DE69636038T2 - Katalytisches filtermaterial und herstellungsverfahren - Google Patents

Katalytisches filtermaterial und herstellungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE69636038T2
DE69636038T2 DE69636038T DE69636038T DE69636038T2 DE 69636038 T2 DE69636038 T2 DE 69636038T2 DE 69636038 T DE69636038 T DE 69636038T DE 69636038 T DE69636038 T DE 69636038T DE 69636038 T2 DE69636038 T2 DE 69636038T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalytic
fibers
particles
filter material
filter
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 - Lifetime
Application number
DE69636038T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69636038D1 (de
Inventor
Marc Baltimore PLINKE
L. Robert Newark SASSA
P. William Conowingo MORTIMER
A. Glenn Wilmington BRINCKMAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WL Gore and Associates Inc
Original Assignee
WL Gore and Associates Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WL Gore and Associates Inc filed Critical WL Gore and Associates Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE69636038D1 publication Critical patent/DE69636038D1/de
Publication of DE69636038T2 publication Critical patent/DE69636038T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/08—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
    • B01D39/083—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material of organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1638—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being particulate
    • B01D39/1653—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being particulate of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1692—Other shaped material, e.g. perforated or porous sheets
    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B01D53/885—Devices in general for catalytic purification of waste gases
    • 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
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
    • B01J35/58—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0407—Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0654—Support layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0659—The layers being joined by needling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0668—The layers being joined by heat or melt-bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0681—The layers being joined by gluing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1216—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1241—Particle diameter
    • 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
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
    • B01J23/22—Vanadium
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30—Tungsten
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352—Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1362—Textile, fabric, cloth, or pile containing [e.g., web, net, woven, knitted, mesh, nonwoven, matted, etc.]
    • Y10T428/1366—Textile, fabric, cloth, or pile is sandwiched between two distinct layers of material unlike the textile, fabric, cloth, or pile layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249981—Plural void-containing components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/10—Scrim [e.g., open net or mesh, gauze, loose or open weave or knit, etc.]
    • Y10T442/102—Woven scrim
    • Y10T442/152—Including a free metal or alloy constituent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/10—Scrim [e.g., open net or mesh, gauze, loose or open weave or knit, etc.]
    • Y10T442/102—Woven scrim
    • Y10T442/164—Including a preformed film, foil, or sheet
    • Y10T442/167—Fluorinated polyolefin film or sheet

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein chemisch und/oder katalytisch aktives Material und Gasfiltermaterialien, wie zum Beispiel diejenigen, die bei Verbrennungsgasreinigungsprozessen verwendet werden.
  • 2. Beschreibung verwandter Technik
  • Katalytische Filter werden für eine Vielzahl von Gasfilteranwendungen verwendet. Typischer Weise kombinieren diese Filter eine Form eines katalytischen Materials (z. B. TiO2, V2O5, WO3, Al2O3, MnO2, Zeolite und Übergangsmetalle und deren Oxide) innerhalb einer Matrix. Wenn das Gas über die Matrix hinweg oder durch diese hindurch geht, reagieren Verunreinigungen innerhalb des Gases mit aktiven Stellen auf dem Katalysator, um die Verunreinigungen in ein wünschenswerteres Nebenprodukt umzuwandeln. Beispiele solcher umfassen:
    Figure 00010001
  • Beispiele verschiedener vorheriger Versuche, eine katalytische Filtervorrichtung zu erzeugen, umfassen diejenigen, die in U.S.-Patent 4,220,633 von Pirsh; U.S. Patent 4,309,386 von Pirsh; JP 4-156479 von Norio Maki; EP 0,470,659 von Ekkehard, Weber; U.S.-Patent 4,053,557 von Kageyama Yoichi; U.S. 5,051,391 von Tomisawa et al.; U.S. 4,732,879 von Kalinowski et al.; DE 3,633,214 A1 von Dr. Hans Ranly erläutert sind.
  • In bestimmten Fällen (z. B. die Patente der Vereinigten Staaten U.S.-Patent 4,220,633 und U.S.-Patent 4,309,386) müssen die Filter bedeutsame Mengen an Staub, wie der, der bei einem Verbrennungsprozess erzeugt wird, sammeln. Nach kurzen Sammelzeiträumen zwischen 1 Minute und 6 Stunden erhöht eine Schicht gesammelten Staubs auf der schmutzigen Seite des Filtermaterials den Druckabfall über dem Filter und das Filter ist zu reinigen. (In vielen Fällen in-situ). Während dieses Reinigungszyklus (z. B. ein Hochenergieluftimpulssystem, ein Rüttelsystem, ein Rückluftsystem etc.) fällt die äußere Staubschicht ab und ein neuer Filterzyklus kann beginnen. Die meisten katalytischen Filtermaterialien heutzutage, von denen keines kommerziell verfügbar ist, bilden ein Gitter eines mittelmäßig verwobenen oder nicht verwobenen Filtermaterials, in das die katalytisch aktiven Partikel als Fremdkörper eingesetzt sind. Während des Reinigungszyklus, bei dem das Filtermaterial hoher Energiezufuhr und flexibler Verformung ausgesetzt ist, wird angenommen, dass diese Partikel die Trägerfasern an den Faserabfangstellen abnutzen und die Lebensdauer des Filters verschlechtern.
  • Des weiteren haben eingesetzte katalytische Partikel den Nachteil, dass sie den Druckabfall des Filtermaterials erhöhen. Bei einem Filter, das zur Partikelsammlung verwendet wird, ist ein optimaler Prozentsatz des Filters durch Fasern besetzt. Wenn weniger Fasern verwendet werden, wird das Filter schwach und die Partikelsammlung nimmt ab. Wenn mehr Fasern verwendet werden, wird das Filter fester und sammelt Staubpartikel mit höherem Wirkungsgrad, aber der Druckabfall über dem Filter steigt über tolerierte Pegel an. Weil katalytische Partikel auf der Oberfläche der Fasern die Faserstärke nicht erhöhen, viel mehr aber den Faserdurchmesser, muss man wenigstens die gleiche Menge an Fasern wie für das ursprüngliche Filter verwendet verwenden, um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten. In diesem Fall steigt der Druckabfall bedeutsam an. Andererseits wird, wenn weniger Fasern verwendet werden, um den Druckabfall konsistent zu halten, das resultierende Filter schwächer. Im Allgemeinen kann man sagen, dass je mehr Volumen in einem Filter durch nicht katalytische Bestandteile besetzt ist, desto niedriger ist die katalytische Aktivität pro Volumeneinheit des Filters oder desto höher ist der Druckabfall über dem Filter. Zusätzlich verringert der Kontakt des Schadstoffstaubs mit den katalytischen Partikeln in dem Filtermedium aufgrund einer Verstopfung von katalytischen Poren oder aktiven Stellen die Katalysatoraktivität. In einigen Fällen, bei denen Klebstoff verwendet wird, um dazu beizutragen, den Katalysator an Ort und Stelle innerhalb des Materials zu verankern, neigt der Klebstoff dazu, aktive Stellen auf dem Katalysator zuzusetzen und dessen Wirksamkeit zu verringern. In Fällen, bei denen katalytische Partikel auf feste Oberflächen geklebt sind, können Gase nur von der Seite zu dem Katalysator gelangen, die dem Fluidstrom unmittelbar gegenüber liegt.
  • Eine Anzahl anderer Fälle (z. B. japanische Patentanmeldung JP 4-235718 von Vilene Co., Ltd.) verwenden integrierte Katalysatoren und eine Trägermatrix. Auch wenn Abrieb ausgehend von losen Partikeln mit diesem Ansatz reduziert oder vermieden werden kann, weisen diese Vorrichtungen weiterhin bedeutsame Probleme auf. Erstens, viele dieser Materialien sind relativ schwach und neigen dazu, eine nicht angemessene Katalysatorensicherung bereitzustellen, und/oder werden bei Handhabung und Verwendung leicht beschädigt. Dieser Zustand wird üblicherweise schlechter, wenn die Menge an Katalysator in der Matrix erhöht wird.
  • Zweitens, das katalytische Filter muss dünn und offen genug sein, um zu gewährleisten, dass Gas auf einfache Weise die aktiven katalytischen Stellen erreichen kann. Unglücklicherweise verringert das Bereitstellen einer dünnen und offenen Struktur die Stärke und Integrität des Filtermaterials noch stärker. Auch wenn verstärkende Materialien oder dickere oder dichtere Materialien in dem Filter verwendet werden könnten, um dessen Festigkeit zu erhöhen, erfährt das Filter eine resultierende Abnahme in dem Gasentfernungswirkungsgrad, weil es weniger vollständig freigelegte aktive katalytische Stellen zum Gaskontakt gibt. Ferner verursachen dichtere oder dickere Materialien einen nicht erwünschten Anstieg des Druckabfalls durch das Material. Diese Probleme sind insbesondere bei der japanischen Patentanmeldung JP 4-235718 von Vilene offensichtlich, wo gelehrt wird, dass das katalytische Material Löcher erfordern kann, die in dieses gestanzt sind, um angemessene Durchflusseigenschaften zu erzeugen. Die Verwendung von Durchgangslöchern ist nicht völlig akzeptabel, weil unmittelbar durch makroskopische Löcher in dem Material fließendes Gas keinen Katalysator kontaktiert.
  • Drittens, Verunreinigung ist bei nahezu jeder vorherigen katalytischen Filtervorrichtung ein ernsthaftes Problem. Auch wenn per Definition ein Katalysator während der katalytischen Reaktion nicht verbraucht wird, können bis zu der vorliegenden Erfindung katalytische Filter aufgrund einer Partikelverunreinigung in einem Fluidstrom (z. B. feine Staubpartikel, Metalle, Siliziumdioxid, Salze, Metalloxide, Kohlenwasserstoffe, Wasser, Säure, Gase, Phosphor, alkalische Metalle, Arsen, Alkalioxide etc.) eingeschränkte Betriebslebensdauern haben. Mit der Zeit neigen diese Aerosole dazu, in die Filtermatrix hinein eingebettet zu werden, wodurch die Poren des Katalysators blockiert werden und dadurch der Oberflächenbereich und Zugang zu den aktiven Stellen des Katalysators minimiert werden. Solange diese Partikel nicht von dem Filter abgestoßen werden können, wird das Filter schnell im Wirkungsgrad herabgesetzt, bis es ausgetauscht werden muss. Wie angemerkt worden ist, gibt es eine Vielzahl von Reinigungsvorrichtungen, um Staub von einem Filtergerät zu entfernen (z. B. Rüttelfilterbeutel, Rückimpulsfilterbeutel und -kartuschen, Rückluftfilterbeutel etc.), aber es kann nicht davon ausgegangen werden, dass diese Vorrichtungen beim Entfernen von Staub von derzeitigen integrierten katalytischen Filtermaterialien besonders wirksam sind. Dies ist auf die Gesamtschwäche des Filters, die dessen raue Handhabung verhindert, und die Schwierigkeiten der Filterstruktur zurückzuführen, was es sehr schwierig macht, um Partikel von der Matrix zu entfernen, wenn diese erst einmal darin eingebettet worden sind.
  • Dementsprechend ist es ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein katalytisches Filtermaterial bereitzustellen, das beim katalytischen Umwandeln von Verunreinigungen in einem Fluidstrom wirksam ist. Fluidströme bei dieser Erfindung sind Gas- und Flüssigkeitsströme.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein katalytisches Filtermaterial bereitzustellen, das eine verbesserte Festigkeit und eine offene Struktur gegenüber vorhandenen katalytischen Filterauslegungen aufweist. Innerhalb der neuen Filterstruktur können Schadstoffmoleküle von allen Seiten zu den katalitischen Partikeln gelangen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein katalytisches Filter bereitzustellen, das mit einem Minimum an Verunreinigung der katalytischen Partikel wirksam gereinigt werden kann, so dass das Filter eine verlängerte wirksame Betriebslebensdauer hat.
  • Diese und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus einer Prüfung der folgenden Beschreibung ersichtlich.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist eine verbesserte katalytische Filtervorrichtung zur Verwendung beim Umwandeln von in einem Fluidstrom aufgefundenen Verunreinigungen ausgehend von einer unerwünschten Substanz, wie z. B. NOx, in ein akzeptables Endprodukt, wie zum Beispiel Wasser oder N2. Vorliegende Erfindung unterscheidet sich von vorherigen katalytischen Filterprodukten in einer Anzahl bedeutsamer Hinsichten. Erstens, das Filter umfasst katalytische Partikel, die innerhalb der polymeren Knoten- und Faserstruktur von Fasern aus expan diertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) angebracht sind. Vorzugsweise die Fasern "gezogen" (d. h. teilweise auseinander getrennt), wobei ein Zugprozess verwendet wird, um ein offenes, ineinander verschlungenes Gewebe an Fasern zu erzeugen. Eine nicht verwobene Struktur wird dann aus dem Gewebe an Fasern gebildet. Dies hat sich als ein sehr festes und sehr offenes katalytisches Filtermaterial erwiesen. Im Ergebnis kann das katalytische Material der vorliegenden Erfindung in ein dickeres Filterprodukt (d. h. 1–5 mm oder mehr in der Dicke) als vorherige katalytische Filter umgeformt werden, ohne dabei einen nicht akzeptablen Druckabfall zu erzeugen. Ferner ermöglicht die Verwendung kleiner Partikel mit großem Oberflächenbereich, der von allen Seiten von Schadstoffmolekülen erreicht werden kann, eine größere katalytische Aktivität, als zuvor möglich gewesen ist.
  • Eine weitere bedeutsame Verbesserung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ihre erhöhte Festigkeit und ihre innige Verbundwirkung mit katalytischen Partikeln das Material zur Verwendung bei anspruchsvollen Umgebungen perfekt macht, wie zum Beispiel mit Filterbeutel-, Rückluft- oder festen Pulsfilterreinigungsanordnungen. Weil ein gezogenes ePTFE-Fasermaterial recht fest und widerstandsfähig gegenüber Abrieb ist, kann es ohne weiteres der flexibel verformenden und rauen Handhabung einer Selbstreinigungsfiltervorrichtung widerstehen. Außerdem verringert die Verbundwirkung der katalytischen Partikeln mit der Knoten- und Faserstruktur des ePTFE in großem Maß den Abrieb, der ansonsten durch das Reiben von Partikeln an einem Gewebe während des Betriebs und der Reinigung der Filtervorrichtung auftreten würde.
  • Um die Betriebslebensdauer der vorliegenden Erfindung weiter zu verbessern, ist es bevorzugt, dass eine mikroporöse Membran aus expandiertem PTFE wenigstens an der stromaufwärts liegenden Seite der Filtervorrichtung befestigt ist, wenn Partikel in dem Gasstrom vorhanden sind (wenn es keine Partikel in dem Gasstrom gibt, kann die Membran nicht erforderlich sein). Die ePTFE-Membran stellt einen Vorfilter bereit, um Staubpartikel und andere Verunreinigungen von dem Gasstrom zu trennen. Das Ergebnis besteht darin, dass Staubpartikel sich in einem Kuchen an der Außenseite der ePTFE-Membran formen werden und nicht in das katalytische Filtermaterial hinein eingebettet werden. Ein Rüttel- oder Rückimpulsreinigen wird unter diesen Umständen einfach, weil sich der Staub ohne weiteres von der mikroporösen ePTFE-Membran mit geringer Oberflächenenergie des PTFE trennt. Die verbesserte Reinigbarkeit erlaubt es, das Filter wiederholt ohne den Leistungsverlust zu regenerieren, der auftreten kann, wenn Staub die katalytischen Partikel zu verunreinigen beginnt. Für einige Verwendungen kann es auch nützlich sein, eine mikroporöse Membran hinzuzufügen, die mit katalytischen Partikeln oder einem anderen Material gefüllt ist, um zusätzliche Filterstufen oder andere brauchbare Eigenschaften bereitzustellen. Zusätzlich befreit die Ergänzung der ePTFE- (oder einer anderen) Membran zu dem katalytischen Trägermaterial das Trägermaterial von seinen Aufgaben zur Entfernung von Staub. In diesem Fall werden viel mehr Freiheitsgrade bei der katalytischen Trägermaterialkonstruktion erreicht. Filter können mehr oder weniger dicht, mit einer größeren oder geringeren Dicke, für den Gasfluss mehr oder weniger gewunden oder mit einer größeren oder geringeren Festigkeit hergestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch in Kreuzflusssituationen verwendet werden, bei denen die raue Faserstruktur aufgrund verbesserten turbulenten Fluidflusses eine gute Fluidmischung und dadurch einen intensiven Kontakt zwischen dem Fluidstrom und den katalytischen Partikeln gewährleistet. Eine Faserstruktur erhöht auch den Kontakt an Fluid und Katalysator, weil Grenzschichteffekte, die auf glatten Oberflächen am ausgeprägtesten sind, einen Transport von Verunreinigungsgasmolekülen zu dem Katalysator nicht einschränken.
  • Eine Anzahl einzigartiger Verfahrensschritte unterscheidet die vorliegende Erfindung ebenfalls. Das bevorzugte Verfahren umfasst:
    • 1) Ein aktiver Katalysator mit sehr geringer Partikelgröße wird mit einem PTFE-Harz kombiniert und dann expandiert, um eine Struktur zu erzeugen, wodurch die katalytischen Partikel nahezu vollständig der Umgebungsluft ausgesetzt und nur durch sehr dünne Fasern aus PTFE verbunden sind, was der gesamten Struktur umfassende Festigkeit und ausgezeichnetes Reaktionsvermögen mit den Zielgasen verleiht.
  • Der Weg von durch das Filter hindurchgehendes Fluid ist gewunden, weil es keine geraden Poren gibt.
    • 2) Die katalytische Struktur wird in feine katalytische Fasern geschnitten, ohne dabei die Knoten- und Faserstruktur zu zerstören. Vorzugsweise wird dies vorgenommen, indem die Fasern auseinander gezogen werden, um diese in ein verschlungenes Gewebe von miteinander verbundenen Fasern zu formen;
    • 3) Die katalytischen Fasern können mit gewöhnlichen ePTFE-Fasern oder anderen Fasern gemischt werden, um für eine erhöhte Festigkeit zu sorgen;
    • 4) Vorzugsweise wird die Mischung der katalytischen und ePTFE-Fasern dann kardiert und in ein Trägermaterial (z. B. ein Gitterstoff) eingenäht, um einen Nadelfilz zu erhalten.
    • 5) Wie angemerkt worden ist, kann das Nadelfilzmaterial dann auf einer mikroporösen Lage aus ePTFE befestigt werden, um den Filz vor einer Staubpartikelverunreinigung in dem Fluidstrom zu schützen.
  • Dieser Herstellungsprozess erlaubt einen großen Bereich von katalytischen Filterparameteränderungen, wie z. B. Katalysatorbeladung, Filterdicke, Filterpermeabilität, Flussfeld um die Partikel (eine einzigartige Mischung von Fluss durch und Fluss vorbei mit ausgezeichnetem Gas/Katalysatorkontakt), Filterfestigkeit und Katalysatorschutz.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Der Betrieb der vorliegenden Erfindung sollte aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird, in denen:
  • 1 ein 100mal vergrößerter Abtastelektronenmikrograf (SEM; engl.: scanning electron micrograph) einer Anzahl von mit Katalysator beladenen, expandierten Polytetrafluorethylen-(ePTFE) Fasern ist, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
  • 2 ein 1.000mal vergrößerter Abtastelektronenmikrograf (SEM) einer mit einem Katalysator beladenen Faser ist, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 3 ein 5.000mal vergrößerter Abtastelektronenmikrograf (SEM) einer katalytischen Faser ist, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 4 eine 5:1 vergrößerte mikroskopische Fotografie eines kohärenten katalytischen Filtermaterials der vorliegenden Erfindung ist, das eine Mischung von mit Katalysator beladenen ePTFE-Fasern und ungefüllten ePTFE-Fasern umfasst;
  • 5 eine schematische Darstellung einer gezogenen Faser ist, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 6 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer katalytischen Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer katalytischen Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
  • 8 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer katalytischen Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
  • 9 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer katalytischen Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 10 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist ein verbessertes katalytisches Filtermaterial. Mit diesem Filter können Verunreinigungsgaskomponenten, wie zum Beispiel NOx, Dioxin/Furan, CO und andere, katalytisch in nicht verunreinigende oder weniger verunreinigende Gaskomponenten umgewandelt werden (d. h. reduziert oder oxidiert). Zusätzlich können Partikel in dem Gasstrom in dem Filter mit hohen Wirkungsgraden getrennt und gesammelt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf eine große Anzahl von Filteranwendungen gerichtet. Die Begriffe "Filter" und "Filterung", wie bei der vorliegenden Anmeldung verwendet, sollen jede Vorrichtung umfassen, die Partikel blockiert oder fängt und/oder Partikel oder Moleküle, die durch die Vorrichtung hindurchgehen, modifiziert. Die Verwendung des Begriffs "Fluid" bei der vorliegenden Erfindung soll jede Form eines einfach fließenden Material einschließlich von Flüssigkeiten und Gase umfassen.
  • Die 1 bis 3 zeigen katalytische Fasern 10 der vorliegenden Erfindung in drei unterschiedlichen Vergrößerungen. Die Faser 10 umfasst expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE), das aus polymeren Knoten 12 und verbindenden Fasern 14 zusammengesetzt ist. Die Herstellung dieser grundlegenden expandierten PTFE-Struktur ist in einer Anzahl von Patenten gelehrt, einschließlich der United States Patents 3,953,566, 3,962,153, 4,096,227 und 4,187,390. Es ist vorgesehen, durch die Begriffe "Fasern" und "Knoten" eine große Anzahl an Materialien zu definieren, wie zum Beispiel diejenigen, die gemäß diesen Patenten und Verbesserungen von diesen hergestellt werden. "Fasern" sollen kleine polymere Stränge definieren (wie zum Beispiel in der Größenordnung von einigen Mikron oder weniger im Durchmesser). "Knoten" sollen jede Struktur definieren, die an solchen Fasern angebracht ist, ausgehend von relativ großen Polymermassen oder -partikeln (wie zum Beispiel bis zu 10 bis 50 Mikrometer oder mehr im Querschnitt) bis zu reinen Schnittstellen von zwei oder mehreren Fasern.
  • Expandiertes PTFE hat eine Anzahl wünschenswerter Eigenschaften, die es zu einem speziell ausgezeichneten Filtermaterial machen. Zum Beispiel weist expandiertes PTFE-Material viele mikroskopische Löcher oder "Mikroporen" 16, wie zum Beispiel in der Größenordnung von 0,1 bis 10 μm im Querschnitt, auf, die Gasen ermöglichen, hindurchzugehen, aber den Durchgang von größeren Materialien einschränken, wie zum Beispiel feiner Staub etc. Es sollte ersichtlich, dass die Porengröße der Fasern im Umfang der vorliegenden Erfindung deutlich variiert werden kann, ausgehend von weniger als 0,05 μm bis über 100 μm im Querschnitt. Ferner hat expandiertes PTFE die nachgewiesene Fähigkeit, selektiv behandelt zu werden, um den Durchgang von flüssigem Wasser und/oder Wasserdampf zuzulassen oder einzuschränken. Schließlich ist expandiertes PTFE sehr fest und inert, was es ermöglicht, es bei einer großen Anzahl an Materialien und unter einer großen Anzahl von Umgebungsbedingungen zu verwenden (einschließlich bei Temperaturen von bis zu etwa 260°C kontinuierlich oder sogar bis zu 290°C für kurze Zeit).
  • Das Filtermaterial der vorliegenden Erfindung befestigt katalytische Partikel unmittelbar an der Mikrostruktur des expandierten PTFE. Wie in den 2 und 3 zu sehen, sind Partikel des Katalysators 18 an und in den Knoten und Fasern des expandierten PTFE angebracht. Wie unten erläutert ist, werden die katalytischen Partikel 18 während der Verarbeitung des expandierten PTFE selbst eingebracht, um so ein stabiles mikroporöses Material mit den an den Fasern 14 selbst sicher angebrachten Partikeln zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Oberfläche der katalytischen Partikel mit einer geringen Menge an PTFE bedeckt, um so das Reaktionsvermögen des Katalysators zu maximieren.
  • Das bevorzugte Material der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende Weise hergestellt. Ein katalytisches Füllmaterial wird in eine wässrige Lösung aus dispersionshergestelltem PTFE eingebunden. Das Füllmaterial in Form kleiner Partikel ist gewöhnlicher Weise weniger als 40 Mikron groß und vorzugsweise weniger als 15 Mikrometer. Durch "Partikel" ist ein Material gemeint, dass ein beliebiges Seitenverhältnis hat und somit Flocken, Fasern und sphärische und nicht sphärische Pulver umfasst.
  • Beispiele geeigneter Füllmaterialien zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung umfassen: Edle (Gold, Silber, Palladium, Rhodium etc.) oder unedle metallische Katalysatoren können verwendet werden. Zum Beispiel können Platin (ein Edelmetall) ein Ammoniakzersetzungskatalysator auf Eisenbasis, Eisenchromoxidmischungen, zirkoniumverstärktes Lanthancuprat und die verschiedenen Oxide von Kupfer, Eisen, Vanadium, Kobalt, Molybdän, Magnesium und Wolfram bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die vorige Aufzählung ist nicht als abschließend gemeint, vielmehr können andere geeignete Katalysatoren ebenfalls verwendet werden. Andere Reaktionsmittel/Katalysatoren umfassen Übergangsmetalloxide aus Nickel, Zink; Aluminiumoxid (partikuläre Gammaphase) Silikon, Zirkonium, Chrom, Ruthenium, Zinn und alkalisiertes Aluminiumoxid; Alkali und alkalische Erdoxide und Karbonate; und Mineralien, wie zum Beispiel Dawsonit, Analcim, Magnesiorieleckit, Feldspate, Alunite, Anatas, Azurit, Bauxit, Bunsanit, Goethit, Hamatit, Hercynit, Ilmenit, Malactit, Manganite, Manganosit, Mellit, Siderit und Spinell.
  • Das Füllmaterial wird vor einer Co-koagulation in einer Menge eingebracht, die für ein Feststoffverhältnis von 1 bis 99% pro Volumen und vorzugsweise 30% bis 90% pro Volumen von Füllmaterial in dem PTFE im Verhältnis zu dem endgültigen Verbundmaterial (ohne Luftge halt) sorgt. Die gefüllte PTFE-Dispersion wird dann ko-koaguliert, üblicherweise durch schnelles Rühren, und das koagulierte gefüllte PTFE wird getrocknet. Das gefüllte Material wird dann mit einem herkömmlichen Pastenextrusionsschmiermittel eingefettet, wie zum Beispiel Leichtbenzine oder Glykole, und pasteextrudiert.
  • Das Extrudat wird üblicherweise kalandriert und dann um 1,2× bis 5000×, vorzugsweise 2× bis 100× bei einer Streckrate von über 10% pro Sekunde bei einer Temperatur zwischen 35°C und 410°C schnell gestreckt. Das Schmiermittel kann, falls gewünscht, vor dem Strecken von dem Extrudat entfernt werden.
  • Vorzugsweise wird das mit Katalysator gefüllte Material der vorliegenden Erfindung in einen Filz geformt. Ein geeignetes Mittel, einen solchen Filz zu bilden, ist die folgende Weise. Eine katalytisch aktive ePTFE-Faser wird aus einem katalytischen ePTFE-Band hergestellt, das aus einer nassen Mischung von 1 bis 99% pro Volumen, vorzugsweise 30 bis 90% pro Volumen Katalysator (z. B. ein Titandioxidkatalysator von BASF, Ludwigshafen, Deutschland) und 99 bis 1% pro Volumen, vorzugsweise 70 bis 10% pro Volumen PTFE-Harz (z. B. PTFE-Dispersion verfügbar von E. I. duPont de Nemours and Co., Wilmington, DE) hergestellt ist. Das Band wird über seine Länge in mehrere Streifen geschlitzt, expandiert und über sich drehenden Nadelscheibe verarbeitet, um einen gezogenen Faden zu bilden. Eine Darstellung eines gezogenen Fadens 20 ist in 5 gezeigt. Wie zu sehen, wird, sobald der Faden durch die Nadelscheibe hindurchgeht, ein "Spinnennetz" aus feinen Fasern 22 gebildet, die an zufälligen Stellen 24 entlang des gezogenen (Fadens) miteinander verbunden sind. Dies wird erreicht, indem ein mit Katalysator gefülltes PTFE-Band durch mit Spitzen versehene Nadelscheiben gezogen wird. Indem die Nadelscheiben mit einer höheren Geschwindigkeit als die Geschwindigkeit des Bandes versehen werden, wird das Material geschlitzt, um die gezeigte Gewebestruktur zu bilden. Dieses Verfahren erzeugt eine sehr offene Struktur mit einem hohen Anteil an offenen und freigelegten Oberflächenbereichen. Sobald der Zug gebildet ist, wird der gezogene Faden dann in kurze Schnittfasern geschnitten. Die Schnittfasern sollten etwa 0,2 bis 25 cm, vorzugsweise 2 bis 12 cm (und insbesondere etwa 5 cm) lang sein.
  • Die Schnittfasern werden dann mittels Nadeln in ein Gitterstoffträgermaterial eingestanzt, um einen Filz zu bilden. Vorzugsweise wird ein gewebter Gitterstoff verwendet, der aus einer ePTFE-Webfaser hergestellt wird (z. B. 440 decitex RASTEX® Faser, verfügbar von W.L. Gore and Associates, Inc., Elkton, MD). Der Gitterstoff hat vorzugsweise eine Fadenzahl von näherungsweise 16 × 8 Fäden/cm, was zu einem Gewicht von näherungsweise 130 g/m2 führt. Es sollte verständlich sein, dass der Gitterstoff aus einem Katalysator enthaltenden Material hergestellt werden kann.
  • Die Schnittfasern werden in ein herkömmliches Kardiergerät eingebracht (z. B. von Davis and Furber aus Andover, MA verfügbar). Das kardierte Gewebe wird auf einem Gitterstoff überlappt und mit Nadelwebstuhl aneinander geheftet. Das Gewebe wird dann auf die andere Seite des Gitterstoffs umgeklappt und erneut vernäht. Der Filz sollte mehrmals mittels Nadeln durchstoßen werden, um die Schnittfasern ausreichend mit dem Gitterstoff zusammen zu schließen. Dieses Produkt kann dann wärmestabilisiert werden, während es in der Richtung quer zur Maschine für einige Minuten gefesselt wird, um die thermische Stabilität zu verbessern. Der endgültige Filz hat vorzugsweise ein Gewicht von etwa 300 bis 3000 g/m2 (wobei im Allgemeinen ein Gewicht von weniger als 1500 g/m2 bevorzugt ist), eine Luftpermeabilität von näherungsweise 4 bis 60 m/min @ 11 mm Wassersäule und eine Dicke von näherungsweise 2 bis 15 mm.
  • Das Filzmaterial kann dann mit einem Klebematerial beschichtet werden. Vorzugsweise umfasst das Klebematerial eine wässrige fluorinierte Ethylenpropylencopolymer-(FEP)-Lösung (z. B. T120 verfügbar von E. I. duPont de Nemours and Co.). Andere Laminathilfsmittel sind PTFE-Dispersionen, Fluorpolymere, Polyimide, Schwefel (Polyphenylsulfid etc.). Der Filz wird dann getrocknet (z. B. in einem Ofen bei etwa 200°C–250°C für etwa 2 bis 10 min).
  • Zum Schutz des Filzmaterials kann eine Schicht einer porösen Membran auf die beschichtete Seite des Filz laminiert werden. Die bevorzugte Membran umfasst ein expandiertes PTFE mit einer Luftpermeabilität von etwa 0,3 bis 200 m/min @ 12 mm Wassersäule. Vorzugsweise beträgt die Luftpermeabilität etwa 6 m/min @ 12 mm Wassersäule. Um eine Verbindung zu erreichen, wird der Filz Wärme und Druck unterworfen, um die getrocknete wässrige FEP-Dispersion weich zu machen. Das resultierende Gewebelaminat hat eine gute Stärke zwischen der porösen expandierten PTFE-Membran und dem Filz. Vorzugsweise hat das endgültige Material eine Luftpermeabilität von etwa 1 bis 10 m/min @ 12 mm Wassersäule mit einem ausgezeichneten Filterwirkungsgrad für feste Partikel.
  • Eine weitere Verbesserung bei diesem Material besteht darin, den Filz aus einer Kombination aus sowohl einem mit Katalysator gefülltem Material als auch aus einem anderen Material herzustellen. Beispielsweise kann eine Schnittfaser aus einer ungefüllten Faser expandierten porösen PTFE hergestellt werden. Die katalytisch aktive ePTFE-Faser und die synthetische Faser aus expandiertem porösem PTFE können dann vermischt werden, um eine hybride Mischung mit einem großen Bereich von 100:1 bis 1:100 zu bilden. Vorzugsweise umfasst die Mischung näherungsweise 10:1 bis 1:5 katalytisch zu nicht katalytisch pro Gewicht der zwei Schnittfasern. Für die meisten Anwendungen ist eine Mischung von wenigstens etwa 50% katalytischer Faser ideal.
  • Die gemischte hybride Mischung wird dann in einer Kardiermaschine angeordnet und in der oben beschriebenen Weise verarbeitet. Der endgültige Filz hat vorzugsweise ein Gewicht von näherungsweise 300 bis 3000 g/m2, eine Luftpermeabilität von näherungsweise 4 bis 60 m/min @ 12 mm Wassersäule und eine Dicke von näherungsweise 2 bis 15 mm. Nach dem Laminieren hat das endgültige Material eine Luftpermeabilität von etwa 1 bis 10 m/min @ 12 mm Wassersäule.
  • 4 zeigt die resultierende Struktur dieses hybriden Materials. Wie zu sehen, umfasst das Material sowohl Stränge katalytischer Fasern 26 als auch Stränge unbefüllter Fasern 28. Die zwei Faserarten 26, 28 sind zufällig miteinander vermischt. Die offene Struktur dieses Materials erlaubt einen einfachen Luftzutritt in und um die katalytischen Fasern, während die nicht katalytischen Fasern dem Filz Stärke verleihen.
  • 6 zeigt wie ein neuer Filter 30 der vorliegenden (Erfindung) hergestellt werden kann. Um das Katalysatormaterial vor Verunreinigung (wie zum Beispiel vor Staub oder anderen katalytische Stellen blockierende Materialien) zu schützen, wird bei dieser Ausführungsform eine schützende mikroporöse Membran 32 auf das katalytische Filtermaterial 34 laminiert. Bei dieser Konfiguration werden Staubpartikel 36 und absorbierte Schadstoffe auf diesen Staubpartikeln durch die Schutzmembran 32 blockiert und können nicht in Kontakt mit den an dem Filtermaterial 34 angebrachten Katalysatorpartikeln kommen. Dies sorgt für einen bedeutsam verbesserten Schutz des katalytischen Filtermaterials 34 und eine deutlich längere wirksame Lebensdauer für den Filter 30. Auch wenn eine Vielzahl von Schutzmembranen 32 verwendet werden kann, ist es insbesondere bevorzugt, eine expandierte PTFE-Membran aufgrund ihrer außergewöhnlichen Filtrierungseigenschaften zu verwenden. Zusätzlich kann eine expandierte PTFE-Membran auf einfache Weise von angesammelten Verunreinigungen gereinigt werden, wobei die Betriebslebensdauer des Filters 30 gewaltig erhöht wird.
  • Das in 6 veranschaulichte Filter ist insbesondere zur Verwendung beim Behandeln von Schadstoffgasen und Partikeln darinnen geeignet. Beispielsweise werden, indem ein Katalysator aus TiO2, V2O3 und WO3 verwendet wird, Schadstoffe aus NO, NO2 und NH3 auf einfache Weise in H2O und N2 modifiziert.
  • Wenn die Gas-Katalysator-Reaktion schnell ist und der Katalysator sehr teuer ist, kann es wünschenswert sein, nur eine dünne katalytische Schicht herzustellen, die aktiv genug sein kann, um alle Schadstoffgase umzuwandeln. In diesem Fall kann eine weitere Stütz- oder Halteschicht in die Filteranordnung hinein laminiert werden. Wie in 7 gezeigt ist ein Filter 38 gezeigt, das eine katalytische Filterschicht 40, eine poröse Schutzschicht 42 und eine Sorptionsschicht 44 aufweist. Die Sorptionsschicht 44 kann entweder stromaufwärts oder stromabwärts der Schutzmembran 42 oder der katalytischen Filterschicht 40 befestigt sein. In den meisten Fällen ist es bevorzugt, dass die Sorptionsschicht 44, wie gezeigt, zwischen der Schutzmembran 42 und der katalytischen Filterschicht 40, wie gezeigt, befestigt ist. Die Sorptionsschicht 44 dient dazu, andere Gifte oder Schadstoffe in dem Fluidstrom zu absorbieren oder absorbieren. Diese Schicht kann aus jedem geeigneten Sorptionsmaterial hergestellt sein, einschließlich eines mit Kohlenstoff gefüllten Filz oder Gewebes etc.
  • Das katalytische Filter der vorliegenden Erfindung kann mit anderen Filterkomponenten mit zusätzlichen vorteilhaften Ergebnissen kombiniert werden. Zum Beispiel kann, wenn andere Gaskomponenten drohen, die katalytische Filterschicht zu vergiften, eine weitere schützende katalytische Schicht stromauf der katalytischen Schicht, wie in 8 gezeigt ist, eingesetzt werden. Die Filtereinheit 46 von 8 verwendet eine erste katalytische Schicht 48 und eine zweite katalytische Schicht 50. Auch wenn es nicht immer erforderlich ist, kann es wünschenswert sein, eine Materialschicht 52 zwischen die zwei Schichten 48, 50 aufzunehmen, um die Schichten voneinander zu isolieren und/oder eine andere Funktion bereitzustellen (z. B. Gitterstoff, Absorption, Flüssigkeitstrennung, weitere katalytische Funktion etc.). Wiederum sind eine Schutzschicht 54 und eine Sorptionsschicht 56 stromauf vorgesehen. Auch wenn die zwei Filterschichten 48, 50 identische oder vergleichbare katalytische Materialien verwenden können, ist es als besonders nützlich vorgesehen, andere katalytische Schichten vorzusehen, um so die Gesamtfunktion des Filters zu verbessern. Zum Beispiel könnte, während eine katalytische Schicht NOx katalytisch reduzieren kann, die andere CO zu CO2 katalytisch oxidieren. Zusätzlich könnte eine zweite oder dritte Schicht SO3 absorbieren, das etwas der anderen Katalysatoren vergiftet.
  • 9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel, wie mehrere Schichten Filtermaterial in der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung 58 eine erste Schutzschicht 60, eine Sorptionsschicht 62, eine katalytische Schicht 64, eine Sorptionsschicht 66 und eine zweite Schutzschicht 68. Die Sorptionsschicht 66 ist vorzugsweise eine, die unerwünschte Materialien aus dem Fluidstrom absorbieren oder absorbieren kann, bevor er die Filtervorrichtung verlässt, wie zum Beispiel ein mit Kohlenstoff gefülltes Polymer. Es wird angenommen, dass die Verwendung einer zweiten Schutzschicht 68 für eine bessere Umschließung und Schutz der aktiven Schichten innerhalb der Filtervorrichtung 58 sorgt und einen Widerstand gegenüber Zerstörung der Filtervorrichtung bereitstellt, wenn sie in einem starken Fluidstrom oder in unmittelbarem Kontakt mit Filterträgermaterialien angeordnet ist, wie zum Beispiel Filterkäfige. Idealerweise sollte die zweite Schutzschicht 68 aus einem festen, porösen und abriebsfesten Material aufgebaut sein, wie zum Beispiel ein Polymerfilz oder -gewebe.
  • Ein weiteres Beispiel einer Mehrschichtkonstruktion einer Filtervorrichtung 70 der vorliegenden Erfindung ist in 10 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung 70 eine erste Schutzschicht 72, eine Trägerschicht 74 und eine integrierte Schicht 76, die einen katalytischen Schichtteil 78, einen absorptiven Schichtteil 80 und einen Schutzschichtteil 82 aufweist. Die integrierte Schicht 76 kombiniert im Wesentlichen die Schutzschicht und die aktiven Schichten 78, 80 in eine kohärente Einheit. Vorzugsweise wird eine solche Kombination erreicht, indem die Schutzschicht in einem Gitterstoff ausgebildet wird, der mit Nadeln durchstoßen ist, um ein Filz aus katalytischen Fasern zu bilden. Die absorptive Schicht 80 kann auf vergleichbare Weise in den Filz hinein kombiniert werden, wie zum Beispiel in der Form einer mittels Nadeln durchstoßenden gefüllten Membran, gefüllter Fasern, losen absorptiven Materials etc. Alternativ kann die integrierte Schicht 76 nur aus der katalytischen Schicht 78 und der Schutzschicht 82 aufgebaut sein, wobei die absorptive Schicht 80 nicht verwendet oder separat angewendet wird.
  • Es sollte ersichtlich sein, dass es vielerlei Permutationen einer Filtervorrichtung gibt, die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Unter den Materialkombinationen, die von der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, gibt es: (1) Verwenden eines katalytischen Filz allein; (2) Abdecken eines katalytischen Filzes mit einer oder mehreren Abdeckungen aus Partikelfiltermaterial (wie zum Beispiel eine ungefüllte mikroporöse PTFE-Membran); (3) Abdecken des katalytischen Filz mit einer oder mehreren Abdeckungen aus einem anderen Filtermaterial (wie zum Beispiel mikroporöses PTFE gefüllt mit einer oder mehreren Arten katalytischen Materials); (4) Abdecken des katalytischen Filz mit zwei oder mehr Abdeckungen unterschiedlichen Aufbaus, wie zum Beispiel zwei unterschiedliche Abdeckungen, die jeweils ein anderes katalytisches Material bereitstellen; (5) Aufbauen einer Filtervorrichtung mit mehreren katalytischen Filzschichten (mit vergleichbarem oder unterschiedlichen Aufbau); oder (6) Kombinieren einer dieser oder anderer Filterkonstruktionen. Die unterschiedlichen Schichten können durch Laminatverfilzen, Nadelverfilzen oder ohne Verbindungsmechanismus befestigt sein.
  • Ohne es zu beabsichtigen, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, veranschaulichen die folgenden Beispiele, wie die vorliegende Erfindung umgesetzt und verwendet werden kann:
  • BEISPIEL 1:
  • In einem 40 Liter Behälter wurde ein Schlamm aus 2170 g TiO2, V2O5, WO3 präpariert, wie zum Beispiel Katalysatorpartikel, die von einem monolithischen BASF-Filter umgewandelt wurden, der von BASF Ludwigshafen, Deutschland verfügbar ist (ausgehend von einem BASF-Katalysator O-85 umgewandelt). Während der Schlamm bei etwa 300 Umdrehungen pro Minute gerührt wurde, wurde 1280 g PTFE in der Form einer 27,6% Feststoffdispersion schnell in das Mischgefäß geschüttet. Die PTFE-Dispersion war eine von E. I. duPont de Nemours and Company, Wilmington, DE erhaltene wässrige Lösung. Etwa 30 Sekunden später wurden 3,4 Liter einer 0,4% Lösung einer modifizierten kationischen Polyacrylimidlösung (wie zum Beispiel eine SEDIPURE-Lösung von BASF) in deionisiertem Wasser zugefügt. Nach dem Zinzufügen der SEDIPURE-Lösung koagulierte die Mischung innerhalb von 1 Minuten, 45 Sekunden. Das Koagulat wurde vorsichtig über eine poröse Gaze geschüttet und luftgetrocknet. Das Filtrat aus diesem Prozess war klar.
  • Das Koagulat wurde in einem Konvektionsofen mit einer maximalen Temperatur von etwa 165°C für 24 Stunden getrocknet. Das Material trocknete in kleinen, gebrochenen Kuchen, näherungsweise 2 cm dick, und wurde auf unter 0°C abgekühlt. Der abgekühlte Kuchen wurde unter Verwendung einer kleinen, kreisförmigen Bewegung und einer minimal nach unten gerichteten Kraft durch ein Sieb aus rostfreiem Stahl mit einer Siebgröße von 0,635 cm handgemahlen, dann wurden 0,64 g Mineralextrakte pro Gramm Puder hinzugefügt. Die Mischung wurde abgekühlt und für 5 Minuten umgewälzt, dann bei 25°C über Nacht sich setzen gelassen und für 5 Minuten erneut umgewälzt.
  • Ein Pellet wurde in einem Zylinder durch Abziehen eines Vakuums und Unterdrucksetzen bei 60 kg/sq cm (853 psi) ausgebildet. Das Pellet wurde dann in einer versiegelten Röhre auf 49°C erwärmt. Das Pellet wurde dann in eine Bandform von 152 mm (6 Inch) mal 2 mm (0,080 Inch) extrudiert. Das Band wurde dann durch Rollen auf eine Dicke von 0,5 mm (0,020 Inch) kalandriert. Das Schmiermittel wurde ausgedampft, indem das Band über erwärmte Rollen geführt wurde. Das Band wurde in der Maschinenrichtung auf ein 2 zu 1 Verhältnis, 270°C, 32 m/min (105 ft/min) gestreckt. Ein dünnes poröses Band wurde mit einer Porösität von näherungsweise 84% und einer endgültigen Dicke von etwa 0,25 mm (10 mils) erzeugt.
  • BEISPIEL 2:
  • Ein Filz der vorliegenden Erfindung wurde auf die vorliegende Weise hergestellt. Eine katalytische aktive ePTFE-Faser wurde aus einem katalytischen Band aus ePTFE hergestellt, das aus einer nassen Mischung von 50% pro Volumen Titandioxidkatalysator (fertiggestellt aus BASF O-85) und 50% PTFE-Harz (duPont) gemäß den bei dem Beispiel 1 oben ausgeführten Schritten hergestellt wurde. Das Band wurde über seine Länge in drei Streifen geschlitzt, expandiert und über einer sich drehenden Nadelscheibe verarbeitet, um einen gezogenen Faden zu bilden. Der gezogene Faden wurde dann in Schnittfasern mit einer Länge von 5 cm geschnitten.
  • Ein vergleichbarer Stapel wurde auch aus einer synthetischen Faser aus expandiertem porösem PTFE hergestellt. Die katalytisch aktive ePTFE-Faser und die synthetische Faser aus expandiertem porösen PTFE wurden in einem Scherluftfeld geöffnet und dann in Behältern zur zusätzlichen Verarbeitung gesammelt. Eine Mischung der zwei Schnittfasern wurde dann durch Handkardieren (Mischen) von 50% Gewichtsanteilen der katalytischen ePTFE-Faser und 50% Gewichtsanteilen der synthetischen Faser hergestellt. Es wurde festgestellt, dass das handkardierte Filtermaterial katalytisch aktiv ist und einen Entfernungswirkungsgrad für NO2 von über 80% hat.
  • BEISPIEL 3:
  • Ein gewobener Gitterstoff wird aus einer 440 decitex ePTFE-Gewebefaser hergestellt (RASTEX®-Faser, verfügbar von W.L. Gore and Associates, Inc., Elkton, MD). Der Gitterstoff wird mit einer Fadenzahl von 16 × 8 Fäden/cm aufgebaut, was zu einem Gewicht von näherungsweise 130 g/m2 führt.
  • Ein katalytisches Filz kann auch unter Verwendung der gemäß dem Beispiel 2 hergestellten Mischung der zwei Schnittfasern hergestellt werden.
  • Die gemischte Schnittfaser von Beispiel 2 wird in ein Kardiergerät im Labormaßstab eingebracht (eine Davis & Furber Kardiermaschine, verfügbar von Davis & Furber, Andover, MA). Das kardierte Gewebe wird auf einen Gitterstoff umgeschlagen und mit einem Nadelwebstuhl zusammen geheftet. Das Gewebe wird dann auf die andere Seite des Gitterstoffs umgeschlagen und erneut vernäht. Der Filz wird mehrmals mittels Nadeln durchstoßen, um die Schnittfasern mit dem Gitterstoff wirksam zusammenzufügen. Dieses Produkt wird dann, während es in der Quermaschinenrichtung für einige Minuten gefesselt ist, wärmebehandelt, um die thermische Stabilität zu verbessern. Das endgültige Filz hatte ein Gewicht pro Einheitsbereich von etwa 1200 g/m2, eine Luftpermeabilität von etwa 0,75 m/min @ 12 mm Wassersäule und eine Dicke von etwa 2 mm.
  • Der Nadelfilz wird mit einer fluorisierten wässrigen Ethylenpropylencopolymer-(FEP)-Dispersion beschichtet (T120 verfügbar von E.I. duPont de Nemours und Co.). Der Filz wurde dann in einem Schleifentrocknerofen bei 200°C mit einer Verweildauer von 8 Minuten getrocknet. Die Hinzugabe der getrockneten wässrigen Dispersion beträgt 3,5% pro Gewicht.
  • Eine Schicht einer porösen expandierten PTFE-Membran mit einer Luftpermeabilität von 8,8 m/min @ 20 mm Wassersäule wird auf die beschichtete Seite des Filz laminiert. Der Filz wird ausreichender Wärme, Druck und Verweildauer unterworfen, um die getrocknete wässrige FEP-Dispersion weich zu machen. Das resultierende Gewebelaminat hat eine gute Festigkeit zwischen der porösen expandierten PTFE-Membran und dem Filz und eine Luftpermeabilität von 2,8 m/min @ 12 mm Wassersäule mit einem ausgezeichneten Filterwirkungsgrad für feste Partikel.
  • Das erfinderische, nicht verwobene Gewebelaminat wird überprüft, um dessen katalytische Gasentfernungseffizienz zu ermitteln.
  • Die aktuelle Erfindung kann bei vielen Abgasreinigungsprozessen verwendet werden, insbesondere um Emissionen stationärer Quellen zu reinigen. Das Filtermaterial kann verwendet werden, um Filtervorrichtungen herzustellen, wie zum Beispiel Filterbeutet oder Kartuschen. In den meisten Fällen müssen diese Filter bedeutsame Mengen an Staub sammeln, der bei dem Verbrennungsprozess erzeugt wird. Nach einer kurzen Sammeldauer zwischen 1 und 60 Minuten erhöht die gesammelte Staubschicht auf der schmutzigen Seite des Filtermaterials den Druckabfall über dem Filter und das Filter ist zu reinigen. Während dieses Reinigungszyklus, der eine hohe Energieeingabe in das Filter umfasst, fällt die äußere Staubschicht ab und ein neuer Partikelfilterzyklus kann beginnen. Die katalytische Umwandlung von Schadstoffgasen geht ununterbrochen weiter. Die meisten katalytischen Filtermaterialien, die bisher vorgeschlagen wurden, bestehen aus einem regelmäßigen gewebten oder nicht gewebten Filtermaterial, bei dem die katalytisch aktiven Partikel als Fremdkörper eingesetzt sind. Diese Materialien sind kommerziell nicht verfügbar. Während des Reinigungszyklus, bei dem das Filtermaterial einer hohen Energieeingabe und einer flexiblen Verformung ausgesetzt ist, können diese Partikel die Trägerfasern abreiben und die Lebensdauer des Filters verschlechtern. Bei der aktuellen Erfindung sind die Katalysatorpartikel ein integraler Bestandteil des Filtermaterials und haben keine negativen Auswirkungen auf die Lebensdauer des Filtermaterials. Ferner haben alle Vorrichtungen mit eingesetzten Partikeln den Nachteil, dass sie den Druckabfall des Filtermaterials erhöhen und in Kontakt mit den Katalysator verschmutzenden Stäuben kommen können. Bei der aktuellen Erfindung stören die Katalysatorpartikel den Partikelfilterprozess überhaupt nicht und können von den Schadstoffstäuben nicht deaktiviert werden. Schließlich ermöglicht die vorliegende Erfindung die einfache Kombination von Filter- und katalytischen Funktionen, die derzeit durch separate Vorrichtungen vorgenommen werden, in eine einzelne auf einfache Weise verwendete Einheit.
  • Der aktuelle Katalysator arbeitet bei Temperaturen von 150 bis 250°C und vorzugsweise zwischen 200 und 250°C gut.
  • Auch wenn spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben worden sind, sollte die vorliegende Erfindung nicht auf solche Veranschaulichungen und Beschreibungen eingeschränkt werden. Es sollte ersichtlich sein, dass Änderungen und Modifikationen vorgenommen und als Teil der vorliegenden Erfindung innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden können.

Claims (16)

  1. Katalytisches Filter zur Verwendung in einem Fluidstrom, das umfasst: mehrere Fasern, die jeweils katalytische Partikel umfassen, die an Knoten und Fasern in einem Faserpolymer angebracht sind; wobei die mehreren Fasern des Faserpolymers und die katalytischen Partikel kombiniert sind, um ein kohärentes katalytisches Filtermaterial zu bilden; eine Lage einer mikroporösen Membran, die an wenigstens einer Seite des kohärenten katalytischen Filtermaterials befestigt ist, wobei die Lage eine Porenstruktur aufweist, die ausreichend klein genug ist, um als Barriere zu dienen, um Partikel in dem Fluidstrom von dem katalytischen Filtermaterial zu isolieren.
  2. Katalytisches Filtermaterial nach Anspruch 1, bei dem das kohärente katalytische Filtermaterial mehrere Fasern umfasst, die zu einem katalytischen, gewebten Gewebe verwoben sind.
  3. Katalytisches Filtermaterial nach Anspruch 1, bei dem das kohärente katalytische Filtermaterial mehrere geschichtete Fasern umfasst, die in der Form eines katalytischen Filzes aneinander haften.
  4. Katalytisches Filtermaterial nach Anspruch 1, bei dem der Filz einen Gitterstoff mit den darin vernähten, Schnittfasern umfasst.
  5. Katalytisches Filtermaterial nach Anspruch 1, bei dem die mikroporöse Membran darin katalytische Partikel aufweist.
  6. Katalytisches Filter zur Verwendung in einem Fluidstrom, der umfasst: mehrere Fasern, die jeweils katalytische Partikel umfassen, die an Knoten und Fasern in einem Faserpolymer angebracht sind; wobei die mehreren Fasern des Faserpolymers und die katalytischen Partikel kombiniert sind, um ein kohärentes katalytisches Filtermaterial zu bilden, wobei das kohärente Filtermaterial eine Dicke von wenigstens 1 mm aufweist.
  7. Katalytisches Filter nach Anspruch 1 oder 6, bei dem wenigstens eine adsorptive Lage in dem Filter enthalten ist.
  8. Katalytisches Filter nach Anspruch 6, das umfasst: eine Lage einer mikroporösen Membran, die an wenigstens einer Seite des kohärenten katalytischen Filtermaterials befestigt ist, wobei die Lage eine Porenstruktur aufweist, die ausreichend klein genug ist, um als Barriere zu dienen, um Partikel in dem Fluidstrom von dem katalytischen Filtermaterial zu isolieren.
  9. Katalytisches Filter nach Anspruch 8, bei dem die mikroporöse Membran darin katalytische Partikel aufweist.
  10. Katalytisches Filter nach Anspruch 5 oder 9, bei dem die mikroporöse Membran darin Sorptionspartikel aufweist.
  11. Verfahren zum Herstellen eines katalytischen Filtermaterials, das umfasst: Bereitstellen einer Membran, die katalytische Partikel und ein Faserpolymer mit Polymerknoten und -fasern umfasst, bei der die katalytischen Partikel an den Knoten und Fasern angebracht sind; Ziehen der Membran in mehrere Fasern; Kombinieren der mehreren Fasern zu einem kohärenten katalytischen Filtermaterial.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Befestigen einer Lage einer mikroporösen Membran an wenigstens einer Seite des kohärenten katalytischen Filtermaterials, wobei die Lage eine Porenstruktur aufweist, die ausreichend klein genug ist, um als Barriere zu dienen, um Partikel von dem katalytischen Filtermaterial zu isolieren; Anordnen des Filters in einem Fluidstrom, wobei die mikroporöse Membranlage in einer Position stromaufwärts orientiert ist, um das katalytische Filtermaterial von in dem Fluidstrom suspendierten Partikeln zu schützen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, als die Lage einer mikroporösen Membran ein Polymer bereitzustellen, das darin eingebettet katalytische Partikel aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Schneiden der Fasern, um Schnittfasern zu bilden, und Kombinieren der Schnittfasern zu dem kohärenten katalytischen Filtermaterial, indem die Schnittfasern in ein Stützmaterial eingenäht werden, um einen Filz zu bilden.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Verweben der mehreren Fasern zu dem kohärenten katalytischen Filtermaterial, um so ⇒ ein gewebtes katalytisches Gewebe herzustellen.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Bereitstellen wenigstens einer Sorptionsschicht; und Befestigen der Sorptionsschicht in dem Filter.
DE69636038T 1995-08-15 1996-06-07 Katalytisches filtermaterial und herstellungsverfahren Expired - Lifetime DE69636038T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/515,195 US5620669A (en) 1995-08-15 1995-08-15 Catalytic filter material and method of making same
PCT/US1996/009760 WO1997006877A1 (en) 1995-08-15 1996-06-07 Catalytic filter material and method of making same
US515195 2000-02-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69636038D1 DE69636038D1 (de) 2006-05-24
DE69636038T2 true DE69636038T2 (de) 2006-11-30

Family

ID=24050340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69636038T Expired - Lifetime DE69636038T2 (de) 1995-08-15 1996-06-07 Katalytisches filtermaterial und herstellungsverfahren

Country Status (11)

Country Link
US (2) US5620669A (de)
EP (1) EP0854751B1 (de)
JP (2) JP3618761B2 (de)
AT (1) ATE322938T1 (de)
AU (1) AU703305B2 (de)
CA (1) CA2228597C (de)
DE (1) DE69636038T2 (de)
DK (1) DK0854751T3 (de)
ES (1) ES2259796T3 (de)
PT (1) PT854751E (de)
WO (1) WO1997006877A1 (de)

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5620669A (en) * 1995-08-15 1997-04-15 W. L. Gore & Associates, Inc. Catalytic filter material and method of making same
US5755962A (en) * 1996-11-26 1998-05-26 Isp Investments Inc. Filter bag and process of manufacture
DE19720981A1 (de) * 1997-05-20 1998-11-26 Abb Research Ltd Filteranordnung
US6136412A (en) * 1997-10-10 2000-10-24 3M Innovative Properties Company Microtextured catalyst transfer substrate
US5989709A (en) * 1998-04-30 1999-11-23 Gore Enterprises Holdings, Inc. Polytetrafluoroethylene fiber
US6196708B1 (en) * 1998-05-14 2001-03-06 Donaldson Company, Inc. Oleophobic laminated articles, assemblies of use, and methods
US6331351B1 (en) * 1999-09-22 2001-12-18 Gore Enterprise Holdings, Inc. Chemically active filter material
DE10064409A1 (de) * 2000-12-21 2002-06-27 Basf Ag Partikel-Faser-Agglomerate
US7135332B2 (en) * 2001-07-12 2006-11-14 Ouellette Joseph P Biomass heating system
US6517612B1 (en) 2001-10-29 2003-02-11 Gore Enterprise Holdings, Inc. Centrifugal filtration device
US6811721B1 (en) 2003-05-30 2004-11-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composition and method for reduction of persistent bio-accumulative and toxic pollutants in carbochlorination processes
US20040074391A1 (en) * 2002-10-16 2004-04-22 Vincent Durante Filter system
US7442352B2 (en) * 2003-06-20 2008-10-28 Gore Enterprise Holdings, Inc. Flue gas purification process using a sorbent polymer composite material
WO2005105172A1 (en) 2004-04-20 2005-11-10 Genzyme Corporation Surgical mesh-like implant
WO2006076309A2 (en) * 2005-01-10 2006-07-20 University Of North Dakota Mercury oxidation of flue gas using catalytic barrier filters
US7604687B2 (en) * 2005-06-03 2009-10-20 Daramic Llc Gas filtration media
US8187733B2 (en) * 2005-08-02 2012-05-29 W. L. Gore & Associates, Inc. Architectural fabric
EP1960086A1 (de) * 2005-12-16 2008-08-27 Corning Inc. Beschichteter dieselabgasfilter mit geringem druckverlust
WO2007095363A2 (en) * 2006-02-13 2007-08-23 Donaldson Company, Inc. Filter web comprising fine fiber and reactive, adsorptive or absorptive particulate
CN100447317C (zh) * 2006-11-30 2008-12-31 浙江理工大学 用于废气分解的膨体聚四氟乙烯纤维的制备方法
US20080166938A1 (en) * 2007-01-09 2008-07-10 Teadit Industria E Comercio Ltda. Microfiber split film filter felt and method of making same
US7837756B2 (en) 2007-04-05 2010-11-23 Aaf-Mcquay Inc. Filter with ePTFE and method of forming
ITMI20070750A1 (it) * 2007-04-13 2008-10-14 Dulevo Int Spa Macchina spazzatrice includente un dispositivo filtrante perfezionato
CN100488610C (zh) * 2007-07-10 2009-05-20 浙江理工大学 高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法
US8110283B2 (en) * 2007-09-28 2012-02-07 General Electric Company Article and associated method
US8007573B2 (en) * 2007-09-28 2011-08-30 General Electric Company Filter and associated method
CN101255615B (zh) * 2008-04-08 2010-06-02 浙江理工大学 有催化分解二恶英功能的膨体聚四氟乙烯纤维的制备方法
US8673040B2 (en) 2008-06-13 2014-03-18 Donaldson Company, Inc. Filter construction for use with air in-take for gas turbine and methods
US8114201B2 (en) * 2008-10-22 2012-02-14 Gore Enterprise Holdings, Inc. Air pollution control filter elements for filtration systems
US8728401B2 (en) * 2008-10-27 2014-05-20 Sefar BDH, Inc. Filter bag, pleatable filtration material therefore, and process of making same
JP5455407B2 (ja) * 2009-03-25 2014-03-26 日本ゴア株式会社 触媒粒子を担持した延伸ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜またはテープの製造方法およびオゾン除去用フィルタ
CN101580973B (zh) * 2009-04-23 2011-02-02 浙江理工大学 一种具有二恶英分解功能的聚四氟乙烯纤维的制备方法
US20110045218A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Harper Nancy L Dynamic inks and coatings
US20110146493A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 General Electric Company Filter bag and laminated filter media
CN102091658B (zh) * 2010-12-27 2013-07-10 北京工业大学 一种防粉尘粘附的包裹脱硝催化球及其制备方法
WO2013019393A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Flsmidth A/S Pollution control system for kiln exhaust
CN102698740A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 南京工业大学 一种袋式脱除NOx催化剂及其制备方法
US20140263026A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Hayward Industries, Inc. Filtration Media and Filter Therefor
CZ307624B6 (cs) * 2013-05-10 2019-01-23 Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiál pro filtraci spalin a způsob vytvoření tohoto materiálu
US9181888B2 (en) 2013-10-28 2015-11-10 Cummins Inc. Selectively trapping and storing SO3 in an exhaust gas effluent
US20150182898A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Bha Altair, Llc Ridgid porous plastic filters incorporating polymeric particles and polymeric fibers
CN103820999A (zh) * 2014-02-27 2014-05-28 江苏东方滤袋有限公司 一种袋式除尘材料的整理方法及制得的除尘材料
AR100119A1 (es) * 2014-03-21 2016-09-14 Haldor Topsoe As Montaje de bolsas filtrantes
CN104941316B (zh) * 2015-06-05 2017-01-18 南通大学 一种具有no 催化分解能力的烟尘过滤材料的制备方法
CN105013249B (zh) * 2015-07-02 2017-01-11 辽宁鸿盛环境技术集团股份有限公司 一种脱硝和二噁英的pps复合毡功能滤料及其制备方法
CN104971704A (zh) * 2015-07-09 2015-10-14 常州大学 一种用于汽车尾气处理的吸附材料
SG11201804512QA (en) 2015-12-17 2018-07-30 Gore & Ass Catalytic filter material
KR20180117610A (ko) * 2016-03-07 2018-10-29 할도르 토프쉐 에이/에스 촉매화된 패브릭 필터의 제조 방법
US20180117202A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-03 Weiming Gao Reactivatable air purification pad with molecular sieves and process
CN106731238A (zh) * 2017-02-28 2017-05-31 武汉科技大学 一种具有催化功能的聚四氟乙烯滤料的生产方法
WO2018174137A1 (ja) * 2017-03-24 2018-09-27 東レ株式会社 濾材およびバグフィルター
USD912793S1 (en) 2017-05-23 2021-03-09 Molekule, Inc. Air purifier
US10584886B2 (en) 2017-10-17 2020-03-10 Molekule, Inc. System and method for photoelectrochemical air purification
US10625207B2 (en) 2017-11-01 2020-04-21 Molekule, Inc. System for photoelectrochemical air purification
KR20230112751A (ko) * 2017-11-17 2023-07-27 더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드 촉매 혼합 매트릭스 막 층을 갖는 다층 복합체
CN107961619B (zh) * 2017-12-11 2021-02-09 中材科技膜材料（山东）有限公司 多功能覆膜滤料的制备方法
US11224853B2 (en) 2018-04-11 2022-01-18 W. L. Gore & Associates, Inc. Metal supported powder catalyst matrix and processes for multiphase chemical reactions
KR101971645B1 (ko) * 2018-06-29 2019-04-23 한국기계연구원 플레이크 형상의 분말 코팅층을 포함하는 필터 및 이의 제조방법
US20200030731A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 Molekule Inc. Fluid filtration system and method of use
CN109603310A (zh) * 2018-12-07 2019-04-12 江苏通盛滤袋有限公司 一种耐化学腐蚀覆膜针刺毡
US11896967B2 (en) * 2019-04-12 2024-02-13 W. L. Gore & Associates, Inc. Large particle, high performance catalytic tape
US10940471B1 (en) * 2019-10-30 2021-03-09 W. L. Gore & Associates, Inc. Catalytic efficiency of flue gas filtration
US11071947B2 (en) 2019-10-30 2021-07-27 W. L. Gore & Associates, Inc. Catalytic efficiency of flue gas filtration
WO2021158697A1 (en) * 2020-02-03 2021-08-12 Molekule, Inc. Filter media and system and method for manufacture thereof
USD1001257S1 (en) 2020-07-29 2023-10-10 Molekule, Inc. Filtration device
WO2022047421A1 (en) 2020-08-31 2022-03-03 Molekule, Inc. Air filter and filter media thereof
CN113733699B (zh) * 2021-09-03 2023-04-11 天台宏辉过滤科技有限公司 一种自洁性液体过滤布及制备方法
KR102478940B1 (ko) * 2021-11-30 2022-12-19 주식회사 마이크로원 Ptfe 파이버 제조 방법 및 이를 이용한 ptfe 멤브레인 촉매필터

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE392582B (sv) * 1970-05-21 1977-04-04 Gore & Ass Forfarande vid framstellning av ett porost material, genom expandering och streckning av en tetrafluoretenpolymer framstelld i ett pastabildande strengsprutningsforfarande
US3962153A (en) * 1970-05-21 1976-06-08 W. L. Gore & Associates, Inc. Very highly stretched polytetrafluoroethylene and process therefor
US3925248A (en) * 1971-05-11 1975-12-09 Collo Rheincollodium Koln Gmbh Filter medium for gases
US4053557A (en) * 1973-05-14 1977-10-11 Mitsubishi Chemical Industries Ltd. Method of decomposing chlorohydrocarbons
US4096227A (en) * 1973-07-03 1978-06-20 W. L. Gore & Associates, Inc. Process for producing filled porous PTFE products
US3965035A (en) * 1974-09-18 1976-06-22 Corning Glass Works Enzyme carrier regeneration
JPS51123966A (en) * 1975-04-22 1976-10-29 Sumitomo Chem Co Ltd Removing method of dust contained in a combustion exhaust gas
JPS5289560A (en) * 1976-01-23 1977-07-27 Mitsui Toatsu Chem Inc Removal of nitrogen oxides
JPS5298674A (en) * 1976-02-13 1977-08-18 Kobe Steel Ltd Denitration apparatus for exhasut gas
CA1117096A (en) * 1977-06-30 1982-01-26 Exxon Research And Engineering Company Sizing and shaping of catalysts
DE2917234C3 (de) * 1978-04-28 1982-05-13 Rikagaku Kenkyusho, Wako, Saitama Katalysator zur Konzentrierung von Wasserstoffisotopen
US4220633A (en) * 1979-04-30 1980-09-02 The Babcock & Wilcox Company Filter house and method for simultaneously removing NOx and particulate matter from a gas stream
US4309386A (en) * 1979-04-30 1982-01-05 The Babcock & Wilcox Company Filter house having catalytic filter bags for simultaneously removing NOx and particulate matter from a gas stream
JPS5651230A (en) * 1979-10-04 1981-05-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Cleaning method for combustion waste gas
US4518705A (en) * 1980-10-31 1985-05-21 Eltech Systems Corporation Three layer laminate
US4358396A (en) * 1981-01-19 1982-11-09 Mpd Technology Corporation Particulate catalyst and preparation
US4332698A (en) * 1981-01-19 1982-06-01 Mpd Technology Corporation Catalyst sheet and preparation
DE3404277A1 (de) * 1984-02-08 1985-08-08 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Dampferzeugungsanlage mit abgasreinigungseinrichtung
US4728503A (en) * 1984-11-02 1988-03-01 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Filter medium for treating an exhaust gas
US4732879A (en) * 1985-11-08 1988-03-22 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method for applying porous, metal oxide coatings to relatively nonporous fibrous substrates
DE3604946A1 (de) * 1986-02-17 1986-07-31 Mehdi Haji Dr.-Ing. 7259 Friolzheim Javad Verfahren und anlagen zur reinigung von rauchgasen
DE3629817A1 (de) * 1986-09-02 1988-03-03 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur verringerung der schadstoffemisionen von kraftwerken mit kombinierten gas-/dampfturbinenprozessen mit vorgeschalteter kohlevergasung
DE3633214A1 (de) * 1986-09-30 1988-03-31 Siemens Ag Rauchgasleitung mit einer einrichtung zur minderung der stickoxide
US4793981A (en) * 1986-11-19 1988-12-27 The Babcock & Wilcox Company Integrated injection and bag filter house system for SOx -NOx -particulate control with reagent/catalyst regeneration
DD253767A1 (de) * 1986-11-24 1988-02-03 Tech Hochschule C Schorlemmer Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus abgasen
DE3642179A1 (de) * 1986-12-10 1988-06-23 Hoelter Heinz Verfahren und vorrichtung zur simultanen so(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)- und no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-abscheidung hinter feuerungsanlagen mit koks-precoat-filter-system
EP0305748A3 (de) * 1987-09-04 1990-05-02 Ransburg-Gema AG Pulveraufbereitungsanlage für Beschichtungspulver
EP0336882B1 (de) * 1988-04-08 1994-11-30 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Katalysatorfilter, Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorfilters und Verfahren zur Behandlung von Verbrennungsgasen mit einem Katalysatorfilter
US4916110A (en) * 1988-11-01 1990-04-10 W. L. Gore & Associates, Inc. Microporous catalytic material and support structure
SE464688B (sv) * 1989-02-27 1991-06-03 Eka Nobel Ab Katalysator foer reducering av kvaeveoxider samt anvaendning daerav
SE465111B (sv) * 1989-04-07 1991-07-29 Flaekt Ab Foerfarande vid rening av vid foerbraenning av avfall bildad roekgas
US4983434A (en) * 1989-04-07 1991-01-08 W. L. Gore & Associates, Inc. Filter laminates
SE467646B (sv) * 1989-11-20 1992-08-24 Abb Carbon Ab Saett vid roekgasrening i pfbc-anlaeggning
JPH03277367A (ja) * 1990-03-27 1991-12-09 Daikin Ind Ltd オゾン脱臭機
GB9010709D0 (en) * 1990-05-12 1990-07-04 Johnson Matthey Plc Catalytic reduction
JPH0429720A (ja) * 1990-05-25 1992-01-31 Takeda Chem Ind Ltd ガスの処理法
DE4024804C2 (de) * 1990-08-04 1993-11-25 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Abtrennung von Staub und organischen Verbindungen aus Abgasen
DE4025052A1 (de) * 1990-08-07 1992-02-13 Siemens Ag Verfahren und einrichtung zur entnahme von rauchgas
US5221484A (en) * 1991-01-10 1993-06-22 Ceramem Separations Limited Partnership Catalytic filtration device and method
JPH04235718A (ja) * 1991-01-11 1992-08-24 Japan Vilene Co Ltd オゾン分解用シート
WO1992022604A1 (en) * 1991-06-14 1992-12-23 W.L. Gore & Associates, Inc. Surface modified porous expanded polytetrafluoroethylene and process for making
JPH0515782A (ja) * 1991-07-08 1993-01-26 Sekiyu Sangyo Kasseika Center 窒素酸化物接触還元用触媒
US5262234A (en) * 1991-10-17 1993-11-16 W. L. Gore & Associates, Inc. Polyetrafluoroethylene fiber containing conductive filler
US5229200A (en) * 1991-12-18 1993-07-20 W. L. Gore & Associates, Inc. Static dissipative nonwoven textile material
GB9202360D0 (en) * 1992-02-04 1992-03-18 Gore W L & Ass Uk Ostomy filter
DE4215582C1 (de) * 1992-05-12 1993-12-16 Degussa DENOX - Katalysator für die Tieftemperatur-Entstickung von Rauchgasen
DE4216772A1 (de) * 1992-05-21 1993-12-16 Ftu Forschung Und Tech Entwick Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen mit Oxidationsmitteln
JPH06334A (ja) * 1992-06-16 1994-01-11 Kurabo Ind Ltd 除塵脱硝フィルター
US5342434A (en) * 1992-12-14 1994-08-30 W. L. Gore & Associates, Inc. Gas permeable coated porous membranes
DE4303610A1 (de) * 1993-02-09 1994-08-11 Studiengesellschaft Kohle Mbh Verfahren zur Herstellung von vergiftungsfesten Katalysatoren
NL193951C (nl) * 1993-10-19 2001-03-02 Akoestikon Geluidsisolatie B V Trillingabsorberend bouwelement.
US5417743A (en) * 1994-01-21 1995-05-23 W. L. Gore & Associates, Inc. Self-adhesive vent filter and adsorbent assembly with a diffusion tube
US5500038A (en) * 1994-08-30 1996-03-19 W. L. Gore & Associates, Inc. Non-particulating compact adsorbent filter
US5599614A (en) * 1995-03-15 1997-02-04 W. L. Gore & Associates, Inc. Integral composite membrane
US5620669A (en) * 1995-08-15 1997-04-15 W. L. Gore & Associates, Inc. Catalytic filter material and method of making same

Also Published As

Publication number Publication date
PT854751E (pt) 2006-07-31
EP0854751A1 (de) 1998-07-29
ATE322938T1 (de) 2006-04-15
WO1997006877A1 (en) 1997-02-27
JPH11508822A (ja) 1999-08-03
EP0854751B1 (de) 2006-04-12
US5620669A (en) 1997-04-15
JP3618761B2 (ja) 2005-02-09
AU6165996A (en) 1997-03-12
US5843390A (en) 1998-12-01
ES2259796T3 (es) 2006-10-16
DE69636038D1 (de) 2006-05-24
CA2228597C (en) 2001-04-17
DK0854751T3 (da) 2006-08-14
CA2228597A1 (en) 1997-02-27
JP2003190721A (ja) 2003-07-08
AU703305B2 (en) 1999-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69636038T2 (de) Katalytisches filtermaterial und herstellungsverfahren
DE10318053B4 (de) Adsorptionsfiltermaterial mit hoher Adsorptionskapazität und geringem Durchbruchverhalten und dessen Verwendung
DE112010001912B4 (de) Mehrlagiger Filter aus Nanofasern und Verfahren zur Herstellung
DE102006021905B4 (de) Adsorptionsfiltermaterial mit integrierter Partikel- und/oder Aerosolfilterfunktion sowie seine Verwendung
DE60113438T2 (de) Filtermedium und verfahren zur herstellung desselben
DE102004024075B4 (de) Adsorptionsfiltermaterial, seine Verwendung und Schutzmaterialien
EP0687195B1 (de) Mehrschichtiges filtermaterial
DE2502096A1 (de) Poroese materialien aus fasern und festen teilchen
JP6751146B2 (ja) 触媒フィルタ材料
EP3586939A1 (de) Luftfilter für die innenraumluft von kabinen von fahrzeugen, land-, bau- und arbeitsmaschinen
WO2008151692A1 (de) Adsorptionsfiltermaterial mit integrierter partikel- und/oder aerosolfilterfunktion sowie seine verwendung
EP0432586A2 (de) Zweischichtiges Vliesstoffmaterial, insbesondere mit Langzeitfiltereigenschaften, sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE10240191B4 (de) Spinnvlies aus endlosen Filamenten
DE2232785B2 (de) Filzartiges poröses Flächengebilde aus Mineralfasern sowie zugehöriges Herstellungsverfahren und Anwendungen
JP2006122764A (ja) 機能性フェルト、およびそれからなるバグフィルター
EP3927448B1 (de) Filtermedium zur abscheidung von stickoxiden
JP2007177344A (ja) フッ素樹脂系繊維構造物およびその製造方法
DE202006007518U1 (de) Adsorptionsfiltermaterial mit integrierter Partikel- und/oder Aerosolfilterfunktion
DE20306251U1 (de) Adsorptionsfiltermaterial mit hoher Adsorptionskapazität und geringem Durchbruchverhalten
AU1835199A (en) Catalytic filter material and method of making same
DE102022116641A1 (de) Verfahren zur oberflächenkatalytischen Ausrüstung von Polymerfasern und/oder Polymerflächengebilden sowie die Verwendung solcher
DE2166228C3 (de) Verwendung von kugelartigen oder flockenartigen Fasergegenständen und Verfahren zu deren Herstellung
JP2003275515A (ja) 有害物質除去フィルターおよびバグフィルター
DE102014011443B4 (de) Filtermedium, Filterelement und Wechselfilter zur Filterung von partikulären Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit
DE112022000011T5 (de) Verfahren zur Vorbereitung einer zusammenhängenden durch poröse Kohlenstofffasern gebildeten Schicht, zusammenhängende durch poröse Kohlenstofffasern gebildete und durch dieses Verfahren vorbereitete Schicht, Luftfilter und Personenschutzausrüstung, die mindestens eine solche Schicht enthalten

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition