DE4481363C2

DE4481363C2 - Luftreinigungsfilter

Info

Publication number: DE4481363C2
Application number: DE4481363A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Ishii; Seiichi Takizawa; Tetsuo Shimamura; Michinori Hashimoto; Shozo Ichimura; Fumio Karibe
Original assignee: Cambridge Filter Japan Ltd; Kondoh Industries Ltd; Mitsubishi Rayon Co Ltd; Unitika Ltd; KONDOH IND Ltd
Current assignee: Cambridge Filter Japan Ltd; Kondoh Industries Ltd; Mitsubishi Rayon Co Ltd; Unitika Ltd; KONDOH IND Ltd
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2014-12-01
Also published as: KR970700537A; KR100209108B1; WO1996016719A1; US5830414A; DE4481363T1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Hochleistungs- Luftreinigungsfilter zur effektiven Reinigung von kontaminierter Umgebungsluft mit sehr niedrigen Konzentrationen an Verunreinigungen.

Technischer Hintergrund

Unter den gegenwärtigen Umständen, wo die Reinigung unserer Umwelt zu einem großen Problem geworden ist, drängt die Kontrolle und Vermeidung von Luftverschmutzung insbesondere nach einer raschen Lösung, und es besteht ein starkes Bedürfnis, in jeder Art von Umgebung, einschließlich am Arbeitsplatz in verschiedenen Industrien und zu Hause, nach einer Reinigung der Luft, welche geringe Konzentrationen an Verunreinigungen enthält.

Obwohl man Trockenverfahren und Naßverfahren zur Luft reinigung kennt, wird aufgrund seiner Einfachheit seit langer Zeit ein Trockenverfahren auf konventionelle Weise unter Einsatz von Aktivkohle eingesetzt. Auch wurden verschiedene luftreinigende Mittel, die selektive Absorptionsfähigkeiten im Hinblick auf die verschiedenen Typen an verunreinigenden Gasen zeigen, entwickelt, z. B. wird ein poröser Träger, auf dem eine basische oder saure Chemikalie aufgebracht ist als wirksam zur Entfernung von saurem oder basischem Gas angesehen. Insbesondere wird in der Industrie weitverbreitet ein Luftreinigungsmittel, umfassend einen Träger für eine Oxidationsmittel oder ein Reduktionsmittel, eingesetzt, das eine derartige Reinigungkapazität hat, daß das verunreinigende Gas durch die starke Oxidations- Reduktionskraft zersetzt wird.

Zu solchen Luftreinigungsmitteln gehört ein Mittel, welches einen Träger, wie z. B. aktiviertes Aluminiumoxid oder Zeolith, umfaßt, für Kaliumpermanganat (japanische Patent- Offenlegungen Nummern 60-827, 3-23863 und ähnliche), ein Mittel, welches Aktivkohle als Träger für ein Jodat und/oder eine anorganische Säure (japanische Patent-Offenlegungen Nummern 61-68136, 62-161372 und 62-161373) und ähnliche umfaßt.

Auch ist ein Luftreinigungsmittel, welches einen aktivierten Kohleträger mit Wabenstruktur für Jod und anorganisches Jodid bekannt (EP-052077 A1).

Ein Luftreinigungsmittel, welches Aktivkohlefasern als Träger für ein chemische Mittel vom MnO-Typ enthält, und das den unangenehmen Geruch von Aldehyden und ähnlichen entfernt, ist ebenfalls bekannt (japanische Patent-Offenlegung Nr. 3- 288545).

Diese Luftreinigungsmittel sind über ihre Einsatzmöglichkeiten zur tatsächlichen Anwendung gelangt, jedoch hat jedes Mittel seine eigenen Vorteil und Nachteile, und es treten Probleme dahingehend auf, daß die Einsatzmöglichkeiten aufgrund der einem jeden Mittel eigenen physikalischen Eigenschaften begrenzt sind. Zum Beispiel ist ein Luftreinigungmittel vom Kaliumpermanganat-Typ ein lösliches und stark oxidierendes Mittel, daher ist es hoch gefährlich und erfordert große Vorsicht bei seiner Handhabung. Es kann demnach nicht in Verbraucherprodukten für den üblichen Haushalt verwendet werden. Obwohl Aktivkohle während der Anwendung sehr sicher ist, da seine Entfernungsmechanismen auf der physikalischen Adsorption beruhen, ist das Maß der Entfernung von verunreinigendem Gas natürlich eingeschränkt. Ferner verliert es bei Sättigung seine Adsorptionsaktivität und zeigt auch Desorptionsphänomene. Demnach wird in den meisten Fällen Aktivkohle als Träger für ein chemisches Mittel verwendet, man kann jedoch immer noch nicht erwarten, daß es eine lange Lebensdauer und eine hohe Kapazität zur Entfernung von verunreinigendem Gasen mit niedriger Konzentration hat.

Aufgabe der Erfindung

Seit kurzem besteht zum Zwecke der Verbesserung der Produktpräzision und der Ausbeuten bei der Herstellung von elektronischen Präzisionsgeräten, einschließlich von Halbleitern, und, um eine dauernde Aufbewahrung von hochqualitativer Kunstobjekten, wie z. B. Gemälden, ohne Farbveränderungen zu ermöglichen, das starke Bedürfnis nach der Entwicklung eines Luftreinigungsmittels, welches sicher und einfach zu handhaben ist, und verunreinigendes Gas mit einer niedrigen Konzentration vollständig und einfach entfernen kann.

Die Erfindung beruht auf den Ergebnissen intensiver Untersuchungen im Hinblick auf die obige Aufgabenstellung, und dient dazu, einen Luftreinigungsfilter bereitzustellen, der sicher ist, eine lange Standzeit, eine ausreichende Kapazität zur Entfernung eines verunreinigenden Gases mit niedriger Konzentration und einen derartigen Aufbau hat, daß er leicht installiert werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Als Lösung für die obigen Aufgaben umfaßt der erfindungsgemäße Luftreinigungsfilter einen Träger aus Aktivkohlefasern in Form einer Netzstruktur als Träger für eine Art von chemischem Reagenz, ausgewählt aus (a) einem Mittel, das sich aus Alkalijodat und aus aktivem Mangandioxid, das aus Alkalipermanganat erhalten wurde, zusammensetzt, und (b)einem Mittel, das sich aus Alkalijodat und aus Alkalicarbonat zusammensetzt, worin eine oder beide Oberflächen der Netzstruktur mit einem Faservlies unter Herstellung eines integrierten Filters bedeckt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 zeigt einen perspektivischen Aufriß eines Beispiels für eine Luftreinigungsapparatur, worin der erfindungsgemäße Luftreinigungsfilter verwendet wird. In Abb. 1 haben die Bezugszeichen die folgenden Bedeutungen: 1: Luftreinigungsfilter, 2: Trägerrahmen, 3: Abstandshalter, 4: Dichtungsmaterial und 5: Dichtung.

Abb. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Beispiel eines Luftreinigungsfilters. In Fig. 2 bedeutet 1a ein Faservlies und 1b ein Netzstruktur aus Aktivkohlefasern.

Beste Art und Weise zur Durchführung der Erfindung

Der für einen erfindungsgemäßen Luftreinigungsfilter verwendete Träger umfaßt Aktivkohlefasern, die in Form einer Netzstruktur hergestellt werden. Obwohl die Dicke der Netzstruktur von seiner Verwendung abhängt, liegt sie im allgemeinen bei 0,5 bis 15 mm, und vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 10 mm. Der Grund hierfür ist, daß bei einer Dicke der Netzstruktur über den oben erwähnten Bereich hinaus es schwierig ist, eine einheitliche Netzstruktur herzustellen, oder die Formbarkeit der Netzstruktur wird schwieriger, wodurch sie weniger praktikabel wird.

Die Form und Größe (Oberfläche) der Netzstruktur hängen von ihrer Verwendung und dem Design des Gehäuses, welches die Netzstruktur aufnehmen soll, ab. Daher sind sie nicht besonders eingeschränkt.

Die Aktivkohlefasern haben eine sehr große spezifische Oberfläche, im allgemeinen mit einer spezifischen BET- Oberfläche von 800 bis 1400 m²/g, und ein großes Porenvolumen. Und vor allem haben die Aktivkohlefasern ein sehr geringes Gewicht, es ist daher als erfindungsgemäßes Trägermaterial besonders bedeutend, und seine Herstellung ist nicht besonders eingeschränkt.

Unter diesen Produkten sind solche, die durch Karbonisierung und Aktivierung von hitzehärtbarem Harz, wie einem Phenolharz, Harnstoffharz und Epoxyharz, Teerpech, und aus Fasern, wie Polyacrylnitril und Rayon erhalten werden. Erfindunsgemäß können diese handelsüblich erhältlichen Produkte in geeigneter Weise eingesetzt werden.

Falls notwendig, können eine Naturfaser, wie Cellulosefaser und Wollfaser, eine anorganische oder organische Synthesefaser, wie eine Glasfaser, Schurwolle, Polyester, Polyamid, Rayon und Polyacrylnitril zusammen verwendet werden.

Das chemische Mittel auf dem oben erwähnten Aktivkohlefaserträger ist ein Mittel, das das verunreinigende Gas in der Umgebungsatmosphäre durch Neutralisation oder Oxidation entfernen kann.

Das Alkalimetall des Carbonats kann z. B. Li, Na und K sein. (c) ist ein Oxidationsmittel, das aus einem Jodat und aktivem Manganoxid, erhalten aus einem Alkalipermanganat, besteht. Besonders bevorzugt ist eine Oxidationsmittelmischung, enthaltend Kaliumjodat und Mangandioxid, erhalten aus Kaliumpermanganat.

Zusammen mit diesen chemischen Mitteln können, falls notwendig andere chemische Mittel, einschließlich Reduktionsmittel, wie z. B. ein Alkaliphosphit oder ein Alkalihypophosphit oder ein antibakterielles Mittel in geeigneter Weise ebenfalls verwendet werden.

Beispiele für die antibakteriellen Mittel umfassen Silbernitrat, ein quaternäres Ammoniumsalz, wie z. B. Alkyldimethylbenzylammoniumchlorid und Didecyldimethylammoniumchlorid, ein Phosphoniumsalz, wie Triethyloctadecylphosphoniumchlorid und ein Tetraalkylphosphoniumchlorid, ein Vinylbenzyltrialkylphosphoniumchlorid oder ein Polymer davon, Dihydroessigsäure oder ein Alkalimetallsalz davon, Sorbinsäure oder ein Alkalimetallsalz davon. Solche Mittel können allein oder in Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden.

Die Menge des oben erwähnten, aufgetragenen chemischen Mittels hängt von der Art des Mittels, den physikalischen Eigenschaften des Trägers und der Verwendung des Luftreinigungsmittels ab. Sie wird jedoch in einem Bereich von 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Aktivkohlefaserträgers und dem chemischen Mittel eingesetzt. Dies liegt daran, da die Menge des aufgetragenen chemischen Mittels gering ist bei weniger als 0,1 Gew.-%, die Entfernung des verunreinigenden Gases hauptsächlich durch die physikalische Adsorption der Aktivkohle bestimmt wird, und die Entfernungskapazität abnimmt oder sich die Entfernungskapazität rasch verringert. Andererseits, wenn die Menge gleich oder mehr als 50 Gew.-% ist, wird die Entfernungskapazität nicht proportional zum Anstieg der Menge des aufgetragenen Mittels verbessert. Da ferner das Mittel die Mikroporen der Aktivkohle schließt, nimmt die Entfernungskapazität eher ab als zu.

Unter den oben erwähnten chemischen Mitteln ist insbesondere ein Oxidationsmittel bevorzugt, das Kaliumjodat und aktives Mangandioxid, erhalten aus einem Permanganat eines Alkalimetalls, bevorzugt, da es eine gute Kapazität zur Entfernung niedriger Konzentrationen an verunreinigendem Gas aufweist, auch wenn es in einer kleinen Menge aufgebracht ist, und sicher gehandhabt werden kann. Wenn z. B. eine chemische Reagenzlösung eines Kaliumpermanganats auf einen Träger aufgebracht wird, wird sie in das aktive Mangandioxid durch Redox-Reaktion mit der Aktivkohle umgewandelt und schließlich als unlösliches starkes und sicheres Oxidationsmittel aufgebracht. Aktives Mangandioxid, dem eine kleine Menge von Metallpartikeln, z. B. Kupfer, Silber, Palladium und Platin oder eine Verbindung aus einem solchen Metall beigegeben wurde, falls notwendig, ist aufgrund seiner verbesserten Oxidationsaktivität bevorzugt.

Wenn ein chemisches Mittel auf den oben erwähnten Aktivkohlefasern aufgebracht wird, können die folgenden, praktisch unlöslichen anorganischen Partikel ebenfalls, falls erwünscht, aufgebracht werden. Beispiele solcher partikelförmiger Substanzen umfassen Oxide, Hydroxide, Silikate oder Phosphate von Calcium, Magnesium, Aluminium, Eisen, Zink, Titan, Zirkonium und Kupfer, granulierte Aktivkohle und Aluminiumsilikat (Zeolith). Solche partikelförmigen Substanzen können allein oder in Mischung von ein oder mehreren verwendet werden. Diese Komponenten können entweder natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein, sie sind jedoch vorzugsweise so porös und unfühlbar wie möglich. Der im wesentlichen unlösliche pulverförmige anorganische Träger sollte, je nach Verwendung des Luftreinigungsmittels und des Filters, ausgewählt sein, und die Menge an der Pulvermischung ist nicht besonders eingeschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, daß sie zumindestens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Trägers ausmacht.

Diese teilchenförmigen Substanzen werden falls notwendig, wie oben beschrieben, verwendet, wobei dies daran liegt, daß ihre Verwendung das Spektrum zur Entfernung von verunreinigenden Gasen bei einer kombinierten Luftverschmutzung erweitert, oder es die Kapazität des auf der Aktivkohlefaser aufgebrachten chemischen Mittels zur Entfernung des verunreinigenden Gases erhöht, oder die Standzeit des Mittels verlängert.

Das obige chemische Mittel ist entweder auf dem Aktivkohlefaserträger, der zuvor in Form einer Netzstruktur geformt wurde, aufgebracht, oder wird zunächst auf die Aktivkohle aufgebracht und dann in Form einer Netzstruktur gebracht. Das Verfahren, nach dem das obige chemische Mittel auf dem Aktivkohlefaserträger aufgebracht wird, kann jedes beliebige sein, so lange das chemische Mittel einheitlich auf dem Träger aufgebracht werden kann. Zum Beispiel sind Verfahren einsetzbar, worin der Träger in eine wäßrige Lösung des chemischen Mittels eingetaucht wird, worin der Träger und das chemische Mittel direkt unter Verwendung eines geeigneten Mischers vermischt werden, oder durch Sprühmischung und ähnlichem. Im vorhergehenden Beispiel unter Einsatz eines Adsorptionsauftragungsprozesses werden die Aktivkohlefasern in eine Lösung des chemischen Mittels mit einer Raumtemperatur von 40°C 1 bis 10 Minuten eingetaucht. Dann wird überschüssige Lösung des chemischen Mittels, welches an der Oberfläche anhaftet, durch Zentrifugation entfernt, anschließend, falls notwendig, getrocknet und in die Form einer Netzstruktur gebracht unter Erhalt eines Netzformkörpers. Es ist auch möglich, das faserförmige Material in Form einer Netzstruktur auszubilden, und es in die Lösung des chemischen Mittels einzutauchen oder es einer Sprühbehandlung mit der Lösung zu unterziehen. Das anorganische Pulver kann auf dem faserartigen Material entweder direkt oder durch Mischen des anorganischen Pulvers in der Lösung eines jeden chemischen Mittels, welches dann zur Behandlung des Fasermaterials verwendet wird, aufgebracht werden.

Wenn ferner das chemische Mittel auf dem Aktivkohlefaserträger aufgebracht wird, kann hiermit zusammen eine Hilfskomponente oder ein geeignetes Bindemittel und eine Hilfskomponente, wie z. B. ein wasserlösliches Polymer, einschließlich MC, CMC und Soda-Alginat und Kieselsol, falls notwendig, zusammen verwendet werden.

Eines der Merkmale des erfindungsgemäßen Luftreinigungsfilters ist die integrierte Form, worin die Oberfläche der obigen Aktivkohlefaserstruktur als Träger für das chemische Mittel mit einem Faservlies bedeckt ist. Faservliese sind in diesem technischen Gebiet bekannt und betreffen ein Faseraggregat, welches nicht durch Spinnen, Verweben oder Sticken behandelt ist, sondern einer chemischen oder mechanischen Behandlung und einer chemischen Wirkung oder Behandlung in Gegenwart von Wasser und Hitze unterworfen wurde, wobei die Fasern aneinander binden. Es ist üblicherweise aus einem Faseraggregat in Form einer Netzstruktur oder in flächiger Form als Grundlage ausgebildet, welches mit einem Klebstoff unter Verstärkung der Anhaftung unter den Fasern verklebt wird, oder die Anhaftung unter den Fasern wird durch die Verwendung von thermoplastischen Harzfasern verstärkt.

Das Material hierfür ist besonders eingeschränkt und kann aus einer Mischung von Rayon, Baumwolle und Synthesefaser hergestellt sein, oder es werden hauptsächlich Fasern aus Synthesefasern eingesetzt, z. B. Cellulosefaser, Polyamid, Polyester, Polyester/Polyethylen, Polypropylen, Polypropylen/Polyethylen. Die Dicke des Faservlieses ist nicht besonders spezifiziert. Sie liegt jedoch normalerweise im Bereich von 1,5 bis 8,0 mm und vorzugsweise von 2 bis 5 mm.

Die integrierte Form, hergestellt unter Verwendung eines solchen Faservlieses, betrifft eine Form aus einem integrierten Filter, worin mindestens eine Seite einer Netzstruktur aus Aktivkohlefaser als Träger für das chemische Mittel mit dem Faservlies bedeckt ist und als ein Gegenstand hergestellt wurde. Demnach ist der Fall mitumfaßt, worin sowohl die obere als auch die untere Oberfläche der Aktivkohlefasernetzstruktur zwischen Faservliesen eingelegt sind, oder der Fall, worin die Aktivkohlefasernetzstruktur in einer Tasche aus einem mattenähnlichem Faservlies unter Herstellung eines integrierten Schichtkörpers eingewickelt ist. Die Dicke und Größe des Schichtkörpers sind nicht besonders beschränkt. Jedoch ist die Dicke üblicherweise 2 bis 25 mm und vorzugsweise 3 bis 20 mm.

Abb. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Luftreinigungsfilters. In Abb. 2 dient die Aktivkohlefasernetzstruktur 1b als Träger für ein Luftreinigungsmittel, ausgewählt aus den obigen Komponenten (a), (b) und (c), und beide Oberflächen sind mit dem Faservlies 1a zum Schutz der Aktivkohlefasernetzstruktur bedeckt, wobei die mechanische Festigkeit erhöht wird, und gleichzeitig die Kapazität zur Entfernung von Teilchen, die in der Luft vorhanden sind, verbessert wird.

Zur Integration der Aktivkohlefasern und des Faservlieses braucht die Aktivkohlefaser und das Faservlies zuvor nicht verklebt zu werden, falls sie von außen befestigt werden können. Sie können auch auf physikalische Weise in einem erwünschten System unter Verwendung eines Ankerpunktes befestigt werden. Wenn ein Schichtkörper, in dem Aktivekohlefaser als Träger für ein Chemisches Mittel und Faservlies integriert sind, in einem Luftreinigungsfilter verwendet werden, liegt er in den meisten Fällen in einem Bereich von 50 bis 800 g/m², vorzugsweise 100 bis 500 g/m², obwohl eine Vielzahl von Auswahlmöglichkeiten, je nach Verwendung, dem chemischen Mittel, der Dicke der Aktivkohlefaserschicht und der Art und der Dicke des Faservlieses möglich ist.

Der erfindungsgemäße Luftreinigungsfilter kann Wasser in einer Menge größer als der Gleichgewichtswassergehalt enthalten, insoweit keine Konsolidierung oder Abbau des Filters während Lagerung, Transport oder Handhabung auftritt, und es ist sehr bevorzugt, daß der Filter 5 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht enthält. Der Wassergehalt betrifft in diesem Fall alle Komponenten, deren Gewicht nach einstündiger Trocknung bei 100°C des Luftreinigungsfilters abnimmt, und die Menge betrifft das Verhältnis bezogen auf den Luftreinigungsfilter. Für die Formgebung des Luftreinigungsfilters als eine Luftreinigungsapparatur oder -einheit wird der bandförmige Luftreinigungsfilter abwechselnd in regelmäßigen Abständen unter Herstellung eines kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen fächerförmigen Körpers gefaltet, oder die Luftreinigungsfilter werden in Form eines Panels laminiert. Der Luftreinigungsfilter kann auch in Form einer Wabenstruktur gebracht werden, welcher dann unter Ausformung einer Luftreinigungsapparatur laminiert oder aufgewickelt werden kann. Eine solche Luftreinigungsapparatur kann natürlicherweise als Einzeleinheit eingesetzt werden, jedoch werden in vielen Fällen eine Mehrzahl von Einheiten kombiniert und in Form einer Verbundeinheit je nach der zu behandelnden Luftmenge verwendet. In einem solchen Fall ist jede Einheit nicht darauf beschränkt ein Luftreinigungsmittel mit dem gleichen chemischen Mittel zu enthalten, jedoch können Luftreinigungsfilter, die als Träger für verschiedene chemische Mittel dienen, kombiniert werden, um eine Luftreinigungsapparatur zur Reinigung und gemäß den Umständen einer kombinierten Verunreinigung herzustellen.

Abb. 1 zeigt eine perspektivischen Aufriß einer Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Luftreinigungsapparatur, worin 1 einen Luftreinigungsfilter und 2 eine Trägerrahmen bezeichnen. Der Luftreinigungsfilter 1 wird in Form eines kontinuierlichen fächerförmigen Körpers durch Falten eines bandförmigen Schichtkörpers alternierender Weise gebracht, so daß alle Faltungen dieselbe Breite haben, und die benachbarten Faltungen den gleichen Abstand dazwischen haben. Dies wird innerhalb des Trägerrahmens 2 befestigt, welcher aus einer Formplatte aus Aluminium oder einem synthetisierten Harz und ähnlichen hergestellt ist. Zur Befestigung des Luftreinigungsfilters 1 wird ein Abstandshalter 3 verwendet, und der Teil, der mit der inneren Oberfläche des Trägerrahmens 2 in Kontakt steht, wird eng mit dem Dichtungsmittel 4, wie z. B. einem Harzklebstoff, abgedichtet, um einen kurzen Durchtritt der Luft durch die Apparatur zu verhindern. An der Oberfläche des Trägerrahmens 2 ist eine Dichtung 5, an die ein elastisches Material, wie z. B. ein Gummi angeklebt ist, angebracht, um das Austreten von Luft bei Kombination mehrerer Einheiten zu verhindern. Die zu behandelnde Luft kommt aus der durch den Pfeil angegebenen Richtung, passiert das Filtersystem und wird gereinigt.

Die Apparatur unter Einsatz des erfindungsgemäßen Luftfilters zeigt einen geringen Druckverlust beim Durchtreten der Luft und hat ein sehr geringes Gewicht. Sie kann daher zur Durchführung einer wirksamen Luftreinigung in Form einer Einheit gebracht werden, worin Luftreinigungsmittel von gleicher oder verschiedener Art, je nach erwünschtem Zweck, kombiniert werden.

Im erfindungsgemäßen Luftreinigungsfilter sind Aktivkohlefasern in Form einer Matte, die als Träger für ein oder mehrere Arten chemischer Mittel dient, ausgewählt aus (a) und (b), mit einem Faservlies integriert.

Demnach wirken die hohe Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohlefaser und die chemische Reaktion des chemischen Mittels synergistisch auf das verunreinigende Gas in der Atmosphäre ein und liefern eine hervorragende Luftreinigungskapazität. Da ferner Netzstrukturen aus Faservliesen und Kohlefasern in einem integrierten Filter gebildet werden, kann nicht nur das Absplittern von Teilchen des aufgetragenen chemischen Mittels, verursacht durch das Durchtreten von Luft durch den Filter, vermieden, sondern auch Teilchen in der Atmosphäre eingefangen werden.

Insbesondere aufgrund des obigen Aufbaus zeigt der erfindungsgemäße Luftreinigungsfilter einen weit geringeren Druckverlust beim Luftdurchtritt und hat ein geringes Gewicht im Vergleich zu einem solchen vom granulären Typ, daher kann eine Luftreinigungsapparatur funktionaler durch Laminieren von Filtern als Träger für die gleichen oder verschiedene Arten von chemischen Mitteln im Gehäuse entworfen werden.

Der Luftreinigungsfilter gemäß der Erfindung und die Luftreinigungsapparatur unter Verwendung des erfindungsgemäßen Luftreinigungsfilters kann wirksam einzeln oder kombinierte giftige verunreinigende Gase verschiedener Arten entfernen. Die zu entfernenden Gase umfassen z. B. Hydridgase, wie Schwefelwasserstoff, Phosphin, Arsen, German, Silan, Ozon, CO, Nox, SOx, Amine, Mercaptane, Carbonylsulfid, Aldehyde, Phenole und ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Ethylen, oder schlechte Gerüche von Abwässern, Tieren, Exkrementen und Urin, die mit diesen Komponenten verunreinigt sind. Ferner zeigen der Luftreinigungsfilter und die Luftreinigungsapparatur unter Verwendung dieses Filters eine bakterizide Aktivität aufgrund der starken Oxidationskraft des Filters und insbesondere solche, die als Träger für Kupfer, Silber oder Ionen davon und andere antibakterielle Mittel agieren, zeigen eine noch höhere antibakterielle Aktivität. Daher können schädliche Mikroorganismen in der Luft einschließlich verschiedener Bakterien, Pilze und Viren ebenfalls entfernt werden.

Beispiele

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele angegeben.

Beispiele 1 und 2, Vergleichsbeispiele 1 und 2

Aktivkohlefasern wurden in wäßrige KMnO₄-Lösung (3 Gew.-%), eine wäßrige Lösungsmischung von KMnO₄ und KJO₃ (KMnO₄: 3 Gew.-%, KJO₃: 0,3 Gew.-%) und eine wäßrige Lösungsmischung von KJO₃ und K₂CO₃ (KJO₃: 0,4 Gew.-%, K₂CO₃: 2 Gew.-%) jeweils als Träger für ein jedes chemische Mittel eingetaucht. Sie wurden dann in einem Zentrifugalseparator entwässert, getrocknet und dann einer Rollformung unterzogen, um sie in Form eines Bandes zu bringen, und um eine Netzstruktur mit einer Dicke von 4 mm, welche als Träger für die chemischen Mittel fungiert, bereitzustellen. Die Netzstruktur wurde zwischen Faservliesen aus Nylon und Rayon unter Herstellung von Luftreinigungsfiltern (Proben A-C; A = Vergleichsbeispiel) eingelegt. Dann wurden die Luftreinigungsfilter alternierend in regelmäßigen Abständen unter Bildung eines fächerförmigen Körpers, wie in Abb. 1 gezeigt, gefaltet, und auf einem Trägerrahmen in dem Gehäuse unter Herstellung von Luftreinigungsapparaturen befestigt (Höhe 60 cm, Breite 60 cm und Tiefe 30 cm). Als weiteres Vergleichsbeispiel wurde ein Luftreinigungsfilter aus Aktivkohlefasern ohne aufgebrachtes chemisches Mittel eingesetzt (Probe D).

Ein Teil des Schichtkörpers aus einem Luftreinigungsfilter unter Verwendung eines chemischen Mittels vom KMnO₄-Typ wurde ausgeschnitten und mit Wasser ausgebleicht, es trat jedoch praktisch keine rötliche purpurne Färbung aufgrund von MnO₄ auf. Dies zeigte, daß das Mittel in unlösliches und aktives Mangandioxid umgewandelt und auf dem Schichtkörper aufgebracht worden war.

Die Bewertung der Luftreinigungsapparatur unter Einsatz der Luftreinigungsfilter A-D hinsichtlich ihrer Kapazität zur Entfernung von SO₂-Gas erfolgte unter den folgenden Bedingungen.
Gaskonzentration am Einlaß: ca. 10-20 ppm
Gastemperatur am Einlaß: 20-25°C
Gasfeuchte am Einlaß: 20-25% rF
Flächen-Windgeschwindigkeit: 0,5 m/sec
Meßverfahren: Gastech-Detektor-Röhrchenverfahren

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 im Vergleich zu den Mischungszusammensetzungen des Luftreinigungsmittels gezeigt.

TABELLE 1

Beispiele 3 und 4, Vergleichsbeispiele 3 und 4

Die Bewertung der Entfernungskapazität erfolgte in analoger Weise zu Beispiel 1 mit Ausnahme, daß die Konzentration des SO₂-Gases am Einlaß auf 200 ppb verändert wurde, und eine unterschiedliche Länge der Meßzeit verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

TABELLE 2

Beispiele 5 und 6

Ein bandähnlicher Träger mit Netzstruktur mit einer Dicke von 4 mm, worin 10 Gew.-% Zeolith, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aktivkohlefasern, mit den Aktivkohlefasern vermischt wurden, wurde mit dem in Beispiel 1 verwendeten chemischen Mittel eingetaucht, so daß das chemische Mittel auf dem Träger aufgebracht wurde, welcher dann entwässert, getrocknet und zwischen die gleichen Faservliese wie in Beispiel 1 verwendet, unter Herstellung eines Luftreinigungsfilters in Form einer Matte (Beispiel E) eingelegt wurde. In ähnlicher Weise wurde das in Beispiel 1 verwendete chemische Mittel auf einen bandähnlichen Netzstrukturträger aufgetragen, der durch Vermischen von Baumwollfasern und pulverförmiger Aktivkohle in einer Menge von 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Baumwollfasern, hergestellt wurde, und es wurde ein Luftreinigungsfilter hergestellt (Probe F).

Diese Luftreinigungsfilter wurden zur Herstellung von Luftreinigungstemperaturen auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 verwendet. Mit der Luftreinigungsapparatur wurde ein H₂S-Gas-Entfernungskapazitäts-Bewertungstest unter den folgenden Bedingungen durchgeführt, und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Ein Teil des mattenförmigen Luftreinigungsfilters unter Verwendung eines chemischen Mittels vom KMnO₄-Typ wurde in Wasser ausgebleicht, es konnte jedoch praktisch keine rötlich purpurne Farbe aufgrund von MnO₄- beobachtet werden. Dies zeigte, daß das Mittel in das aktive Mangandioxid umgewandelt wurde und auf dem Träger aufgebracht ist.
Gaskonzentration am Einlaß: ca. 10 ppm
Gastemperatur und Feuchigkeit
am Einlaß: 20-21°C, 66-67% rF
Gasflußrate: 8,8 l/min
Flächen-Windgeschwindigkeit: 0,3 m/sec
Meßverfahren: Gastech-Detektor-Röhrchenverfahren

TABELLE 3

Beispiele 7 und 8, Vergleichsbeispiele 5 und 6

Die Luftreinigungsfilter der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 1 wurden in eine wellenförmige Form gebracht, laminiert und auf einem Trägerrahmen eines Gehäuses unter Herstellung einer Luftreinigungsapparatur mit Waben- Laminat-Struktur (Höhe 6,9 cm, Breite 5,5 cm und Tiefe 7,0 cm) befestigt. Ein Teil der Schicht des Luftreinigungsfilters unter Verwendung eines chemischen Mittels vom KMnO₄-Typ wurde ausgeschnitten und in Wasser ausgebleicht, jedoch wurde praktisch keine rötlichpurpurne Färbung aufgrund von MnO₄- entdeckt. Dies zeigte, daß das Mittel in aktives und unlösliches Mangandioxid umgewandelt wurde, und auf dem Schichtträger aufgebracht war. Ein Luftreinigungsfilter aus Aktivkohlefaser ohne chemisches Mittel wurde als weiteres Vergleichsbeispiel verwendet (Probe D).

Die erhaltenen Proben A-D wurden zur Herstellung von Luftreinigungsapparaturen verwendet, und hinsichtlich ihrer Kapazität zur Entfernung von SO₂-Gas unter den folgenden Bedingungen bewertet:
Gaskonzentration am Einlaß: ca. 10-20 ppm
Gastemperatur am Einlaß: 20-25°C
Gasfeuchte am Einlaß: 20-25% rF
Flächen-Windgeschwindigkeit: 0,5 m/sec
Meßverfahren:

Gastech-Detektor-Röhrchenverfahren

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 im Vergleich zu den Mischungszusammensetzungen der Luftreinigungsmittel dargestellt.

TABELLE 4

Industrielle Anwendbarkeit

Wie oben beschrieben wird erfindungsgemäß ein hoch qualitatives Luftreinigungsmittel und Luftreinigungsfilter bereitgestellt, welche eine hervorragende Kapazität zur Entfernung von verunreinigendem Gas in sehr geringen Konzentrationen über einen langen Zeitraum zeigen. Zusätzlich sind das erfindungsgemäße Luftreinigungsmittel und der Luftreinigungsfilter sehr sicher und haben ein geringes Gewicht. Man kann erwarten, daß sie in verschiedenen Anwendungen von industriellem Einsatz bis zur Verwendung durch den allgemeinen Verbraucher nützlich sein werden.

Claims

1. Luftreinigungsfilter, umfassend einen aktivierten Kohleträger für ein chemisches Mittel zur Entfernung eines verunreinigenden Gases, welches in der Umgebungsluft vorliegt, durch Neutralisation oder Oxidation und Zersetzung davon, wobei der Aktivkohleträger Aktivekohlefasern in Form einer Netzstruktur, als Träger von mindestens einer Art chemischen Mittel ausgewählt aus

a) einem Mittel, das sich aus Alkalijodat und aus aktivem Mangandioxid, das aus Alkalipermanganat erhalten wurde, zusammensetzt, und
b) einem Mittel, das sich aus Alkalijodat und aus Alkalicarbonat zusammensetzt,

umfaßt, worin eine oder beide Oberflächen der Netzstruktur mit Faservlies unter Herstellung eines integrierten Filters bedeckt sind.

2. Luftreinigungsfilter nach Anspruch 1, worin die Aktivkohlefaser in Form einer Netzstruktur mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 15 mm vorliegt.

3. Luftreinigungsfilter nach Anspruch 1, worin die Menge des aufgetragenen chemischen Mittels 0,1-50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Aktivkohlefaserträgers in Form einer Netzstruktur und dem chemischen Mittel ist.

4. Luftreinigungsfilter nach Anspruch 1, worin das Oxidationsmittel (a) eine Kombination von aktivem Mangandioxid, erhalten aus Kaliumpermanganat und Kaliumjodat ist.

5. Luftreinigungsfilter nach Anspruch 1, worin der Luftreinigungsfilter ein Gewicht im Bereich von 50 bis 800 g/m² hat.