DE69705695T2 - Füllstoffhaltiges Papier zum Filtrieren von Gas - Google Patents

Füllstoffhaltiges Papier zum Filtrieren von Gas

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Papier zum Filtrieren von Gas mit einer erhöhten Luftdurchlässigkeit und einem hohen Absorptions- und Absorptionsvermögen.
  • Die Erfindung findet Anwendung bei der Filtration und Reinigung von Gasen im allgemeinen und speziell von Luft, insbesondere bei der Behandlung von Abgasen verschiedener Industrien, von Automobilen, im Wohnbereich, in der Hotellerie, in der Restauration, in Büro-Gebäuden in Krankenhäusern und auf öffentlichen Plätzen. Das Papier gemäß der Erfindung ermöglicht die kostengünstige Entfernung von festen Teilchen, unerwünschten Dämpfen von Flüssigkeiten, Mikroorganismen und pathogenen Stoffen, die in den behandelten Gasen suspendiert sind.
    • Stand der Technik
  • Filterpapiere werden zur Zeit als Filtermedien zum Filtrieren und Reinigen von Gasen verwendet. Die bekannten Papiere haben den Nachteil, dass sie eine geringe Luftdurchlässigkeit haben, was sich bei einer bestimmten Durchtrittsmenge des zu behandelnden Gases über eine bestimmte Papieroberfläche ergibt, durch einen erhöhten Druckverlust äußert, der durch eine Komprimierung des Gases kompensiert werden muss, um seine Zirkulation zu gewährleisten. Für große Gasvolumina führt dies zu erhöhten Betriebskosten.
  • Eine andere Lösung besteht darin, die Oberfläche des Papiers zu vergrößern, was zu einer Überdimensionierung der Anlagen und damit zu erhöhten Investitionen und zu wesentlichen Behinderungen führt.
  • Nach den bekannten Verfahren muss man Papiere mit einem geringen Flächengewicht von 15 bis 50 g/2 verwenden und mehrere Blätter aufeinander legen, um die Wirkungen der größeren Abmessungen der freien Räume zwischen den Fasern, die 200 um erreichen können, zu kompensieren. Diese Methode wird insbesondere zur Herstellung von Ansaugfiltern für Staub angewendet. Diese Papiere mit geringem Flächengewicht müssen chemisch behandelt werden, eine für diesen. Anwendungszweck ausreichende mechanische Festigkeit zu erhalten. Die Fabrikationskosten für diese Papiere sind hoch.
  • Weiterhin haben alle bekannten Filterpapiere aufgrund der Tatsache, dass sie in Form von Blättern mit geringen Dicken verwendet werden, sehr schwache Absorptions- und Absorptionsfähigkeiten und sind im allgemeinen für chemische oder katalytische Reaktionen ungeeignet, die bei der Reinigung von gewissen Suspensionen unabdingbar sind und die während des Durchtritts der Gase durch die Blätter auftreten können.
  • Eine weitere bekannte Filtermethode besteht darin, dass man die zu behandelnden Gase durch Pulver hindurchleitet, z. B. durch Aktivkohlen, die in Festbetten angeordnet sind. Diese Pulver beladen sich mit den Verunreinigungen, und in dem Maße, wie sie sich beladen, verlieren sie ihre Wirksamkeit. Wenn sie gesättigt sind, müssen sie regeneriert werden. Die Einrichtungen, die eine zyklische Absorption und Desorption gewährleisten, sind kostspielig. Weiterhin vermindert sich bei jedem Zyklus die Wirksamkeit und Selektivität der Pulver.
  • Die Erfindung hat deshalb zum Ziel, diese Nachteile zu beheben. Zu diesem Zweck schlägt sie ein Papier zum Filtrieren von Gas auf der Basis von Cellulosefasern vor, das eine hohe Luftdurchlässigkeit sowie ein hohes Absorptions- und Absorptionsvermögen hat und das dadurch gekennzeichnet ist, dass es mindestens eine organische pulverförmige Substanz, von der 95% der Teilchen eine Korngrößenverteilung zwischen 1 und 150 um haben, in einer Menge zwischen 5 und 75% des Gewichts des die organische Substanz enthaltenden Papiers enthält.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die organische Substanz ein gedörrtes und mikronisiertes Holz mit einer Korngrößenverteilung zwischen 50 und 150 um.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die organische Substanz ein harzhaltiges Pulver.
  • Nach einem weiteren Merkmal enthält das Papier gemäß der Erfindung mindestens ein anorganisches Material in einer Menge von 0,2 bis 70% des Gewichts des die organische Substanz und das anorganische Material enthaltenden Papiers.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das anorganische Material ein von Kieselsäure abgeleitetes Produkt in Pulverform.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das anorganische Material ein von Aluminiumoxid abgeleitetes Produkt in Pulverform.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das anorganische Material ein pulverförmiger Katalysator mit einer Korngrößenverteilung zwischen 2 und 100 um.
  • Nach einem weiteren Merkmal enthält das Papier gemäß der Erfindung ein bakterizides Mittel.
  • Nach einem weiteren Merkmal enthält das Papier gemäß der Erfindung ein virozides Mittel.
  • Nach einem weiteren Merkmal ist das Papier gemäß der Erfindung einer Oleophilizierungsbehandlung unterzogen worden.
  • Nach einem weiteren Merkmal ist das Papier gemäß der Erfindung einer Hydrophobierungsbehandlung unterzogen worden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das beladene Papier zur Filtration und Reinigung von Gasen verwendet.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das beladene Papier zum Filtrieren und Reinigen von Abgasen von Verbrennungsmotoren verwendet.
  • Nach Einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das beladene Papier zum Filtrieren und Reinigen der Luft zur Belüftung von Gebäuden verwendet.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das beladene Papier zum Filtrieren und Reinigen von verbrauchter Küchenluft verwendet.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das beladene Papier zum Filtrieren und Reinigen der Ventilationsluft eines Straßenfahrzeugs verwendet.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der Detailbeschreibung und der folgenden Beispiele.
    • Detailbeschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein mit Pulvern beladenes Papier, das zum Filtrieren und Reinigen von Gasen bestimmt ist. Das Papier gemäß der Erfindung wird aus Cellulosefasern hergestellt, denen Pulver zugesetzt sind. Das so erhaltene Medium hat eine erhöhte Luftdurchlässigkeit und gute Absorptions- und Absorptionseigenschaften, die durch die Natur der Pulver in bedingt sind.
  • Dieses Ergebnis wird durch die nachstehenden Tabellen veranschaulicht. Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3
  • worin bedeuten:
  • V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7 und V8 sind Varianten der Zusammensetzung des Papiers
  • - FC bedeutet Cellulosefasern
  • - CC bedeutet einen Crack-Katalysator
  • - CV bedeutet den pflanzlichen Anteil (Epicea-Pulver mit einer Korngrößenverteilung zwischen 100 und 150 um
  • - CK bedeutet Kohlenstoffkoks mit einer Korngrößenverteilung von weniger als 160 um
  • - CL bedeutet "Clarcel" ?
  • - CA bedeutet Aktivkohle
  • - DV/V1 bedeutet die Zunahme der Luftdurchlässigkeit für jeden Versuch in Bezug auf den Versuch V1.
  • Die Luftdurchlässigkeit wird mit einer Bendtsen-Apparatur entsprechend der Norm NF Q 03.076 gemessen; sie beschreibt die Eigenschaften des Papiers bei Luftdurchtritt.
  • Obwohl das flächengewicht (Grammatur) praktisch gleich ist, beobachtet man eine relative Zunahme der Luftdurchlässigkeit von 700%, was sehr beträchtlich ist:
  • Diese Ergebnisse zeigen, dass das Papier gemäß der Erfindung ein Filtermaterial darstellt, das man den Eigenschaften des zu filtrierenden Gases anpassen kann, indem es auf seine Zusammensetzung in Qualität und Quantität einwirkt.
  • Das Papier gemäß der Erfindung ist als Filtermedium mit bekannten Vorrichtungen zur Durchführung von bekannten Verfahren geeignet. Beispielsweise kann man Bandfilter zum Abrollen aus Papier nennen.
  • Filterpapiere mit ähnlichen Eigenschaften werden erhalten, wenn sie mit Pulvern von gedörrtem und mikronisiertem Holz beladen werden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Filterpapier mit Substanzen beladen, die seinen pH-Wert modifizieren, beispielsweise mit Aluminiumsulfat, Schwefelsäure und Ionenaustauscherharzen.
  • Zur Behandlung von Gasen, bei denen Ionenaustauschfähigkeiten oder erhöhte Absorptions- und Absorptionseigenschaften verlangt sind, werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den Cellulosefasern pulverförmige Mineralien, die sich von Kieselsäure ableiten, z. B. Silicate, natürliche Kieselsäure oder kristallisierte Silicoaluminate zugesetzt.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Papier mit einem Crack-Katalysator beladen, der eine spezifische Oberfläche von 10 m²/g und eine Porosität von 0,5 cm³/g besitzt und der folgende Korngrößenverteilung hat.
    • Fraktion der Katalysatorteilchen in um / Anteile in Vol%
  • 0-40 10
  • 40-80 55
  • 80-105 20
  • 105-150 10
  • > 150 5
  • Eine interessante Besonderheit derartiger Katalysatoren besteht darin, dass sie Poren mit einem mittleren Radius von 10 nm haben, die Moleküle festzuhalten vermögen.
  • Das mit dem Crack-Katalysator beladene Papier hat auch den Vorteil, dass es Betriebstemperaturen in der Größenordnung von 100º C aushält, dass es oleophile Eigenschaften hat, die ein Zusammenwachsen von Öltröpfchen ermöglichen und dass es weiterhin eine gute mechanische Festigkeit hat.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass das beladene Papier in an sich bekannter Weise oleophob, oleophil und feuerfest ausgerüstet werden kann, um dem zu filtrierenden Gas angepasst zu werden.
  • Nach Bedarf kann das mit Pulvern beladene Papier auch Bakterizide und/oder Virizide enthalten. Diese Mittel können bei der Herstellung des Papiers oder zum Zeitpunkt seiner Verwendung durch Absorption von Bakteriziden, wie Formaldehyd und Isothiazolidin, oder durch chemisches Pfropfen eingeführt werden. Ein derartiges Papier ist besonders interessant für die Filtration von Klimatisierungsluft in Werkstätten, Sälen, Büroräumen und Krankenhäusern. Die beladenen Papiere werden nach der Verwendung durch Verbrennen beseitigt, wodurch alle Kontaminationsrisiken vermieden werden.
  • Einer der wichtigsten Vorteile der Erfindung liegt daran, dass man ein Filtrierpapier verwenden kann, dessen Eigenschaften für jede Anwendung angepasst sind, indem man natürliche oder synthetische Cellulosefasern verwendet und worin das (oder die) Pulver am besten angepasst ist (sind).
  • Dieser Vorteil der Erfindung ergibt sich aus den nachstehenden Beispielen.
    • BEISPIEL 1: Filtration von Klimatisierungsluft
  • Ein belüfteter oder klimatisierter Raum, in dem sich Personen aufhalten, benötigt eine Umwälzung von Frischluft in einer Menge in der Größenordnung von 5 l/s pro Person und 5 l/s pro Raucher oder einer Person mit mittlerer physischer Aktivität. Im allgemeinen enthält die erneuerte Luft Staubteilchen, deren Abmessungen zwischen 1 und einigen 10 nm liegen. Die Staubteilchen sammeln sich in den Kanälen auf den Unterlagen und Netzen der Belüfter und stellen günstige Nischen für die Entwicklung von pathogenen Keimen dar, die für die menschliche Gesundheit schädlich sind. Das beladene Filterpapier, das am besten für diese Anwendung geeignet ist, hat folgende Zusammensetzung:
  • - 70% Fasern aus rohen oder gebleichten Harzen;
  • - 30% organische, pflanzliche Pulver mit einer Korngrößenverteilung zwischen 100 und 150 um.
  • Die Durchlässigkeit dieses beladenen Papiers beträgt 1000 ml/mn, d. h. sie ist etwa 200 mal größer als die eines üblichen Papiers.
  • Das Papier kann als Filtermedium in üblichen Vorrichtungen verwendet werden.
    • BEISPIEL 2: Filtration und Reinigung von Küchenluft mit Verunreinigungen vor der Abgabe nach Außen oder vor der Umwelzung.
  • Bei dieser Anwendung besteht das Ziel darin, die Fettdämpfe zu fixieren und die Luft geruchsfrei zu machen.
  • Das für diese Anwendung am besten geeignete beladene Filterpapier hat folgende Zusammensetzung:
  • - 50% Fasern aus gebleichten Cellulosefasern;
  • - 25% Mineralpulver aus Kieselsäure-Aluminiumoxid mit einer Korngrößenverteilung zwischen 5 und 100 um;
  • - 25% pflanzliche organische Pulver mit einer Korngrößenverteilung zwischen 50 und 150 um.
  • Die Durchlässigkeit dieses beladenen Papiers beträgt 1100 mm/mn, d. h. sie ist etwa 3,1 · größer als die von üblichem Papier.
  • Das Papier kann als Filtermedium bei üblichen Abzügen verwendet werden.
    • BEISPIEL 3: Filtration von Luft bei der Belüftung von Fahrzeugen.
  • Es sollen die Staubteilchen zurückgehalten und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe fixiert werden, die in verunreinigter Stadtluft enthalten sind. Das für diese Anwendung arm besten geeignete Filterpapier hat folgende Zusammensetzung:
  • - 60% Fasern aus Rohfasern;
  • - 20% harzhaltige Pflanzenpulver mit einer Korngrößenverteilung zwischen 5 und 150 um;
  • - 20% mineralische Pulver mit einer Korngrößenverteilung von 5 bis 150 um.
  • Die Durchlässigkeit dieses beladenen Papiers beträgt 2500 ml/mn, d. h. sie ist etwa 7 · höher als die eines üblichen Papiers.
  • Das Papier kann als Filtermedium in üblichen Kartuschen verwendet werden, die zur gleichen Zeit wie die anderen Filter des Fahrzeugs ausgetauscht werden.
    • BEISPIEL 4: Reinigen der Flächen von Tankstellen für den Umweltschutz
  • Für diese Anwendung wird das beladene Papier gemäß der Erfindung als Absorber für Kohlenwasserstoffe um die Abgabestellen von Dieselöl, Benzin und anderen Treibstoffen verwendet.
  • Das Papier soll für diesen Anwendungszweck flammhemmend und antistatisch sein. Das für diese Anwendung am besten geeignete beladene Papier hat folgende Zusammensetzung:
  • - 40% Rohfasern;
  • - 10% Recycelfasern;
  • - 20% flammhemmende Mittel, bestehend zu 1/3 aus Ammoniumsulfat;
  • 30% pflanzliche Pulver mit einer Korngrößenverteilung zwischen 100 und 150 um.
  • Die Luftdurchlässigkeit dieses beladenen Papiers beträgt 700 ml/mn, d. h. sie ist etwa 2 · so groß wie die eines üblichen Papiers.

Claims (14)

1. Füllstoffhaltiges Papier zum Filtrieren von Gas, mit einer erhöhten Luftdurchlässigkeit, einem hohen Adsorptions- und Absorptionsvermögen, auf der Basis von Cellulosefasern, das außerdem mindestens eine pulverförmige organische Substanz, von der 95% der Teilchen eine Korngrößenverteilung zwischen 1 und 150 um haben, in einer Menge zwischen 5 und 75% des Gewichts des die organische Substanz enthaltenden Papiers enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Substanz mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe, bestehend aus einem gedörrten und mikronisierten Holz, mit einer Korngrößenverteilung zwischen 50 und 150 um, und einem harzhaltigen Pulver ausgewählt ist.
2. Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem mindestens ein anorganisches Material in einer Menge von 0.2 bis 70% des Gewichts des die organische Substanz und das anorganische Material enthaltenden Papiers enthält.
3. Papier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Material ein von Kieselsäure abgeleitetes Produkt in Pulverform darstellt.
4. Papier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Material ein von Aluminiumoxid abgeleitetes Produkt in Pulverform darstellt.
5. Papier nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Material einen pulverförmigen Katalysator mit einer Korngrößenverteilung zwischen 2 und 100 um darstellt.
6. Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem ein bakterizides Mittel enthält.
7. Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem ein virizides Mittel enthält.
8. Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier einer Oleophilisierungsbehandlung unterzogen worden ist.
9. Papier nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier einer Hydophobierungsbehandlung unterzogen worden ist.
10. Verwendung des Papiers nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Filtration und Gasreinigung.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu filtrierende und zu reinigende Gas ein Abgas von Verbrennungsmotoren darstellt.
12. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu filtrierende und zu reinigende Gas Luft zur Belüftung von Gebäuden darstellt.
13. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu filtrierende und zu reinigende Gas verbrauchte Küchenluft darstellt.
14. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu filtrierende und zu reinigende Gas die Ventilationsluft eines Straßenfahrzeugs darstellt.
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