils in den
Legenden der Figuren aufgezeigt. Da die übrigen Versuchsbedingun
gen jeweils gleich gehalten worden sind, zeigt Fig. 13 im
Vergleich mit Fig. 11, daß beim behandelten Material 244,85 mg
SO2 nach 90 Minuten adsorbiert worden sind, während beim
unbehandelten Material gemäß Fig. 11 nur 174,55 mg adsorbiert
wurden. Während beim unbehandelten Material gemäß Fig. 11 die
Adsorptionsfähigkeit nach 90 Minuten nur noch 40% beträgt, ist
beim behandelten Material gemäß Fig. 13 nach 90 Minuten die
Adsorptionsfähigkeit noch bei 80%. Aufgrund der experimentellen
Bedingungen wurde beim behandelten ("ionisierten") Material
gemäß Fig. 13 nach 90 Minuten die Messung unterbrochen. Die
Kurve zeigt aber, daß die Adsorptionsfähigkeit noch lange keine
Sättigung erreicht hat.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem beim Experiment nach
Fig. 13 verwendeten behandelten Material und dem unbehandelten
Material beim Experiment gemäß Fig. 11 ist auch, daß beim
behandelten Material das SO2 wesentlich stärker gebunden ist
und auch bei Erwärmung nicht aus dem adsorbierenden Material
ausgetrieben wird. Letzteres ist inbesondere für eine Verwendung
der Molekularsiebe in Filtern (z. B. von Kraftfahrzeugen)
entscheidend.
Fig. 14 zeigt die EDS-Analyse mit einer gegenüber den Fig.
12 und 13 modifizierten Beschichtung, die nunmehr einen höheren
Anteil an SiO2 und auch etwas mehr Cr enthält. Die Fig. 14A
zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme dieses Materials.
Die Fig. 15 zeigt die Adsorptionsfähigkeit dieses Materials
nach der oben anhand der Fig. 1 beschriebenen Behandlung. Die
Versuchsbedingungen beim Experiment gemäß Fig. 15 entsprechen,
bis auf die genannte Behandlung, genau denen des Experimentes
gemäß Fig. 9. Der Durchbruch setzt erst nach etwa 32 Minuten
ein, und am Ende der 90-minütigen Messung beträgt der
Durchbruch etwa 40%, d. h. die Adsorptionseffektivität etwa 60%.
Insgesamt wurden 341,35 mg SO2 adsorbiert, was mit den
199,34 mg Adsorbat des aktivierten Kohlenstoffs gemäß Fig. 9
zu vergleichen ist. Wie Fig. 9 auch zeigt, hatte die einfache
Aktivkohle am Ende der 90-minütigen Messung etwa 100%
Durchbruch, also 0% Adsorptionseffektivität, während beim
Experiment gemäß Fig. 15 das Material am Ende der Messung nur
40% Durchbruch aufwies, also immer noch 60%
Adsorptionseffizienz.
Es wird angenommen, daß die erhöhte Adsorptionseffizienz und
auch insbesondere die verbesserte Rückhaltefähigkeit der
erfindungsgemäßen Molekularsiebe darauf zurückzuführen ist, daß
die Cu+-Ionen mit SO2 chemisch reagieren und so das Schwefel
dioxid im Trägermaterial chemisch binden, so daß eine Desorp
tion des SO2 verhindert ist.
Durch Implantation unterschiedlicher Ionen im Gittermaterial
des Trägers können wahlweise unterschiedliche Schadstoffe
adsorbiert werden, je nach den gewünschten Anforderungen an das
Molekularsieb.
Claims (9)
1. Verfahren zum Herstellen eines Molekularsiebes zum Entfer
nen von molekularen Schadstoffen, insbesondere SO2 oder NOX, aus
einem Fluid, wobei das Molekularsieb Körnchen aus einem Träger
material mit einer inneren Oberfläche von zumindest 100 m2/g
aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Körnchen, bevor sie einer elektrischen Gasentladung ausge
setzt werden, mit einer Metalloxidschicht versehen werden und
daraufhin mittels der elektrischen Gasentladung und Anlegen ei
nes elektrischen Potentials Metallionen in das Trägermaterial
eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Trägermaterial Kohlenstoff vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Trägermaterial eine poröse Keramik oder ein Metalloxid vor
gesehen ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Herstellung im Trägermaterial Wasser belassen oder ein
gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Metalloxidschicht Kupfer aufweist, insbesondere Cu2O,
Cr2CuO4.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägermaterial zumindest teilweise kristallin ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Körnchendurchmesser zwischen 2 und 15 µm liegt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet
durch einen Behälter (1) zur Aufnahme der Körnchen (17), eine
Elektrode (4) zum Erzeugen einer elektrischen Entladung, in de
ren Bereich zumindest ein Teil der Körnchen (17) angeordnet
ist, und eine Einrichtung (3) zum Anlegen einer Hochspannung.
9. Molekularsieb,
herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944420614 DE4420614C2 (de) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | Molekularsieb und Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchen |
PCT/EP1995/002262 WO1995034378A1 (de) | 1994-06-13 | 1995-06-12 | Molekularsieb und verfahren und vorrichtung zum herstellen eines solchen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944420614 DE4420614C2 (de) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | Molekularsieb und Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4420614A1 DE4420614A1 (de) | 1995-12-14 |
DE4420614C2 true DE4420614C2 (de) | 2000-01-13 |
Family
ID=6520466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944420614 Expired - Fee Related DE4420614C2 (de) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | Molekularsieb und Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4420614C2 (de) |
WO (1) | WO1995034378A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0865315A2 (de) * | 1995-04-21 | 1998-09-23 | M And K Patent Company, Inc. | Verbesserte partikel zur adsorption und zur katalyse bei raumtemperatur und methode zu ihrer herstellung und anwendung |
US5955393A (en) * | 1995-04-21 | 1999-09-21 | Project Earth Industries, Inc. | Enhanced adsorbent and room temperature catalyst particle and method of making therefor |
DE10155643A1 (de) * | 2001-11-08 | 2003-05-28 | Ipc Process Ct Gmbh | Körper für die Separation einer in einem Gasgemisch enthaltenen Komponente |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0034037A1 (de) * | 1980-02-04 | 1981-08-19 | Hitachi, Ltd. | Verfahren zur Herstellung eines Jod-Adsorptionsmaterials |
DE3802496C2 (de) * | 1988-01-28 | 1992-09-24 | Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt, De |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE893494C (de) * | 1950-07-26 | 1953-10-15 | Cadic Compania Americana De De | Verfahren zur Herstellung eines aktiven Filter-und Katalysator-Materials |
AU417826B2 (en) * | 1969-07-30 | 1971-10-11 | H. C Sleigh Limited | Method of producing activated carbon |
US3890245A (en) * | 1972-07-12 | 1975-06-17 | Atomenergi Inst For | Procedure for increasing the chemisorption capacity of carbon with regard to gases |
JPS61268356A (ja) * | 1985-01-09 | 1986-11-27 | Nippon Denso Co Ltd | 触媒担体へのアルミナの担持方法 |
-
1994
- 1994-06-13 DE DE19944420614 patent/DE4420614C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-06-12 WO PCT/EP1995/002262 patent/WO1995034378A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0034037A1 (de) * | 1980-02-04 | 1981-08-19 | Hitachi, Ltd. | Verfahren zur Herstellung eines Jod-Adsorptionsmaterials |
DE3802496C2 (de) * | 1988-01-28 | 1992-09-24 | Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt, De |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4420614A1 (de) | 1995-12-14 |
WO1995034378A1 (de) | 1995-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69723924T2 (de) | Photokatalysator, methode zu seiner herstellung sowie photokatalytische reaktion | |
DE3719418C1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Filtermaterials | |
DE69415420T2 (de) | Zusammengesetzter Photokatalysator und Verfahren für seine Herstellung | |
DE19838107B4 (de) | Elektrostatischer Abscheider | |
DE69900603T2 (de) | Katalitische zusammenstellung | |
DE69207234T3 (de) | Katalysatorkörper und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0160888B1 (de) | Vorrichtung zur quantitativen und qualitativen Erfassung von Kohlenwasserstoffhaltigen Schwebeteilchen in Gasen | |
DE69618541T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Materials mit immobilisierten ultrafeinen Goldpartikeln | |
DE19903022A1 (de) | Luftreinigungsvorrichtung und -verfahren | |
CH649231A5 (de) | Verfahren zum elektrischen aufladen von schwebeteilchen in gasen. | |
DE4334956C2 (de) | Verfahren zur Luftbehandlung mit Ionen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE1950532A1 (de) | Verfahren zur Aufbereitung von fluiden Stroemen | |
DE2918719A1 (de) | Elektronische luftreinigungsvorrichtung | |
DE2341241A1 (de) | Verfahren zur entfernung von stick- und schwefeloxiden aus abgasen | |
DE3823732A1 (de) | Katalysator zum kracken von ozon | |
DE2952828A1 (de) | Gasspuerelement und verfahren zu seiner herstellung | |
DE3013753A1 (de) | Hydrophober katalysator fuer rekombinatoren | |
DE4420614C2 (de) | Molekularsieb und Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchen | |
DE10254575A1 (de) | Photokatalytische Aktivkohle, farbige photokatalytische Aktivkohle, sich verfärbende Aktivkohle und Desodorierungs- und Adsorptionsprodukt, das diese verwendet, sowie Verfahren zum Reinigen von Erdreich | |
DE3644090A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgasen | |
DE102006015591B3 (de) | Organischer Werkstoff mit katalytisch beschichteter Oberfläche und Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP4200058A2 (de) | Luftreinigungseinheit und verfahren zur beschichtung einer elektrode einer luftreinigungseinheit | |
WO2007014615A1 (de) | Kunststoffrohr für nasselektrofilter sowie bausatz für eine abgasreinigungsanlage | |
DE102006023069B4 (de) | Plasmareaktor und Verfahren zur Abreinigung von luftgetragenen Schadstoffen und Keimen, sowie Schüttgut zur Befüllung des Plasmareaktors | |
DE19849389C2 (de) | Regenerierbares Filtermedium mit hoher Spontaneität und hoher Kapazität sowie dessen Verwendung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |