DE9217354U1 - Ozonfilter - Google Patents
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Classifications
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Description
Die Erfindung betrifft ein Ozonfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ozon wirkt äugen- und schleimhautreizend und hat eine maximal
erlaubte Arbeitsplatzkonzentration (MAK) von 0,2 mg/m3. Ozon wirkt auf den menschlichen und tierischen Organismus in
höheren Konzentrationen stark toxisch. Auch geringe Konzentrationen im Bereich von ppb führen bei
längerandauernder Einwirkung nachweislich zu gesundheitsschädigenden Beeinträchtigungen. Aufgrund der
aggressiven chemischen Eigenschaften des Ozons werden
bestimmte Farbstoffe ausgebleicht und verschiedene Kunststoffe angegriffen. Da in den letzten Jahren ein stetiger Anstieg der
Ozonkonzentration sowohl in der Außenluft als auch in geschlossenen Räumen festgestellt wurde, haben Ozonfilter
stetig an Bedeutung gewonnen.
Bei bekannten Ozonfiltern wird die Ozonkonzentration in einem Aktivkohlefilter im wesentlichen durch zwei parallel
ablaufende Prozesse gesenkt. Zum einen wird aufgrund der großen Oberfläche des Aktivkohle-Trägermaterials die
Durchlaufzeit des Ozons durch den Filter erhöht, so daß das
Ozon zu einem bestimmten Anteil aufgrund seiner natürlichen Lebensdauer von selbst zerfällt. Zum anderen findet eine
chemische Reaktion des Ozons mit dem Kohlenstoff des Aktivkohlefilters statt, bei der sowohl CO als auch CO2
erzeugt wird. Diese CO- und CO2-Ausstöße verschlechtern jedoch
die Luftqualität. Darüberhinaus besteht ein starkes Interesse
an der Verbesserung des Wirkungsgrades dieser Filter.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, bei einem Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 den Ausstoß
giftiger Gase zu vermeiden und den Wirkungsgrad des Filters zu erhöhen.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Durch die Kombination eines im wesentlichen frei wählbaren Trägermaterials mit einem geeigneten Imprägniermaterial können
mehrere Vorteile gleichzeitig genutzt werden. Das Trägermaterial kann im Hinblick auf mechanische und
strömungstechnische Gesichtspunkte optimiert werden, während unabhängig davon mit dem Imprägniermaterial die chemische und
oberflächenspezifische Wechselwirkung mit dem Gasstrom
beeinflußbar ist.
Durch das stark ozonzersetzende, nach Reaktion mit dem Ozon chemisch inerte Imprägniermaterial wird eine drastische
Verbesserung der Filtereigenschaften erreicht. Hierdurch wird u.a. eine Reduzierung der Baugröße bekannter Filter und eine
damit einhergehende Gewichtsersparnis ermöglicht.
Bei den nachfolgend im einzelnen beschriebenen Imprägniermitteln treten darüberhinaus keine
gesundheitsschädigenden Abgase auf; zusätzlich wird die
Explosionsgefahr durch intermediär gebildete metastabile
Peroxide stark reduziert.
Als gut geeignete nichtorganische Imprägniermittel haben sich Metallsalze, insbesondere Salze der Übergangsmetalle, Mangan-(Il)-Salze
oder auch Kaliumjodid erwiesen.
Überraschenderweise zeigten auch Vitamine, insbesondere Vitamin A, E, F oder Ascorbinsäure, sehr gute Eigenschaften
als Imprägniermittel. Die Toxizität des Filterausstoßes ist hierbei äußerst gering.
Sehr hohe Filterwirkungsgrade zeigten aus Radikalfängern
bestehende Imprägniermittel, wie Glutathion und/oder organische Farbstoffe. Als Trägermaterial sind selbsttragende
kohlenstoffbelegte Polyurethanschäume oder selbsttragende Schaumkeramiken vorteilhaft, da bei diesen bei geringen
Strömungswiderständen große Oberflächen zur Verfügung stehen. Die selbsttragenden Trägermaterialien vereinfachen
darüberhinaus den mechanischen Aufbau der Filter.
Hohe Filterdichten lassen sich mit Trägermaterial in pulvriger Form erreichen. Hierbei zeigen Aktivkohle, AI2O3,
Aluminiumsilikate oder Kieselgele gute Filtereigenschaften. Sind verschiedene Trägermaterialien und/oder verschiedene
Imprägniermittel in modularen Filterbaugruppen in Richtung des Luftstromes hintereinander angeordnet, ist der Filter flexibel
an verschiedene Einsatzbedingungen und Reinheitsvorgaben anpaßbar. Weist die in Richtung des Luftstromes letzte
Filterbaugruppe einen von der Abluftseite des Filters her sichtbaren Ozonindikator auf, wird dadurch die
Gebrauchssicherheit des Filters erhöht, da verbrauchte Filter leicht zu erkennen sind und ausgetauscht werden können.
Bei der Herstellung der Filter hat sich das Bespritzen, das
Tauchen, das Auftragen mittels eines Pinsels, das Auftragen mittels einer Rolle, das Auftragen mittels eines Schwamms oder
das Auftragen durch Elution bewährt. Hierbei konnte das Trägermaterial zuverlässig und dauerhaft mit dem
Imprägniermaterial beschichtet werden. Pulvriges Trägermaterial konnte durch Mischen mit dem Imprägniermittel
in erfindungsgemäßer Weise hergestellt werden.
Aufgrund der hervorragenden Filtereigenschaften bietet die
Verwendung der Filter zur Reinigung der Abluft von Laserdruckern und Kopiergeräten den Vorteil geringerer
Baugrößen bei gleichzeitig verbesserter Abluftqualität. Diese
verbesserte Abluftqualität ist ebenfalls wichtig bei der Abluftreinigung von UV-Lampen, von Ozongeneratoren und von
Elektrofiltrationsanlagen, um Dauerbelastungen von Benutzern
oder Bedienpersonal zu vermindern. Der Größe und dem Gewicht kommt bei Luft- und Raumfahrzeugen eine erhöhte Bedeutung zu.
Hier führt die Verwendung des Filters nicht nur zu einer verbesserter Luftqualität innerhalb der Luft- und
Raumfahrzeuge sondern bewirkt eine zusätzliche Treibstoffersparnis. Der Einsatz der Filter bei medizinischen
Anwendungen reduziert die Belastungen von Allergikern und/oder Herz-Kreislaufpatienten und beeinflußt somit sowohl die
Genesung als auch die Anfälligkeit dieser Patienten in positiver Weise. Die Verwendung der Filter zur Reinigung der
Luft bei schweißtechnischen Anwendungen oder in Einrichtungen, in welchen hochenergetische Strahlung, Laserstrahlen und/oder
Kathodenstrahlen erzeugt oder angewendet werden, verbessert die Arbeitsbedingungen und reduziert die toxische Belastung
der betroffenen Personen erheblich und macht dadurch den Umgang mit derartigen Einrichtungen sicherer.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Filters,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines modular
aufgebauten Filters mit einer Kombination von verschiedenen Filtern in einer Filterkassette.
Der in Fig. 1 dargestellte Filter weist einen rechteckförmigen
Block aus Trägermaterial 1 auf, der an den Seitenwänden mit einem Dichtband 2 derart umgeben ist, daß ein fluiddichter
Sitz in einer nicht dargestellten Filterkassette ermöglicht wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das
Trägermaterial aus einem selbsttragenden kohlenstoffbelegten Polyurethanschaum oder aus einer selbsttragenden Schaumkeramik
mit einer Porengröße von 60 Poren/Inch. Beliebige andere Porengrößen sind jedoch verwendbar.
Als Imprägniermittel sind auf das Trägermaterial entweder Metallsalze, wie Salze der Übergangsmetalle, Mangan-(II)-Salze
oder Kai iumjodid, aufgebracht.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel besteht das
Imprägniermittel aus Vitaminen, den Vitaminen A, E, F oder Ascorbinsäure, oder aus einer Mischung aus diesen Vitaminen,
bzw. anderen ungesättigten organischen Verbindungen.
Eine weitere Alternative enthält als Imprägniermittel Radikalfänger, wie z.B. Glutathion. Die Form des
selbsttragenden Polyurethanschaums oder der selbsttragenden Schaumkeramik kann alternativ auch rund, oval oder in
Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen von beliebiger anderer Gestalt sein.
Bei Verwendung von Molekularsieben als Trägermaterial 4 werden die vorstehend erwähnten Imprägniermittel in gleicher Weise
angewendet.
Bei anderen Anwendungsbeispielen liegt das Trägermaterial als Pulver vor und kann aus Aktivkohle, AI2O3, Aluminiumsilikaten
oder aus Kieselgelen bestehen. Bei Verwendung von pulvrigem Trägermaterial weist die Filterkassette entsprechende
Eintritts- und Austrittsöffnungen auf und kann zusätzlich als
mechanischer Träger dienen.
Darüberhinaus kann das Trägermaterial als Aufschlämmung in
einem viskosen Medium vorliegen. Als viskose Medien werden insbesondere Glyzerin, Silicone, öle oder Fette eingesetzt.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
mehrerer modulare Filterbaugruppen in Richtung des Luftstromes hintereinander angeordnet. In der Richtung des Luftstroms
enthält die erste Filterbaugruppe 3 ein Trägermaterial aus einem selbsttragenden, kohlenstoffbelegten Polyurethanschaum
oder einer Schaumkeramik, enthält die zweite Filterbaugruppe 4 ein Trägermaterial, bestehend aus Aktivkohle, AI2O3,
Aluminiumsilikaten, Kieselgelen oder aus einem Molekularsieb, und enthält die dritte Filterbaugruppe 5 einen selbsttragenden
Schaum oder eine selbsttragende Schaumkeramik.
Die letzte Filterbaugruppe 6 in Richtung des Luftstroms enthält einen von der Abluftseite 7 des Filters her sichtbaren
Ozonindikator. Der Ozonindikator besteht aus Indigocarmin, Indigo, Lackmus, Kaliumjodid-Stärkepapier oder Thallium-!I)-oxid-Papier.
Ein Farbumschlag des Ozonindikators zeigt an, daß die Filterwirkung nachgelassen hat und das Filter
auszutauschen ist.
Der vorstehend beschriebene modulare Filteraufbau kann auch aus zwei oder drei aufeinander abgestimmten Filterbaugruppen
bestehen. Die Anzahl der Filterbaugruppen und die Art des Imprägnier- und des Trägermaterials sind jeweils durch die
Anwendung bestimmt.
Als Herstellungsverfahren werden für die selbsttragenden
Trägermaterialien Spritzen, Tauchen, Auftragen mittels eines Pinsels, Auftragen mittels einer Rolle, Auftragen mittels
eines Schwamms oder Auftragen durch Elution eingesetzt. Die derart beschichteten Trägermaterialien wurden dann in
bekannter Weise in den zugehörigen Filterkassetten gehaltert.
Die vorstehend beschriebenen Filter sind zur Reinigung der Abluft von Laserdruckern und Kopiergeräten verwendbar. In
gleicher Weise sind sie zur Reinigung der Abluft von UV-Lampen, von Ozongeneratoren und Elektrofiltrationsanlagen
einsetzbar.
Eine weitere Verwendungsform besteht in der Reinigung der Luft
in Kabinen oder Passagierzellen in Luft- und Raumfahrzeugen.
Die Verwendung der vorstehend beschriebenen Filter zur Reinigung der ozonhaltigen Luft bei medizinischen Anwendungen,
insbesondere für Räume mit reduzierter Keimbelastung oder für die Umgebungs- und/oder Atemluft von Patienten mit Allergien,
Kreislauf- und/oder Atemwegserkrankungen ist aufgrund der vorstehend diskutierten Vorteile ebenso vorgesehen, wie deren
Verwendung zur Reinigung der Luft in Atemschutzmasken.
Die Verwendung der Filter zur Reinigung der ozonhaltigen Luft bei schweißtechnischen Anwendungen oder zur Reinigung der Luft
in Einrichtungen, in welchen hochenergetische, ozonerzeugende Strahlung, Laserstrahlen und/oder Kathodenstrahlen erzeugt
oder angewendet werden, macht die erfindungsgemäßen Vorteile
auch forschungstechnischen oder industriellen Anwendungen zugänglich.
Claims (9)
1. Filter zur Senkung des Ozongehaltes eines ozonhaltigen
Gasstroms, insbesondere eines ozonhaltigen Luftstroms, bei dem zumindest ein Teil des Filters aus einem in dem
Gasstrom angeordneten Trägermaterial besteht, durch das bei Kontakt mit Ozon eine Verminderung der
Ozonkonzentration hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägermaterial (1) mit einem stark
ozonzersetzenden, nach Reaktion mit dem Ozon chemisch inerten Imprägniermaterial beschichtet ist oder das
Trägermaterial (1) in einer Mischung mit einem stark ozonzersetzenden, nach Reaktion mit dem Ozon chemisch
inerten Imprägniermaterial vorliegt.
2. Filter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel aus Metallsalzen, insbesondere aus Salzen der
Übergangsmetalle, aus Mangan-(II)-Salzen oder aus Kaliumiodid besteht.
3. Filter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel aus
Vitaminen, insbesondere aus Vitamin A, E, F oder aus Ascorbinsäure besteht.
4. Filter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel aus Radikalfängern, insbesondere aus Glutathion und/oder
organischen Farbstoffen besteht.
5. Filter nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (1) aus einem selbsttragenden kohlenstoffbelegten
Polyurethanschaum oder aus einer selbsttragenden Schaumkeramik besteht.
6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (1) in pulvriger Form vorliegt und aus Aktivkohle, Al?03,
Aluminiumsilikaten oder Kieselgelen besteht.
7. Filter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (1) als Aufschlämmung in einem viskosen Medium vorliegt, wobei
das viskose Medium insbesondere aus Glycerin, Silikonen, Ölen oder Fetten besteht.
8. Filter nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Trägermaterialien (1) und/oder verschiedene
Imprägniermittel in modularen Filterbaugruppen (3, 4, 5, 6) in der Richtung des Gasstromes hintereinander
angeordnet sind.
9. Filter nach einem der Ansprüche &dgr;, 6 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung des
Gasstromes letzte Filterbaugruppe (6) einen von der Abluftseite (7) des Filters her sichtbaren
Ozonindikator entTiält.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018007772A1 (fr) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Matrice nanoporeuse et son utilisation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4772455A (en) * | 1981-08-05 | 1988-09-20 | Toho Belson Co., Ltd. | Filter |
| DE3938592A1 (de) * | 1989-11-21 | 1991-05-23 | Thomas Keese | Vorrichtung zur beseitigung des ozongehaltes von raumluft |
-
1992
- 1992-12-21 DE DE9217354U patent/DE9217354U1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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| FR3053602A1 (fr) * | 2016-07-08 | 2018-01-12 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Matrice nanoporeuse et son utilisation |
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