EP0939669A1 - Gasfilter, verfahren zur herstellung eines gasfilters und verwendung dieses gasfilters - Google Patents

Gasfilter, verfahren zur herstellung eines gasfilters und verwendung dieses gasfilters

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EP0939669A1
EP0939669A1 EP98951432A EP98951432A EP0939669A1 EP 0939669 A1 EP0939669 A1 EP 0939669A1 EP 98951432 A EP98951432 A EP 98951432A EP 98951432 A EP98951432 A EP 98951432A EP 0939669 A1 EP0939669 A1 EP 0939669A1
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EP
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gas filter
metal
composite material
carrier
filter according
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Withdrawn
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EP98951432A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Penth
Gerhard HÖRPEL
Christian Hying
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
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Publication date
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    • Y10T428/249956—Void-containing component is inorganic
    • Y10T428/249957—Inorganic impregnant

Definitions

  • Air pollution is a major problem in many parts of the world. Depending on its composition, pollution can lead to health problems for the population. Air pollution also causes considerable economic damage. Air pollution can be gases or Liquids that are very finely distributed in the air are also the smallest solid particles present in the air. The solid particles that may be present in the air and that have been classified as carcinogenic include and are soot, especially soot, which is released into the air by the exhaust gases of diesel vehicles
  • EP 0275372 uses heating elements which consist of wire, expanded metal or perforated foils to heat the filter
  • GB 2193656 teaches a method and an apparatus using wires between which a current flows when a current bridge of deposited soot is formed
  • US 5202548 describes a filter which, since it is equipped with electrically conductive honeycomb structures, can be baked out by applying a voltage.
  • US 5246672 teaches the use of wire mesh and US 5254840 teaches the use of a combination of metallic and ceramic honeycombs
  • the filter materials used in the methods and devices mentioned have relatively small surfaces and therefore either a low filter effect or, if the filter effect is increased by reducing the size of the pores, a low gas passage. If the surface is large due to the use of porous materials, the pores clog very quickly.
  • the filtering of large quantities of gas requires the use of large, relatively bulky gas filters, which limits the possibility of using such gas filters
  • the present invention is therefore based on the object of finding an economical process for producing a gas filter which, despite its small design, is able to filter large amounts of gas and which can also be regenerated in a simple manner
  • a gas filter is permeable to one Composite material which is a composite material based on at least one perforated and permeable carrier, which has at least one inorganic component on at least one side of the carrier and inside the carrier, which essentially has at least one compound made of a metal, a semimetal or a mixed metal with at least one element which has 3 to 7 main group, is able to filter large quantities of gas in a small size and can be regenerated in a simple manner
  • the present invention therefore relates to a regenerable gas filter for filtering gases, which has a composite material based on at least one perforated and permeable support, which has at least one inorganic component on at least one side of the support and inside the support, which essentially has at least one compound from a metal, a semimetal or a mixed metal with at least one element from the 3 to 7 main group
  • the present invention also relates to a regenerable gas filter which has a composite material which, by applying a suspension which comprises at least one inorganic component and at least one, a compound of at least one metal, a semimetal or a mixed metal with at least one element of the 3 to 7 main group comprises a sol, on an openwork and permeable support, and by subsequent, at least once heating, in which the suspension having at least one inorganic component is solidified on or in or on and in the support
  • the present invention relates to a method for producing a gas filter according to one of claims 1 to 40, characterized in that a permeable composite material is produced in that at least one suspension is brought into and onto at least one perforated and permeable carrier, which at least has an inorganic component of at least one compound of at least one metal, a semi-metal or a mixed metal with at least one of the elements of the main group from 3 to 7 and a sol and the suspension is then solidified on or in or on and in and in the carrier material by subsequent, at least one heating
  • the present invention also relates to the use of a gas filter according to claims 1 to 40, for cleaning exhaust or draft gases
  • permeable to fabric is understood to mean that materials which have this property are permeable to at least one gas, a liquid or a solid.
  • the permeability is dependent on the size of the pores, meshes or perforations which these materials have
  • the gas filter according to the invention can be used for the filtration of any exhaust and draft gases which, for example, are to be cleaned of solid particles.
  • the gases to be filtered can also have liquid vapor or liquid particles.
  • the advantage of the gas filter according to the invention is that the use of an electrically conductive carrier material in the composite material , This can be heated in a simple manner by applying a voltage and can thus be regenerated. If the composite material has catalytically active materials, this heating only has to be done once if the catalytically active materials decompose the thermally decomposable liquid particles or solid particles with sufficient warm filter is catalyzed and thus happens continuously. It can advantageously be achieved that an almost constant amount of gas can pass through the filter, since the blockage of the filter by non-thermal h decomposable substances, increases only very slowly
  • gas filter according to the invention Another advantage of the gas filter according to the invention is that the composite material or gas filter according to the invention, because it is bendable, can be rolled or folded, and thus the filter-active surface of the filter can be very large in a small space
  • gas filter according to the invention is described below by way of example without being restricted to it
  • the regenerable gas filter according to the invention for filtering gases has at least one composite material based on at least one perforated and permeable carrier, which has at least one inorganic component on at least one surface of the carrier and inside the carrier, which essentially comprises at least one compound of a Metal, a semimetal or a mixed metal with at least one element from the 3 to 7 main group, the interior of a carrier in the present invention is understood to mean, for example, voids or pores in a carrier.
  • the regenerable gas filter has a composite material which is applied by application a suspension which has at least one, a compound of at least one metal, a semimetal or a mixed metal with at least one element from the 3 to 7 main group, inorganic component and a sol, on an openwork and permeable support, and by at least one heating which the suspension having at least one inorganic component is solidified on or in or else on and in the carrier
  • the composite material or gas filter can be permeable to gases, solids or liquids, in particular for particles with a size of 0.5 nm to 10 ⁇ m
  • the composite material of the gas filter there can preferably be a carrier which has gaps with a size of 50 to 500 ⁇ m.
  • This carrier can have interwoven or matted fibers, expanded metal or sintered metal.
  • the carrier preferably has at least one at least partially electrically conductive material
  • the spaces can be pores, meshes, holes, crystal lattice spaces or cavities.
  • the carrier can be at least one material selected from carbon, metals, alloys, glass, ceramics, minerals, plastics, amorphous substances, natural products, composite materials or from at least a combination of these materials.
  • the supports which may have the aforementioned materials, may have been modified by a chemical, thermal or mechanical treatment method or a combination of the treatment methods.
  • the composite material preferably has a support which has at least one metal, a natural fiber or a plastic, which was modified according to at least one mechanical deformation technique or treatment method, such as pulling, upsetting, milling, rolling, stretching or forging.
  • the composite material particularly preferably has at least one support which at least interweaves, glues, mattes or ceramic-bonded fibers, or has at least sintered or bonded shaped bodies, spheres or particles, in a further preferred embodiment, a perforated carrier can be used.
  • Permeable carriers can also be those that are or have been made permeable by laser treatment or ion beam treatment.
  • the carrier has fibers from at least one material selected from carbon, metals, alloys, ceramics, glass, minerals, plastics, amorphous substances, composites and natural products or fibers from at least a combination of these materials, such as asbestos, glass fibers, rock wool fibers, carbon fibers, metal wires, steel wires , Polyamide fibers, coconut fibers, coated fibers, supports are preferably used which have at least interwoven fibers made of metal or alloys. Wires can also serve as fibers made of metal.
  • the composite material particularly preferably has a support which at least a fabric made of steel or stainless steel, such as steel wire, steel fiber, stainless steel wire or stainless steel fiber, woven fabric, which preferably has a mesh size of 5 to 500 microns, more preferably mesh sizes from 50 to 500 microns and most preferably mesh sizes from 70 to 120 ⁇ m
  • the carrier of the composite material can also have at least one expanded metal with a pore size of 5 to 500 ⁇ m.
  • the carrier can also have at least one granular, sintered metal, a sintered glass or a metal fleece with a pore size of 0.1 to 500 ⁇ m, preferably from 3 to 60 ⁇ m
  • the composite material preferably has a carrier which contains at least aluminum, silicon, cobalt, manganese, zinc, vanadium, molybdenum, indium, lead, bismuth, silver, gold, nickel, copper, iron, titanium, platinum, stainless steel, steel, brass , an alloy of these materials or a material coated with Au, Ag, Pb, Ti, Ni, Cr, Pt, Pd, Rh, Ru and / or Ti
  • the inorganic component present in the composite material or gas filter can be at least one compound of at least one metal, semimetal or mixed metal with at least one element of the 3 to 7 main group of the periodic table or at least one
  • the compounds of the metals, Semimetals or mixed metals have at least elements of the subgroup elements and the 3 to 5 main group or at least elements of the subgroup elements or the 3 to 5 main group, these compounds having a grain size of 0.001 to 25 ⁇ m.
  • the inorganic component preferably has at least one compound of an element of 3 to 5 8 subgroup or at least one element of the 3 to 5 main group with at least one of the elements Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, Ge, Si, C, Ga, Al or B or at least one connection of an element of the 3 to 8 sub-group and at least one element of the 3 to 5 main group with at least one of the elements Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, Ge, Si, C, Ga, Al or B or a mixture of these compounds
  • the inorganic component particularly preferably has at least one compound of at least one of the elements Sc, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, Al, Ga, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb, Sb or Bi with at least one of the elements nte Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, C, Si, Ge or Ga, such as TiO
  • the inorganic component can also be aluminosilicates, aluminum phosphates, zeolites or partially exchanged zeolites, such as ZSM-5 , Na-ZSM-5 or Fe-ZSM-5 or amorphous microporous mixed oxides, which can contain up to 20% non-hydrolyzable organic compounds, such as, for example, vanadium oxide-silicon oxide glass or aluminum oxide-silicon oxide-methyl silicon sesquioxide glasses
  • At least one inorganic component is preferably present in a grain size fraction with a grain size of 1 to 250 nm or with a grain size of 260 to 10,000 nm
  • the composite material has at least two grain size fractions of at least one inorganic component.
  • the grain size ratio of the grain size fractions in the composite material is from 1 1 to 1 10000, preferably from 1 1 to 1 100.
  • the composite material particularly preferably has at least one grain size fraction with an average particle size from 0.3 to 3 ⁇ m
  • the quantitative ratio of the grain size fractions in the composite material can preferably be from 0.01 to 1 to 1 to 0.01
  • the permeability of the composite material can be limited to particles with a certain maximum size by the grain size of the inorganic component used. It may be advantageous if the composite material has pores that are particularly suitable for particles with a maximum size of 0.1 to 10 ⁇ m a maximum size of 0.2 to 1.5 ⁇ m are permeable
  • the suspension having at least one inorganic component, with which the composite material according to the invention can be obtained can have at least one liquid selected from water, alcohol and acid or a combination of these liquids
  • the composite material has at least one catalytically active component.
  • the catalytically active component can be identical to the inorganic component. This applies in particular if the inorganic component has catalytically active centers on the surface
  • the composite material preferably has at least one inorganic material, at least one metal or at least one organometallic compound as the catalytically active component, on the surface of which there are catalytically active centers.
  • the composite material particularly preferably has a zeolite such as, for example, ZSM-5, Fe -ZSM-5, silicalite or an amorphous microporous mixed oxide as described, for example, in DE 195 45 042 and / or DE 195 06 843, such as, for example, vanadium oxide-silicon oxide glass or aluminum oxide-silicon oxide-methyl silicon sesquioxide glass
  • the composite material can also have at least one oxide of at least one of the elements Mo, Sn, Zn, V, Mn, Fe, Co, Ni, As, Sb, Pb, Bi, Ru, Re, Cr, W, Nb, Hf, La, Ce, Gd, Ga, In, TI, Ag, Cu, Li, K, Na, Be, Mg, Ca, Sr and Ba
  • the permeable composite material has at least titanium suboxide as the catalytically active component
  • the composite material as a catalytically active component has at least one metal compound selected from the compounds of the metals Pt, Rh, Ru, Ir, Au, Ag, Os, Re, Cu, Ni, Pd and Co, or at least one Metal selected from the metals Pt, Rh, Ru, Ir, Au, Ag, Os, Re, Cu, Ni, Pd and Co
  • the latter can be designed to be bendable without destroying the inorganic component solidified inside the carrier and on the carrier.
  • the composite material according to the invention is preferably bendable to a smallest radius of up to 1 mm
  • the gas filter preferably has the composite material rolled or folded in a suitable container having at least one gas inlet and at least one gas outlet, the composite material being arranged such that the gas to be filtered has to pass through the composite material at least once after entering the gas filter, before it can leave the gas filter via the gas outlet
  • the gas filter can be used to remove thermally decomposable or sublimable or evaporable solids or liquids which have been filtered out of a filtered gas and which block the pores of the composite material, such as soot or hydrocarbon particles, by heating the gas filter by applying a voltage to the carrier of the composite material can be cleaned
  • the filter can be heated with a low voltage, such as is common in soft vehicles, such as 12 or 24 V, for example It can be advantageous if a quantity or pressure measurement is available at the gas inlet and at the gas outlet, with which the pressure or the amount of gas entering and exiting the filter is measured and that when a preset difference in the measured values is reached, which is a measure of represents the blockage of the composite material, the heating of the gas filter is started
  • the gas filter according to the invention can be produced in that a permeable composite material is produced by placing at least one suspension in and / or on at least one perforated and permeable carrier that contains at least one inorganic component made of at least one compound of at least one metal, one Semi-metal or a mixed metal with at least one of the elements of the 3 to 7 main group and a sol and is then solidified by subsequent, at least once heating the suspension on or in or on and in the carrier material
  • the openwork and permeable support can have a material selected from carbon, metals, alloys, ceramics, glass, minerals, plastics, amorphous substances, natural products, composite materials or from at least a combination of these materials.
  • a stainless steel or steel mesh is preferably used as the support
  • the suspension used which has at least one inorganic component and at least one metal oxide sol, at least one semi-metal oxide sol or at least one mixed metal oxide sol or a mixture of these sols, can be suspended by suspending at least one inorganic
  • Component can be produced in at least one of these brine It can be advantageous if the suspension has at least one catalytically active component.
  • the catalytically active component can be identical to the inorganic component
  • the sols are obtained by hydrolyzing at least one metal compound, at least one semimetal compound or at least one mixed metal compound with a liquid, a gas or a solid, it being advantageous if water, alcohol or an acid or a liquid is used as the liquid for the hydrolysis of the compound to be hydrolyzed A combination of these liquids or ice as a solid or water vapor as a gas. It may also be advantageous if the compound to be hydrolyzed is added to at least one alcohol or at least one acid or a combination of these liquids before the hydrolysis.
  • the compound to be hydrolyzed is preferably at least a metal nitrate, a metal chloride, a metal carbonate, a metal alcoholate compound or at least one semi-metal alcoholate compound, particularly preferably at least one metal alcoholate compound, a metal nitrate, a metal chloride, a metal carbonate or at least one Semi-metal alcoholate compound selected from the compounds of the elements Ti, Zr, Al, Si, Sn, Ce and Y or the lanthanoids and actinides, such as zirconium, silicon or titanium alcoholate compounds, such as titanium isopropylate, silicon alcoholates, zirconium alcoholates, or a metal nitrate, such as zirconium nitrate, hydrolyzed
  • hydrolysis of the compounds may be hydrolyzed with at least half the molar ratio of water, steam or ice, based on the hydrolyzable group, the hydrolyzable compound
  • the hydrolyzed compound can be peptized with at least one organic or inorganic acid, preferably with a 10 to 60% organic or inorganic acid, particularly preferably with a mineral acid, selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, perchloric acid, phosphoric acid and nitric acid or a mixture of these acids be treated
  • brines which have been produced as described above, but also commercially available brines such as, for example, titanium nitrate sol, zirconium nitrate sol or silica sol It can be advantageous if at least one inorganic component, which has a grain size of 1 to 10000 nm, is suspended in at least one sol.
  • An inorganic component which has at least one compound selected from metal compounds, semimetal compounds, mixed metal compounds and metal mixed compounds with at least one, is preferred the elements of main group 3 to 6, or at least a mixture of these compounds, is particularly preferably at least one inorganic component which contains at least one compound from the oxides of subgroup elements or elements of main group 3 to 5, preferably oxides selected from the oxides of Elements Sc, Y, Ti, Zr, Nb, Ce, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, AI, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb and Bi, such as BY 2 0 3 , ZrO 2 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , SiO 2 , A1 2 0 3 , suspended
  • the mass fraction of the suspended component is preferably 0.1 to 500 times the hydrolysed compound used
  • preferably mineral-acid titanium dioxide sol and / or aluminum oxide with a grain size of 0.3 to 3 ⁇ m can be used as the sol
  • At least one catalytically active component such as, for example, a noble metal or a noble metal compound, is added to the sol and is incorporated into the gas filter or the composite material
  • At least one catalytically active component which has a grain size of 1 to 10,000 nm, is suspended in a sol.
  • At least one catalytically active component, the at least one compound is selected from metal compounds, semimetal compounds, mixed metal compounds and mixed metal compounds with at least one of the elements of the 3 to 7 main group or organic compounds, or at least a mixture of these compounds, is particularly preferred.
  • At least one catalytically active component which contains at least one compound selected from aluminosilicates, aluminum phosphates, zeolites or partially exchanged zeolites, such as ZSM-5, Na-ZSM-5 or Fe-ZSM-5 and amorphous microporous mixed oxides, which may contain up to 20% non-hydrolyzable organic compounds, such as, for example, vanadium oxide-silicon oxide glass or aluminum oxide-silicon oxide-methyl silicon sesquioxide glassware
  • the mass fraction of the suspended components is preferably 0.1 to 500 times the hydrolysed compound used
  • suspensions which have a suspended compound with a grain size of at least 0.7 ⁇ m can preferably be used to increase the freedom from tears.
  • the ratio of grain size to mesh or pore size should be 1 1000 to 50 1000
  • the composite material according to the invention can preferably have a thickness of 5 to 1000 ⁇ m, particularly preferably 50 to 150 ⁇ m.
  • the suspension of sol and compounds to be suspended preferably has a ratio of sol to compounds to be suspended of 0.1 100 to 100 0.1, preferably from 0.1 10 to 10 0.1 parts by weight
  • the suspension present on or in or on and in the carrier can be solidified by heating the composite to 50 to 1000 ° C.
  • the composite is exposed to a temperature of 50 to 100 ° C. for 10 minutes to 5 hours
  • the composite is exposed to a temperature of 100 to 800 ° C for 1 second to 10 minutes
  • the composite can be heated by means of heated air, hot air, infrared radiation, microwave radiation or electrically generated heat.
  • the support can be connected to a power source via at least two contacts. Depending on the strength of the power source, the amount of voltage emitted and the inherent resistance of the electrically conductive support, it heats up when the power is on and the suspension present in and on the carrier can thereby be solidified
  • the suspension can be solidified by placing the suspension on or in or else on and in a preheated carrier and thus solidifying it immediately after application
  • At least one carrier can be unrolled from a roll, at a speed of 1 m / h to 1 m / s, at least one apparatus which applies the suspension to or in or on and in brings the carrier and at least one further apparatus which enables the suspension to solidify on or in or on and in the carrier by heating, and the composite material thus produced is rolled up on a second roll.
  • at least one apparatus which applies the suspension to or in or on and in brings the carrier and at least one further apparatus which enables the suspension to solidify on or in or on and in the carrier by heating, and the composite material thus produced is rolled up on a second roll.
  • a ceramic or inorganic layer is applied to a carrier, which can be a composite material or a composite material produced by the method according to the invention.
  • a carrier which can be a composite material or a composite material produced by the method according to the invention.
  • This can be done, for example, by adding a green ( unsintered) ceramic layer or an inorganic layer, for example on an auxiliary film, is laminated onto the support or that the composite can be treated with a further suspension as described above.
  • This composite can be solidified by heating, for example by infrared radiation or an oven become
  • the green ceramic layer used preferably has nanocrystalline powder of at least one semimetal or metal oxide, such as aluminum oxide, titanium dioxide or zirconium dioxide.
  • the green layer can also have an organic binder
  • the green layer preferably has nanocrystalline powder with a grain size of 1 to 1000 nm. If nanocrystalline powder with grain sizes of 1 to 10 nm is used, the composite material according to the invention to which an additional ceramic layer has been applied has a material permeability for ponds with a size. which corresponds to the grain size of the powder used. If nanocrystalline powder with a size greater than 10 nm is used, the ceramic layer becomes permeable for particles that are half the size of the particles of the nanocrystalline powder used
  • a composite material according to the invention is obtained which has a pore gradient.
  • carriers whose pore or mesh size are used to produce composite materials with a specific pore size is not suitable for the production of a gas filter or composite material with the required pore size. This can be the case, for example, if a gas filter or composite material with a pore size of 0.25 ⁇ m is to be manufactured using a carrier with a mesh size of over 300 ⁇ m
  • a gas filter or composite material it may be advantageous to first bring at least one suspension onto the carrier that is suitable for treating carriers with a mesh size of 300 ⁇ m, and to solidify this suspension after application
  • Composite material can now be used as a carrier with a smaller mesh or pore size.
  • a further suspension can be applied to this carrier, which, for example, has a compound with a grain size of 0.5 ⁇ m
  • the insensitivity to cracks in composite materials with large mesh or pore sizes can also be improved by applying suspensions to the support which have at least two suspended compounds suspending compounds are used which have a grain size ratio of 1 1 to 1 10, particularly preferably from 1 1.5 to 1 2.5.
  • the weight fraction of the grain size fraction with the smaller grain size should have a fraction of at most 50%, preferably 20% and entirely particularly preferably not exceeding 10% of the total weight of the grain size fractions used
  • the composite material according to the invention can be bendable
  • the gas filter or the composite material according to the invention can also be produced in that a carrier, which can be a composite material or another suitable carrier material, for example, on a second carrier, which is made of the same material as the first carrier or a different material or from two Supports of different material permeability or porosity can be placed, a spacer, a drainage material or another material suitable for draining off substances, for example a fabric composite, can be inserted between the two support materials.
  • the edges of the two supports are made, for example, by soldering, welding or Adhesive bonded to one another Adhesive bonding can be carried out using commercially available adhesives or adhesive tape.
  • the suspension can be applied to the carrier composite prepared in this way in the manner described above
  • the superimposed carriers between which at least one spacer, drainage material or the like can be arranged, can be rolled up before or after, preferably after the edges of the carriers have been connected, by using thick or thin adhesive tape to connect the edges the carrier can influence the distance between two superimposed carrier composites.
  • a suspension as described above for example by dipping into a suspension, can be applied to such coiled carrier composites. With the aid of compressed air, the carrier composite can be freed of excess suspension after dipping the suspension applied to the carrier composite can be solidified as described above.
  • a gas filter or composite material produced in this way can be used as a gas filter in a winding module
  • the carrier assembly mentioned can also be produced by unrolling two carriers from each roll and, if provided, at least one spacer, and then laying them on top of one another.
  • the edges of the carriers can again be joined by soldering, welding , Gluing or by other suitable methods for connecting flat bodies, the suspension can then be applied to the support assembly thus produced. This can be done, for example, by spraying or brushing the support assembly with the suspension or by guiding the support assembly through a tub in which the suspension is present.
  • the applied suspension is solidified by one of the abovementioned methods.
  • the composite material produced in this way can be wound up on a roll.
  • a material described in this way can be applied by repeated application and solidification of a further suspension a further inorganic layer can be applied and / or introduced.
  • the use of different suspensions allows the material properties to be adjusted as desired or depending on the intended use. Not only can other suspensions be applied to this composite material, but also unsintered ceramic and / or inorganic layers, which can be obtained by lamination as described above.
  • the described embodiment of the method according to the invention can be operated continuously or discontinuously, preferably continuously.
  • a composite material produced in this way can be used as a gas filter in a flat module
  • the carrier in the gas filter or composite material can, depending on the carrier material used, be removed again, so that a ceramic material is formed which no longer has any carrier material. If a carrier material, for example a natural material, such as a cotton fleece, is used, this can be done in a suitable manner Reactor can be removed from the composite material by oxidation If a metal, such as iron, has been used as the carrier material, this carrier can be removed from the composite material by treating the composite material with acids, preferably with concentrated hydrochloric acid. If the composite material also consists of zeolite, see above flat zeolite moldings can be produced
  • the dried and solidified gas filter or composite material can contain at least one metal compound, preferably one containing a metal salt such as RhCl 3 Solution can be treated
  • the treatment can consist, for example, in that the solution containing a metal compound is sprayed, sprayed, painted or rolled onto the composite material, or, for example, by immersing the composite material in a solution containing a metal compound.
  • the gas filter treated in this way or Composite material is dried by heating. The heating can take place as indicated above.
  • the metal compound which is present in and on or in or on or on the composite material after the solution has been applied and dried is reduced to the metal
  • a metal compound present in and / or on the composite material may be reduced to a metal using a reducing agent, preferably a borohydride, very particularly preferably using NaBEt 3 H, LiBEt 3 H, NaBMe 3 H or KBPr 3 H
  • Catalytically active metals can also be applied in and / or on the gas filter or composite material in that a composite material without a catalytically active component is used as an electrode for the electrolysis of a solution containing noble metal salts. It is necessary for the composite material as an inorganic component to contain at least TiO 2 and has at least one partially electrically conductive support. By applying a voltage of, for example, 2 to 3 volts, the composite material becomes electrically conductive due to the formation of titanium suboxide, which is electrically conductive. The electrolysis separates into and / or on the composite material or gas filter catalytically active precious metal, preferably in the finest particles In this way, gas filters can be produced which have metals and / or noble metals as catalytic components
  • gas filter or composite material according to the invention as a carrier for producing a gas filter according to the invention
  • At least one permeable composite material is inserted into a container having at least two openings, preferably rolled or folded
  • the composite is preferably fastened in the container, preferably by welding, soldering or gluing, in such a way that a gas flowing through the filter has to pass through the composite at least once.
  • the carrier in the composite of the gas filter is preferably connected to at least one power supply
  • the gas filter according to the invention can be used for cleaning gases, in particular exhaust gases or draft gases, and very particularly preferably gases containing at least one solid
  • the gas filters according to the invention can preferably be used for cleaning power plant exhaust gases or for cleaning the exhaust gases of engines powered by internal combustion engines
  • Means of transportation are used very particularly preferably, the gas filter according to the invention for cleaning the exhaust gases from diesel engines Means of transportation used
  • a suspension consisting of 25 g of zirconium isopropylate was hydrolyzed with 20 g of water.
  • the resulting precipitate was then treated with about 40 g of 25% nitric acid and after the precipitate had been completely dissolved, 60 g of aluminum oxide (A16SG from Alcoa) were added Suspension was stirred until all agglomerates had completely dissolved and applied in a thickness of 60 ⁇ m to a square mesh fabric made of stainless steel with a mesh size of 70 ⁇ m.
  • This composite was exposed to air at 450 ° C. for 3 seconds, and was thus dried and solidified
  • the composite material obtained in this way was used for gas filtration.
  • the present composite material, installed in a gas filter, is suitable for the filtration of exhaust gases from diesel engines, since solid particles of a size of 0.25 ⁇ m or more are selectively retained
  • the filtered solid particles with a size larger than 0.25 ⁇ m clog them gradually when the filter is used.
  • the filter or the composite material can be heated so that thermally destructible particles can be removed from the filter by oxidation reactions
  • a Pt / Rh catalyst is installed on and in a composite material produced and described as in Example 1.
  • a suspension is added to and in the composite material as a carrier, which is a zirconium oxide sol which is obtained by hydrolyzing 25 g Zirconium isopropylate with 20 g of water, then treating the resulting precipitate with 40 g of a 25% nitric acid, was prepared and contained the Pt / Rh catalyst to 1%, applied. After the suspension had solidified by heating the composite at 450 ° C. for 3 seconds hot air, a composite material was obtained which is ideal for use as or in a gas filter
  • This gas filter is also ideal for the filtration of gases that contain solid particles.
  • the filtered solid particles with a size of large 0.25 ⁇ m clog up gradually when the filter is used.
  • the filter has a suitable process temperature at which oxidatively decomposable solids can be catalytically destroyed by oxidation reactions due to the presence of the Pt / Rh catalyst, the solids filtered out are permanently destroyed by oxidation and there is a considerably lower blockage of the gas filter in this embodiment
  • the gas filter according to the invention does not have to continually use energy to regenerate the filter, but it is sufficient if the gas filter is heated up at least once in the start-up or run-in phase. Once the reaction in and on the filter has started, it delivers when the filter is destroyed Solid particles released energy the high temperatures necessary for the regeneration of the filter

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Abstract

Beansprucht wird ein Gasfilter, ein Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters und die Verwendung des Gasfilters. Die Filtration von Gasen, insbesondere von Gasen die mit Feststoffen verunreinigt sind, wie z.B. Autoabgase ist schwierig, da die ausgefilterten Feststoffe den Filter mit der Zeit verstopfen. Der erfindungsgemäße Gasfilter kann über längere Zeiträume eingesetzt werden, da er regenerierbar ist. Die erfindungsgemäße Verbesserung gegenüber herkömmlichen Gasfiltern besteht darin, daß der Filter einen Verbundwerkstoff aufweist, der auf einfache Weise, durch Anlegen einer Spannung an das elektrisch leitende Trägermaterial des Verbundwerkstoffes, aufgeheizt werden kann, und thermisch zersetzbare Substanzen, die den Filter blockieren können, zersetzt werden können. Der erfindungsgemäße Filter kann überall dort eingesetzt werden, wo Gase, die mit thermisch zersetzbaren Feststoffen verunreinigt sind, gereinigt werden müssen.

Description

Gasfilter, Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters und Verwendung dieses Gasfilters
Beansprucht wird ein Gasfilter, ein Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters und eine Verwendung dieses Gasfilters
Bekannterweise stellt die Verschmutzung der Luft ein großes Problem in vielen Teilen der Erde dar Die Verschmutzung kann je nach Zusammensetzung zu gesundheitlichen Problemen bei der Bevölkerung führen Des weiteren entsteht durch die Luftverschmutzung ein nicht unerheblicher volkswirtschaftlicher Schaden Bei der Luftverschmutzung kann es sich zum einen um Gase oder in der Luft feinst verteilte Flüssigkeiten aber auch um kleinste in der Luft vorhandene Feststoffpartikel handeln Zu den Feststoffpartikeln die in der Luft vorhanden sein können und die als krebserzeugend eingestuft wurden und werden gehört Ruß, insbesondere Ruß, der durch die Abgase von Dieselfahrzeugen in die Luft gelangt
In vielen Nationen wurden Vorschriften erlassen, die den maximal zulassigen Ausstoß an Ruß aus Kraftfahrzeugen regeln sollen
Zur Behandlung von Feststoffen enthaltenden Gasen sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden
In US 4872889 und US 4948403 werden keramische Filtersysteme beansprucht, die in der Lage sind Ruß- oder Feststoffpartikel aus den Abgasen von mit Dieselmotoren betriebenen Fahrzeugen zu filtern
Problematisch bei diesen Verfahren bzw Vorrichtungen ist, daß die Feststoffpartikel den Filter relativ schnell zusetzen und die Filter somit in kurzen Abstanden ausgewechselt oder regeneriert werden müssen
Zur Regenerierung von zugesetzten Filtern sind Verfahren vorgeschlagen worden, die in Fahrzeugen durch zusatzliches Verbrennen von Treibstoff Feststoffe, die die Filterporen zusetzen, verbrennen Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß das Regenerieren zu einem höheren Treibstof verbrauch fuhrt Außerdem ist die Tiefenwirkung dieser Methode nur gering, so daß Verstopfungen, die durch Partikel in dem Filter ausgelost werden nicht behoben werden können
In neuerer Zeit sind Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden, die den Filter durch Erhitzen auf 600 °C von ausgefilterten Feststoffen reinigen
Nach DE 3800723 werden zum Aufheizen des Filters zusatzliche Heizdrahte verwendet
EP 0275372 verwendet zu Aufheizen des Filters Heizelemente, die aus Draht, Streckmetall oder perforierten Folien bestehen
GB 2193656 lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei welcher Drahte verwendet werden, zwischen welchen ein Strom fließt, wenn sich eine Strombrucke aus abgeschiedenem Ruß bildet
US 5202548 beschreibt einen Filter der, da er mit elektrisch leitfahigen Wabenstrukturen ausgerüstet ist, durch Anlegen einer Spannung ausgeheizt werden kann US 5246672 lehrt eine Verwendung von Drahtgeweben und US 5254840 lehrt die Verwendung einer Kombination aus metallischen und keramischen Waben
Die in den genannten Verfahren bzw Vorrichtungen verwendeten Filtermaterialien haben relativ kleine Oberflachen und damit entweder eine geringe Filterwirkung oder bei Erhöhung der Filterwirkung durch Verkleinerung der Poren einen geringen Gasdurchtritt Ist die Oberflache, durch Verwendung poröser Materialien, groß, so setzen sich die Poren sehr schnell zu Zur Filterung größerer Gasmengen ist der Einsatz großer relativ unhandlicher Gasfilter notwendig, was die Einsatzmoglichkeit solcher Gasfilter begrenzt
Der vorliegenden Erfindung egt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters zu finden, der trotz kleiner Bauform in der Lage ist große Gasmengen zu filtrieren und welcher zudem auf einfache Weise regeneriert werden kann
Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein Gasfilter der einen stoffdurchlassigen Verbundwerkstoff der einen Verbundwerkstoff auf Basis zumindest eines durchbrochenen und stoffdurchlassigen Tragers, der auf zumindest einer Seite des Tragers und im Inneren des Tragers zumindest eine anorganische Komponente aufweist, die im wesentlichen zumindest eine Verbindung aus einem Metall, einem Halbmetall oder einem Mischmetall mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweist, in der Lage ist bei kleiner Baugroße große Gasmengen zu filtrieren und auf einfache Weise regeneriert werden kann
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein regenerierbarer Gasfilter zur Filterung von Gasen, der einen Verbundwerkstoff auf Basis zumindest eines durchbrochenen und stoffdurchlassigen Tragers, der auf zumindest einer Seite des Tragers und im Inneren des Tragers zumindest eine anorganische Komponente aufweist, die im wesentlichen zumindest eine Verbindung aus einem Metall, einem Halbmetall oder einem Mischmetall mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweist
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein regenerierbarer Gasfilter, der einen Verbundwerkstoff aufweist, der durch Aufbringen einer Suspension, die zumindest eine, eine Verbindung zumindest eines Metalls, eines Halbmetalls oder eines Mischmetalls mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweisende, anorganische Komponente und ein Sol aufweist, auf eine durchbrochenen und stoffdurchlassigen Trager, und durch anschließendes, zumindest einmaliges Erwarmen, bei welchem die zumindest eine anorganische Komponente aufweisende Suspension auf oder im oder auf und im Trager verfestigt wird, erhaltlich ist
Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters gemäß einem der /Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, ein stoffdurchlassiger Verbundwerkstoff dadurch hergestellt wird, daß in und auf zumindest einen durchbrochenen und stoffdurchlassigen Trager, zumindest eine Suspension gebracht wird, die zumindest eine anorganische Komponente aus zumindest einer Verbindung zumindest eines Metalls, eines Halbmetalls oder eines Mischmetalls mit zumindest einem der Elemente der 3 bis 7 Hauptgruppe und ein Sol aufweist und durch anschließendes, zumindest einmaliges Erwarmen die Suspension auf oder im oder auf und im Tragermaterial verfestigt wird
Ebenfalls ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Gasfilters gemäß den Ansprüche 1 bis 40, zur Reinigung von Ab- oder Zugasen
Unter stoffdurchlassig wird im Rahmen der vorliegenden Verbindung verstanden, daß Materialien, die diese Eigenschaft aufweisen, durchlassig für zumindest ein Gas, eine Flüssigkeit oder einen Feststoff sind Die Durchlässigkeit ist abhangig von der Große der Poren, Maschen oder Locher die diese Materialien aufweisen
Der erfindungsgemaße Gasfilter kann zur Filtration jeglicher Ab- und Zugase eingesetzt werden, die z B von Feststoffpartikeln gereinigt werden sollen Die zu filtrierenden Gase können auch Flussigkeitsdampf oder Flussigkeitspartikel aufweisen Der Vorteil des erfindungsgemaßen Gasfilters liegt darin, daß durch die Verwendung eines elektrisch leitfahigen Tragermaterials im Verbundwerkstoff, dieser auf einfache Weise, durch Anlegen einer Spannung ausgeheizt werden kann und somit regeneriert werden kann Weist der Verbundwerkstoff katalytisch aktive Materialien auf, so muß dieses Aufheizen nur einmal geschehen, wenn durch die katalytisch aktiven Materialien die Zersetzung der thermisch zersetzbaren Flussigkeitspartikel oder Feststoffpartikel bei genügend warmen Filter katalysiert wird und somit laufend geschieht Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, daß durch den Filter eine fast gleichbleibende Gasmenge durchtreten kann, da die Verstopfung des Filters, durch nicht thermisch zersetzbare Stoffe, nur sehr langsam zunimmt
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemaßen Gasfilters besteht darin, daß der erfindungsgemaße Verbundwerkstoff bzw Gasfilter, dadurch daß er biegbar ist, gerollt oder gefaltet werden kann, und somit die filteraktive Oberflache des Filters auf kleinem Raum sehr groß sein kann
Der erfindungsgemaße Gasfilter wird im folgenden beispielhaft beschrieben ohne darauf beschrankt zu sein
Der erfindungsgemaße regenerierbare Gasfilter zur Filterung von Gasen, weist zumindest einen Verbundwerkstoff auf Basis zumindest eines durchbrochenen und stoffdurchlassigen Tragers, der auf zumindest einer Oberfläche des Tragers und im Inneren des Tragers zumindest eine anorganische Komponente aufweist, die im wesentlichen zumindest eine Verbindung aus einem Metall, einem Halbmetall oder einem Mischmetall mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweist, auf Unter dem Inneren eines Tragers werden in der vorliegenden Erfindung z B Hohlräume oder Poren in einem Trager verstanden Erfindungsgemaß weist der regenerierbare Gasfilter einen Verbundwerkstoff auf, der durch Aufbringen einer Suspension, die zumindest eine, eine Verbindung zumindest eines Metalls, eines Halbmetalls oder eines Mischmetalls mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweisende, anorganische Komponente und ein Sol aufweist, auf einen durchbrochenen und stoffdurchlassigen Trager, und durch zumindest einmaliges Erwarmen, bei welchem die zumindest eine anorganische Komponente aufweisende Suspension auf oder im oder aber auf und im Trager verfestigt wird, erhalten wird
Erfindungsgemaß kann der Verbundwerkstoff bzw Gasfilter für Gase, Feststoffe oder Flüssigkeiten durchlassig sein, insbesondere für Teilchen mit einer Große von 0,5 nm bis 10 μm
Im Verbundwerkstoff des Gasfilters kann vorzugsweise ein Trager, der Zwischenräume mit einer Große von 50 bis 500 μm aufweist, vorhanden sein Dieser Trager kann verwobene oder verfilzte Fasern, Streckmetall oder Sintermetall aufweisen Der Trager weist vorzugsweise zumindest ein zumindest teilweise elektrisch leitendes Material auf
Die Zwischenräume können Poren, Maschen, Locher, Kristallgitterzwischenraume oder Hohlräume sein Der Trager kann zumindest ein Material, ausgewählt aus Kohlenstoff, Metallen, Legierungen, Glas, Keramiken, Mineralien, Kunststoffen, amorphen Substanzen, Naturprodukten, Verbundstofifen oder aus zumindest einer Kombination dieser Materialien, aufweisen Die Trager, welche die vorgenannten Materialien aufweisen können, können durch eine chemische, thermische oder einer mechanischen Behandlungsmethode oder einer Kombination der Behandlungsmethoden modifiziert worden sein Vorzugsweise weist der Verbundwerkstoff einen Trager, der zumindest ein Metall, eine Naturfaser oder einen Kunststoff aufweist, auf, der nach zumindest einer mechanischen Verformungstechnik bzw Behandlungsmethode, wie z B Ziehen, Stauchen, Walken, Walzen, Recken oder Schmieden modifiziert wurde Ganz besonders bevorzugt weist der Verbundwerkstoff zumindest einen Trager, der zumindest verwobene, verklebte, verfilzte oder keramisch gebundene Fasern, oder zumindest gesinterte oder verklebte Formkorper, Kugeln oder Partikel aufweist, auf In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann ein perforierter Trager verwendet werden Stoffdurchlassige Trager können auch solche sein, die durch Laserbehandlung oder Ionenstrahlbehandlung stoffdurchlassig werden oder gemacht worden sind Es kann vorteilhaft sein, wenn der Trager Fasern aus zumindest einem Material, ausgewählt aus Kohlenstoff, Metallen, Legierungen, Keramiken, Glas, Mineralien, Kunststoffen, amorphen Substanzen, Verbundstoffen und Naturprodukten oder Fasern aus zumindest einer Kombination dieser Materialien, wie z B Asbest, Glasfasern, Steinwollfasern, Kohlefasern, Metalldrahte, Stahldrahte, Polyamidfasern, Kokosfasern, beschichtete Fasern, aufweist Vorzugsweise werden Trager verwendet, die zumindest verwobene Fasern aus Metall oder Legierungen aufweisen Als Fasern aus Metall können auch Drahte dienen Ganz besonders bevorzugt weist der Verbundwerkstoff einen Trager auf, der zumindest ein Gewebe aus Stahl oder Edelstahl, wie z B aus Stahldrahten, Stahlfasern, Edelstahldrahten oder Edelstahlfasern durch Weben hergestellte Gewebe, aufweist, welche vorzugsweise eine Maschenweite von 5 bis 500 μm, besonders bevorzugt Maschenweiten von 50 bis 500μm und ganz besonders bevorzugt Maschenweiten von 70 bis 120 μm, aufweisen
Der Trager des Verbundwerkstoffes kann aber auch zumindest ein Streckmetall mit einer Porengroße von 5 bis 500 μm aufweisen Erfindungsgemaß kann der Trager aber auch zumindest ein korniges, gesintertes Metall, ein gesintertes Glas oder ein Metallvlies mit einer Porenweite von 0, 1 μm bis 500 μm, vorzugsweise von 3 bis 60 μm, aufweisen
Erfindungsgemaß weist der Verbundwerkstoff vorzugsweise einen Trager auf, der zumindest Aluminium, Silicium, Cobalt, Mangan, Zink, Vanadium, Molybdän, Indium, Blei, Wismuth, Silber, Gold, Nickel, Kupfer, Eisen, Titan, Platin, Edelstahl, Stahl, Messing, eine Legierung aus diesen Materialien oder ein mit Au, Ag, Pb, Ti, Ni, Cr, Pt, Pd, Rh, Ru und/oder Ti beschichtetes Material aufweist
Die im Verbundwerkstoff oder Gasfilter vorhandene anorganische Komponente kann zumindest eine Verbindung aus zumindest einem Metall, Halbmetall oder Mischmetall mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe des Periodensystems oder zumindest eine
Mischung dieser Verbindungen aufweisen Dabei können die Verbindungen der Metalle, Halbmetalle oder Mischmetalle zumindest Elemente der Nebengruppenelemente und der 3 bis 5 Hauptgruppe oder zumindest Elemente der Nebengruppenelemente oder der 3 bis 5 Hauptgruppe aufweisen, wobei diese Verbindungen eine Korngroße von 0,001 bis 25 μm aufweisen Vorzugsweise weist die anorganische Komponente zumindest eine Verbindung eines Elementes der 3 bis 8 Nebengruppe oder zumindest eines Elementes der 3 bis 5 Hauptgruppe mit zumindest einem der Elemente Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, Ge, Si, C, Ga, AI oder B oder zumindest eine Verbindung eines Elementes der 3 bis 8 Nebengruppe und zumindest eines Elementes der 3 bis 5 Hauptgruppe mit zumindest einem der Elemente Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, Ge, Si, C, Ga, AI oder B oder eine Mischung dieser Verbindungen auf Besonders bevorzugt weist die anorganische Komponente zumindest eine Verbindung zumindest eines der Elemente Sc, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, AI, Ga, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb, Sb oder Bi mit zumindest einem der Elemente Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, C, Si, Ge oder Ga, wie z B TiO2, Al2O3, SiO2, Zr02, Y2O3, BC, SiC, Fe3O4, SiN, SiP, Nitride, Sulfate, Phosphide, Silicide, Spinelle oder Yttriumaluminiumgranat, oder eines dieser vorgenannten Elemente selbst auf Die anorganische Komponente kann auch Alumosilicate, Aluminiumphospate, Zeolithe oder partiell ausgetauschte Zeolithe, wie z B ZSM-5, Na-ZSM- 5 oder Fe-ZSM-5 oder amorphe mikroporöse Mischoxide, die bis zu 20 % nicht hydrolisierbare organische Verbindungen enthalten können, wie z B Vanadinoxid- Siliziumoxid-Glas oder Aluminiumoxid-Siliciumoxid-Methylsiliciumsesquioxid-Glaser, aufweisen
Vorzugsweise liegt zumindest eine anorganische Komponente in einer Korngroßenfraktion mit einer Korngroße von 1 bis 250 nm oder mit einer Korngroße von 260 bis 10000 nm vor
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Verbundwerkstoff zumindest zwei Korngroßenfraktionen von zumindest einer anorganischen Komponente aufweist Das Korngroßenverhaltnis der Korngroßenfraktionen im Verbundwerkstoff betragt von 1 1 bis 1 10000, vorzugsweise von 1 1 bis 1 100 Besonders bevorzugt weist der Verbundwerkstoff zumindest eine Korngroßenfraktion mit einer durchschnittlichen Teilchengroße von 0,3 bis 3 μm auf
Das Mengenverhältnis der Korngroßenfraktionen im Verbundwerkstoff kann vorzugsweise von 0,01 zu 1 bis 1 zu 0,01 betragen Die Stoffdurchlassigkeit des Verbundwerkstoffes kann durch die Korngroße der verwendeten anorganischen Komponente auf Teilchen mit einer bestimmten maximalen Große begrenzt werden kann Es kann vorteilhaft sein wenn der Verbundwerkstoff Poren aufweist, die für Teilchen mit einer maximalen Große von 0,1 bis 10 μm, besonders bevorzugt mit einer maximalen Große von 0,2 bis 1,5 μm durchlassig sind
Die zumindest eine anorganische Komponente aufweisende Suspension, mit welcher der erfindungsgemaße Verbundwerkstoff erhalten werden kann, kann zumindest eine Flüssigkeit, ausgewählt aus Wasser, Alkohol und Saure oder eine Kombination dieser Flüssigkeiten aufweisen
In einer weiteren besonderen Ausfuhrungsart des erfindungsgemaßen Gasfilters weist der Verbundwerkstoff zumindest eine katalytisch aktive Komponente auf Die katalytisch aktive Komponente kann mit der anorganischen Komponente identisch sein Dies gilt insbesondere dann, wenn die anorganische Komponente an der Oberflache katalytisch aktive Zentren aufweist
Vorzugsweise weist der Verbundwerkstoff als katalytisch aktive Komponente zumindest ein anorganisches Material, zumindest ein Metall oder zumindest eine metallorganische Verbindung auf, an deren Oberflache sich katalytisch aktive Zentren befinden Besonders bevorzugt weist der Verbundwerkstoff als katalytische Komponente ein Zeolith, wie z B ZSM-5, Fe-ZSM-5, Silikalit oder ein amorphes mikroporöses Mischoxid wie sie z B in DE 195 45 042 und/oder DE 195 06 843 beschrieben werden, wie z B Vanadinoxid-Siliziumoxid- Glas oder Aluminiumoxid-Siliciumoxid-Methylsiliciumsesquioxid-Glaser, auf
Der Verbundwerkstoff kann als katalytisch aktive Komponente aber auch zumindest ein Oxid zumindest eines der Elemente Mo, Sn, Zn, V, Mn, Fe, Co, Ni, As, Sb, Pb, Bi, Ru, Re, Cr, W, Nb, Hf, La, Ce, Gd, Ga, In, TI, Ag, Cu, Li, K, Na, Be, Mg, Ca, Sr und Ba aufweisen
In einer besonderen Ausführungsform des stoffdurchlassigen Verbundwerkstoffes weist dieser als katalytisch aktive Komponente zumindest Titansuboxid auf Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, wenn der Verbundwerkstoff als katalytisch aktive Komponente zumindest ein Metallverbindung, ausgewählt aus den Verbindungen der Metalle Pt, Rh, Ru, Ir, Au, Ag, Os, Re, Cu, Ni, Pd und Co, oder zumindest ein Metall, ausgewählt aus den Metallen Pt, Rh, Ru, Ir, Au, Ag, Os, Re, Cu, Ni, Pd und Co, aufweist
Besonders bevorzugt können als katalytische Komponenten z B Edelmetalle, Edelmetallverbindungen oder mit Edelmetallpartikeln beschichtete Materialien verwendet werden Durch das Hinzufügen der katalytisch aktiven Komponente kann erreicht werden, daß der Filter nach einmaligem Aufheizen durch katalytische Zersetzung thermisch zersetzbarer Feststoffe oder Flüssigkeiten langsamer verstopft, da nur nicht thermisch zerstörbare Partikel den Filter verstopfen Durch diese besondere Ausführungsart kann die Standzeit des erfindungsgemaßen Filters erheblich verlängert werden
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Gasfilters bzw Verbundwerkstoffes kann dieser, ohne Zerstörung der im Inneren des Tragers und auf dem Trager verfestigten anorganischen Komponente, biegbar ausgeführt sein Vorzugsweise ist der erfindungsgemaße Verbundwerkstoff auf einen kleinsten Radius von bis zu 1 mm biegbar
Vorzugsweise weist der Gasfilter den Verbundwerkstoff gerollt oder gefaltet in einem geeigneten, zumindest einen Gaseintritt und zumindest einen Gasaustritt aufweisenden Behalter auf, wobei der Verbundwerkstoff so angeordnet ist, daß das zu filtrierende Gas nach dem Eintritt in den Gasfilter zumindest einmal durch den Verbundwerkstoff hindurchtreten muß, bevor es den Gasfilter über den Gasaustritt verlassen kann
In einer Ausfυhrungsvariante des erfindungsgemaßen Gasfilters kann der Gasfilter von aus einem filtrierten Gas ausgefilterten thermisch zersetzbaren oder sublimierbaren bzw verdampfbaren Feststoffen oder Flüssigkeiten, die die Poren des Verbundwerkstoffes verstopfen, wie z B Ruß oder Kohlenwasserstoffpartikel, durch Ausheizen des Gasfilters durch Anlegen einer Spannung an den Trager des Verbundwerkstoffes gereinigt werden Je nach gewähltem Tragermaterial, vorzugsweise einem Tragermaterial mit einem geringen elektrischen Widerstand, kann der Filter schon mit einer geringen Spannung, wie sie z B in Karftfahrzeugen üblich sind, wie z B 12 oder 24 V, aufgeheizt werden Es kann vorteilhaft sein, wenn am Gaseintritt und am Gasaustritt eine Mengen- oder Druckmessung vorhanden ist, mit der der Druck oder die Menge des in den Filter eintretenden und austretenden Gases gemessen wird und daß bei Erreichen einer voreingestellten Differenz der Meßwerte, die ein Maß für die Verstopfung des Verbundwerkstoffes darstellt, das Ausheizen des Gasfilters gestartet wird
Im folgenden wird das erfindungsgemaße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemaßen Gasfilters beschrieben, ohne darauf beschrankt zu sein
Der erfindungsgemaße Gasfilter kann dadurch hergestellt werden, daß ein stof durchlassiger Verbundwerkstoff dadurch hergestellt wird, daß in und/oder auf zumindest einen durchbrochenen und stoffdurchlassigen Trager, zumindest eine Suspension gebracht wird, die zumindest eine anorganische Komponente aus zumindest einer Verbindung zumindest eines Metalls, eines Halbmetalls oder eines Mischmetalls mit zumindest einem der Elemente der 3 bis 7 Hauptgruppe und ein Sol aufweist und durch anschließendes, zumindest einmaliges Erwarmen die Suspension auf oder im oder auf und im Tragermaterial verfestigt wird
Bei der Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, die Suspension auf und in oder aber auf oder in zumindest einen Trager durch Aufdrucken, Aufpressen, Einpressen Aufrollen, Aufrakeln, Aufstreichen, Tauchen, Spritzen oder Aufgießen zu bringen
Der durchbrochene und stoffdurchlassige Trager kann ein Material, ausgewählt aus Kohlenstoff, Metallen, Legierungen, Keramiken, Glas, Mineralien, Kunststoffen, amorphen Substanzen, Naturprodukten, Verbundstoffen oder aus zumindest einer Kombination dieser Materialien aufweisen Vorzugsweise wird als Trager ein Edelstahl- oder Stahlgewebe eingesetzt
Die verwendete Suspension, die zumindest eine anorganische Komponente und zumindest ein Metalloxidsol, zumindest ein Halbmetalloxidsol oder zumindest ein Mischmetalloxidsol oder eine Mischung dieser Sole aufweist, kann durch Suspendieren zumindest einer anorganischen
Komponente in zumindest einem dieser Sole hergestellt werden Es kann vorteilhaft sein, wenn die Suspension zumindest eine katalytisch aktive Komponente aufweist Die katalytisch aktive Komponente kann mit der anorganischen Komponente identisch sein
Die Sole werden durch Hydrolisieren zumindest einer Metallverbindung, zumindest einer Halbmetallverbindung oder zumindest einer Mischmetallverbindung mit einer Flüssigkeit, einem Gas oder einem Feststoff erhalten, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn als Flüssigkeit zur Hydrolyse der zu hydrolisierenden Verbindung Wasser, Alkohol oder eine Saure oder eine Kombination dieser Flüssigkeiten oder als Feststoff Eis bzw als Gas Wasserdampf eingesetzt wird Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die zu hydrolisierende Verbindung vor der Hydrolyse in zumindest einen Alkohol oder eine zumindest eine Saure oder eine Kombination dieser Flüssigkeiten gegeben wird Als zu hydrolisierende Verbindung wird vorzugsweise zumindest ein Metallnitrat, ein Metallchlorid, ein Metallcarbonat, eine Metallalkoholatverbindung oder zumindest eine Halbmetallalkoholatverbindung, besonders bevorzugt zumindest eine Metallalkoholatverbindung, ein Metallnitrat, ein Metallchlorid, ein Metallcarbonat oder zumindest eine Halbmetallalkoholatverbindung ausgewählt aus den Verbindungen der Elemente Ti, Zr, AI, Si, Sn, Ce und Y oder der Lanthanoiden und Actinoiden, wie z B Zirkonium-, Silizium- oder Titanalkoholatverbindungen, wie z B Titanisopropylat, Siliziumalkoholate, Zirkoniumalkoholate, oder ein Metallnitrat, wie z B Zirkoniumnitrat, hydrolisiert
Es kann vorteilhaft sein, die Hydrolyse der zu hydrolisierenden Verbindungen mit zumindest dem halben Molverhaltnis Wasser, Wasserdampf oder Eis, bezogen auf die hydrolisierbare Gruppe, der hydrolisierbaren Verbindung, durchzuführen
Die hydrolisierte Verbindung kann zum Peptisieren mit zumindest einer organischen oder anorganischen Saure, vorzugsweise mit einer 10 bis 60 %-igen organischen oder anorganischen Saure, besonders bevorzugt mit einer Mineralsaure, ausgewählt aus Schwefelsaure, Salzsaure, Perchlorsaure, Phosphorsaure und Salpetersaure oder einer Mischung dieser Sauren behandelt werden
Es können nicht nur Sole verwendet werden, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, sondern auch handelsübliche Sole, wie z B Titannitratsol, Zirkonnitratsol oder Silicasol Es kann vorteilhaft sein, wenn zumindest eine anorganische Komponente, welche eine Korngoße von 1 bis 10000 nm aufweist, in zumindest einem Sol suspendiert wird Vorzugsweise wird eine anorganische Komponente, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus Metallverbindungen, Halbmetallverbindungen, Mischmetallverbindungen und Metallmischverbindungen mit zumindest einem der Elemente der 3 bis 6 Hauptgruppe, oder zumindest eine Mischung dieser Verbindungen aufweist, suspendiert Besonders bevorzugt wird zumindest eine anorganische Komponente, die zumindest eine Verbindung aus den Oxiden der Nebengruppenelemente oder den Elementen der 3 bis 5 Hauptgruppe, vorzugsweise Oxide ausgewählt aus den Oxiden der Elemente Sc, Y, Ti, Zr, Nb, Ce, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, AI, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb und Bi, wie z B Y203, ZrO2, Fe2O3, Fe3O4, SiO2, A1203 aufweist, suspendiert
Vorzugsweise betragt der Massenanteil der suspendierten Komponente das 0, 1 bis 500-fache der eingesetzten hydrolisierten Verbindung
In einer besonderen Ausfuhrungsvariante kann als Sol vorzugsweise mineralsaures Titandioxidsol und/oder als anorganische Komponente Aluminiumoxid mit einer Korngroße von 0,3 bis 3 μm eingesetzt werden
Es kann vorteilhaft sein, wenn zumindest eine katalytisch aktive Komponente, wie z B ein Edelmetall oder eine Edelmetallverbindung, zum Sol gegeben wird und in den Gasfilter bzw den Verbundwerkstoff eingearbeitet wird
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest eine katalytisch aktive Komponente, welche eine Korngoße von 1 bis 10000 nm aufweist, in einem Sol suspendiert wird Vorzugsweise wird zumindest eine katalytisch aktive Komponente, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus Metallverbindungen, Halbmetallverbindungen, Mischmetallverbindungen und Metallmischverbindungen mit zumindest einem der Elemente der 3 bis 7 Hauptgruppe oder organische Verbindungen, oder zumindest eine Mischung dieser Verbindungen, aufweist, suspendiert Besonders bevorzugt wird zumindest eine katalytisch aktive Komponente, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus Alumosilicaten, Aluminiumphosphaten, Zeolithen oder partiell ausgetauschten Zeolithen, wie z B ZSM-5, Na-ZSM-5 oder Fe-ZSM-5 und amorphen mikroporösen Mischoxiden, die bis zu 20 % nicht hydrolisierbare organische Verbindungen enthalten können, wie z B Vanadinoxid-Siliziumoxid-Glas oder Aluminiumoxid-Siliciumoxid-Methylsiliciumsesquioxid-Glaser, aufweist, suspendiert
Vorzugsweise betragt der Massenanteil der suspendierten Komponenten das 0, 1 bis 500-fache der eingesetzten hydrolisierten Verbindung
Durch die geeignete Wahl der Korngroße der suspendierten Verbindungen in Abhängigkeit von der Große der Poren, Locher oder Zwischenräume des durchbrochenen stoffdurchlassigen Tragers, aber auch durch die Schichtdicke des erfindungsgemaßen Verbundwerkstoffes sowie das anteilige Verhältnis Sol-Losungsmittel-Metalloxid laßt sich die Rißfreiheit im erfindungsgemaßen Gasfilter oder im Verbundwerkstoff optimieren
Bei der Verwendung eines Maschengewebes mit einer Maschenweite von z B 100 μm können zur Erhöhung der Rißfreiheit vorzugsweise Suspensionen verwendet werden, die eine suspendierte Verbindung mit einer Korngroße von mindestens 0,7 μm aufweist Im allgemeinen sollte das Verhältnis Korngroße zu Maschen- bzw Porengroße von 1 1000 bis 50 1000 betragen Der erfindungsgemaße Verbundwerkstoff kann vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 1000 μm, besonders bevorzugt von 50 bis 150 μm, aufweisen Die Suspension aus Sol und zu suspendierenden Verbindungen weist vorzugsweise ein Verhältnis Sol zu zu suspendierenden Verbindungen von 0,1 100 bis 100 0,1, vorzugsweise von 0,1 10 bis 10 0,1 Gewichtsteilen auf
Erfindungsgemaß kann die auf oder im oder aber auf und im Trager vorhandenen Suspension durch Erwarmen des Verbundes auf 50 bis 1000 °C verfestigt werden In einer besonderen Ausfuhrungsvariante wird der Verbund für 10 min bis 5 Stunden einer Temperatur von 50 bis 100 °C ausgesetzt In einer weiteren besonderen Ausfuhrungsvariante wird der Verbund für 1 Sekunde bis 10 Minuten einer Temperatur von 100 bis 800 °C ausgesetzt
Das Erwarmen des Verbundes kann mittels erwärmter Luft, Heißluft, Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung oder elektrisch erzeugter Warme, erfolgen In einer besonderen Ausfuhrungsart des erfindungsgemaßen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das Erwarmen unter Nutzung des Tragermaterials als elektrische Widerstandheizung, erfolgt Zu diesem Zweck kann über zumindest zwei Kontakte der Trager an eine Stromquelle angeschlossen werden Je nach Starke der Stromquelle, Hohe der abgegebenen Spannung und Eigenwiderstand des elektrisch leitenden Tragers, heizt sich dieser bei eingeschaltetem Strom auf und die in und auf dem Trager vorhandene Suspension kann dadurch verfestigt werden
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsart des erfindungsgemaßen Verfahrens kann das Verfestigen der Suspension dadurch erreicht werden, daß die Suspension auf oder in oder aber auf und in einen vorgewärmten Trager gebracht wird und somit direkt nach dem Aufbringen verfestigt wird
In einer weiteren besonderen Ausfuhrungsart des erfindungsgemaßen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, daß zumindest ein Trager von einer Rolle abgerollt wird, mit einer Geschwindigkeit von 1 m/h bis 1 m/s zumindest eine Apparatur, welche die Suspension auf oder in oder auf und in den Trager bringt und zumindest eine weitere Apparatur, welche das zum Verfestigen der Suspension auf oder in oder auf und in dem Trager durch Erwarmen ermöglicht, durchlauft und der so hergestellte Verbundwerkstoff auf einer zweiten Rolle aufgerollt wird Auf diese Weise ist es möglich, den erfindungsgemaßen Gasfilter bzw den Verbundwerkstoff im DurchlaufVerfahren herzustellen
In einer weiteren besonderen Ausführungsart des erfindungsgemaßen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn auf einen Trager, der ein Verbundwerkstoff oder ein nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Verbundwerkstoff sein kann, eine keramische oder anorganische Schicht aufgebracht wird Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, daß eine grüne (ungesinterte) Keramikschicht oder eine anorganische Schicht, die z B auf einer Hilfsfolie vorliegt, auf den Trager auflaminiert wird oder daß der Verbundwerkstoff mit einer weiteren Suspension wie oben beschrieben behandelt werden kann Dieser Verbund kann durch Aufheizen, z B durch Infrarotstrahlung oder einen Ofen, verfestigt werden
Die verwendete grüne Keramikschicht weist vorzugsweise nanokristalhnes Pulver von zumindest einem Halbmetall- oder Metalloxid, wie z B Aluminiumoxid, Titandioxid oder Zirkoniumdioxid, auf Die grüne Schicht kann außerdem einen organischen Binder aufweisen Durch die Verwendung einer grünen Keramikschicht ist es auf einfache Weise möglich den erfindungsgemaßen Verbundwerkstoff mit einer zusatzlichen keramischen Schicht auszustatten, die je nach verwendeter Große des nanokristallinen Pulvers, die Stoffdurchlassigkeit des so hergestellten Verbundwerkstoffes auf kleinste Partikel begrenzt
Vorzugsweise weist die Grüne Schicht nanokristalhnes Pulver mit einer Korngroße von 1 bis 1000 nm auf Wird nanokristalhnes Pulver mit Korngroßen von 1 bis 10 nm eingesetzt, so weist der erfindungsgemaße Verbundwerkstoff auf den eine zusatzliche keramische Schicht aufgebracht wurde eine Stoffdurchlassigkeit für Teichen mit einer Große auf, die der Korngroße des verwendeten Pulvers entspricht Wird nanokristalhnes Pulver mit einer Große über 10 nm eingesetzt, so wird die keramische Schicht für Teilchen durchlassig, die halb so groß wie die Teilchen des eingesetzten nanokristallinen Pulvers sind
Durch das erfindungsgemaße Aufbringen zumindest einer weiteren anorganischen Schicht oder Keramikschicht erhalt man einen erfindungsgemaßen Verbundwerkstoff, der einen Porengradienten aufweist Zudem ist es durch mehrmaliges Aufbringen einer Schicht möglich, zur Herstellung von Verbundwerkstoffen mit einer bestimmten Porengroße auch solche Trager zu verwenden, deren Poren- bzw Maschenweite zur Herstellung eines Gasfilters oder Verbundwerkstoffes mit der geforderten Porengroße nicht geeignet ist Dies kann z B der Fall sein, wenn ein Gasfilter bzw Verbundwerkstoff mit einer Porengroße von 0,25 μm unter Verwendung eines Tragers mit einer Maschenweite von über 300 μm hergestellt werden soll Zum Erhalt eines solchen Gasfilters bzw Verbundwerkstoffes kann es vorteilhaft sein, auf den Trager zuerst zumindest eine Suspension zu bringen, die geeignet ist Trager mit einer Maschenweite von 300 μm zu behandeln, und diese Suspension nach dem Aufbringen zu verfestigen Der auf diese Weise erhaltene Verbundwerkstoff kann nun als Trager mit einer geringeren Maschen- bzw Porengroße eingesetzt werden Auf diesen Trager kann z B eine weitere Suspension aufgebracht werden, die z B eine Verbindung mit einer Korngroße von 0,5 μm aufweist
Die Rißunempfindlichkeit bei Verbundwerkstoffen mit großen Maschen- bzw Porenweiten kann auch dadurch verbessert werden, daß Suspensionen auf den Trager aufgebracht werden, die zumindest zwei suspendierte Verbindungen aufweisen Vorzugsweise werden zu suspendierende Verbindungen verwendet, die ein Korngroßenverhaltnis von 1 1 bis 1 10, besonders bevorzugt von 1 1,5 bis 1 2,5 aufweisen Der Gewichtsanteil von der Korngoßenfraktion mit der kleineren Korngroße sollte einen Anteil von höchstens 50 %, vorzugsweise von 20 % und ganz besonders bevorzugt von 10 %, an dem Gesamtgewicht der eingesetzten Korngroßenfraktionen nicht überschreiten
Trotzt des Aufbringens einer zusatzlichen Keramikschicht bzw anorganischen Schicht, die katalytisch aktive Komponenten enthalten kann, auf den Trager kann der erfindungsgemaße Verbundwerkstoff biegbar sein
Der erfindungsgemaße Gasfilter bzw der Verbundwerkstoff kann auch dadurch hergestellt werden, daß ein Trager, der z B ein Verbundwerkstoff oder ein anderes geeignetes Tragermaterial sein kann, auf einen zweiten Trager, der aus dem selben Material wie der erste Trager oder einem anderen Material oder aus zwei Tragern unterschiedlicher Stoffdurchlassigkeit bzw Porosität bestehen kann, gelegt wird Zwischen die beiden Tragermaterialien kann ein Spacer, ein Drainagematerial oder ein anderes zur Ableitung von Stoffen geeignetes Material, z B eine Gewebeverbund eingelegt werden Die Kanten der beiden Trager werden, z B durch Loten, Schweißen oder Kleben miteinander verbunden Das Kleben kann mit handelsüblichen Klebern oder Klebeband erfolgen Auf so vorbereiteten Tragerverbund kann die Suspension auf die oben beschriebenen Weisen aufgebracht werden
In einer besonders bevorzugten Ausführungsart können die aufeinander gelegten Trager, zwischen denen zumindest ein Spacer, ein Drainagematerial oder ahnliches angeordnet sein kann, vor oder nach, vorzugsweise nach dem Verbinden der Kanten der Trager, aufgerollt werden Durch verwenden dicker oder dunner Klebebander zum Verbinden der Kanten der Trager kann der Abstand zweier beim Aufrollen ubereinanderliegender Tragerverbunde beeinflußt werden Auf solche gewickelten Tragerverbunde kann eine wie oben beschriebene Suspension, z B durch Tauchen in eine Suspension, aufgebracht werden Mit Hilfe von Druckluft laßt sich nach dem Tauchen der Tragerverbund von überschüssiger Suspension befreien Die auf den Tragerverbund aufgebrachte Suspension laßt sich wie oben beschrieben verfestigen Ein so hergestellter Gasfilter bzw Verbundwerkstoff kann als Gasfilter in einem Wickelmodul verwendet werden In einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens kann der erwähnte Tragerverbund auch dadurch hergestellt werden, daß jeweils von einer Rolle zwei Trager und wenn vorgesehen zumindest ein Spacer abgerollt werden, und dann übereinander gelegt werden Das Verbinden der Kanten der Trager kann wiederum durch Loten, Schweißen, Kleben oder durch andere geeignete Verfahren zum Verbinden von flachen Korpern erfolgen Auf den so hergestellten Tragerverbund kann dann die Suspension aufgebracht werden Dies kann z B dadurch erfolgen, daß der Tragerverbund mit der Suspension besprüht oder bestrichen wird oder daß der Tragerverbund durch eine Wanne gefuhrt wird, in der die Suspension vorhanden ist Die Aufgebrachte Suspension wird nach einer der vorgenannten Methoden verfestigt Der so hergestellte Verbundwerkstoff kann auf eine Rolle aufgewickelt werden Auf einen so beschriebenen Werkstoff kann durch nochmaliges Aufbringen und Verfestigen einer weiteren Suspension einer weiteren anorganische Schicht auf- und/oder eingebracht werden Durch die Verwendung verschiedener Suspensionen lassen sich die Materialeigenschaften je nach Wunsch bzw je nach Verwendungszweck einstellen Es können auf diesen Verbundwerkstoff nicht nur weitere Suspensionen aufgebracht werden, sondern auch ungesinterte keramische und/oder anorganische Schichten, die durch Auflaminieren wie oben beschrieben erhaltlich sind Die beschriebene Ausfuhrungsart des erfindungsgemaßen Verfahrens kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, vorzugsweise kontinuierlich betrieben werden Ein so hergestellter Verbundwerkstoff kann als Gasfilter in einem Flachmodul verwendet werden
Der Trager im Gasfilter oder Verbundwerkstoff kann, je nach verwendetem Tragermaterial, wieder entfernt werden, so daß ein keramischer Werkstoff entsteht, der keinerlei Tragermaterial mehr aufweist Wird als Tragermaterial z B ein Naturstoff, wie z B ein Baumwollvlies verwendet, so kann dieses in einem geeigneten Reaktor durch Oxidation aus dem Verbundwerkstoff entfernt werden Ist als Tragermaterial ein Metall, wie z B Eisen verwendet worden, so kann dieser Trager durch Behandeln des Verbundwerkstoffes mit Sauren, vorzugsweise mit konzentrierter Salzsaure, aus dem Verbundwerkstoff herausgelost werden Bestand der Verbundwerkstoff außerdem aus Zeolith, so lassen sich flache Zeolith- Formkorper herstellen
Es kann vorteilhaft sein, den Verbundwerkstoff als Trager für die Herstellung eines erfindungsgemaßen Gasfilters bzw Verbundwerkstoffes zu verwenden
In einer besonderen Ausfuhrungsart des erfindungsgemaßen Verfahrens kann nach dem Verfestigen der Suspension oder keramischen oder anorganischen Schicht auf und/oder in dem Tragermaterial der getrocknete und verfestigte Gasfilter oder Verbundwerkstoff mit einer zumindest eine Metallverbindung, vorzugsweise einer ein Metallsalz, wie z B RhCl3, aufweisenden Losung behandelt werden Die Behandlung kann z B darin bestehen, daß die eine Metallverbindung aufweisende Losung auf den Verbundwerkstoff gesprüht, gespritzt, gestrichen oder gerollt wird, oder z B dadurch, daß der Verbundwerkstoff in eine eine Metallverbindung aufweisende Losung getaucht wird Der so behandelte Gasfilter oder Verbundwerkstoff wird durch Erwarmen getrocknet Das Erwarmen kann wie oben angegeben erfolgen Die Metallverbindung, welche nach dem Aufbringen und Trocknen der Losung im und am oder in oder am Verbundwerkstoff vorhanden ist, wird zum Metall reduziert
Es kann vorteilhaft sein, eine im und/oder auf dem Verbundwerkstoff vorhandene Metallverbindung mit einem Reduktionsmittel, vorzugsweise einem Borhydrid, ganz besonders bevorzugt mit NaBEt3H, LiBEt3H, NaBMe3H oder KBPr3H, zum Metall zu reduzieren
Ebenso kann es vorteilhaft sein, eine auf oder in oder aber auf und in dem Verbundwerkstoff vorhandene Metallverbindung, durch Verwendung des Verbundwerkstoffes als Elektrode in einer Elektrolyse zum Metall zu reduzieren
Katalytisch aktive Metalle können auch dadurch in und/oder auf den Gasfilter bzw Verbundwerkstoff aufgebracht werden, daß ein Verbundwerkstoff ohne katalytisch aktiver Komponente als Elektrode zur Elektrolyse einer edelmetallsalzhaltigen Losung verwendet wird Dabei ist es notwendig, daß der Verbundwerkstoff als eine anorganische Komponente zumindest TiO2 und zumindest einen teilweise elektrisch leitenden Trager aufweist Durch Anlegen einer Spannung von z B 2 bis 3 Volt wird der Verbundwerkstoff, dadurch daß sich Titansuboxid, welches elektrisch leitend ist, bildet, elektrisch leitend Durch die Elektrolyse scheidet sich in und/oder auf dem Verbundwerkstoff bzw Gasfilter katalytisch aktives Edelmetall, vorzugsweise in feinsten Partikeln, ab Auf diese Weise lassen sich Gasfilter herstellen, die Metalle und/oder Edelmetalle als katalytische Komponenten aufweisen
Es ist außerdem möglich, den erfindungsgemaßen Gasfilter bzw Verbundwerkstoff als Trager zur Herstellung eines erfindungsgemaßen Gasfilters zu verwenden
In einer besonderen Ausführungsvariante zur Herstellung des erfindungsgemaßen Gasfilters wird zumindest ein stoffdurchlassiger Verbundwerkstoff in einen zumindest zwei Offnungen aufweisenden Behalter, vorzugsweise gerollt oder gefaltet, eingefügt
Vorzugsweise wird der Verbundwerkstoff so im Behalter befestigt, vorzugsweise durch Schweißen, Loten oder Kleben, daß ein das Filter durchströmendes Gas zumindest einmal durch den Verbundwerkstoff hindurchtreten muß Der Trager in dem Verbundwerkstoff des Gasfilters ist vorzugsweise mit zumindest einer Stromzuführung verbunden
Es kann vorteilhaft sein, bevorzugte Ausfuhrungsarten des erfindungsgemaßen Verfahrens mit zumindest einer weiteren bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemaßen Verfahrens zu kombinieren Ebenso kann es vorteilhaft sein, bevorzugte Ausführungsarten des erfindungsgemaßen Gasfilters mit zumindest einer weiteren besonderen Ausführungsart oder - form des erfindungsgemaßen Gasfilters zu kombinieren Dem Fachmann erschließen sich mit Kenntnis der vorliegenden Erfindung weitere Ausfuhrungsarten des erfindungsgemaßen Verfahrens, des erfindungsgemaßen Gasfilters und/oder weitere Verwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemaße Verfahren bzw den erfindungsgemaßen Gasfilter
Der erfindungsgemaße Gasfilter kann zur Reinigung von Gasen, insbesondere von Abgasen oder Zugasen, und ganz besonders bevorzugt von zumindest einen Feststoff enthaltenden Gasen, verwendet werden
Vorzugsweise können die erfindungsgemaßen Gasfilter zur Reinigung von Kraftwerksabgasen oder zur Reinigung der Abgase von mit Verbrennungsmotoren angetriebenen
Fortbewegungsmitteln verwendet werden Ganz besonders bevorzugt wir der erfindungsgemaße Gasfilter zur Reinigung der Abgase von mit Dieselmotoren angetriebenen Fortbewegungsmitteln eingesetzt
Die folgenden Beispiele beschreiben das erfindungsgemaße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemaßen Gasfilters, ohne daß das Verfahren auf diese Beispiele beschrankt sein soll
Beispiel 1
Eine Suspension, bestehend aus 25 g Zirkoniumisopropylat wurde mit 20 g Wasser hydrolisiert Der entstehende Niederschlag wurde anschließend mit ca 40 g einer 25 %-igen Salpetersaure behandelt und nachdem der Niederschlag vollständig gelost wurde, wurden 60 g Aluminiumoxid (A16SG der Firma Alcoa) zugegeben Diese Suspension wurde bis zum vollständigen Auflosen aller Agglomerate gerührt und in einer Dicke von 60 μm auf ein Quadratmaschengewebe aus Edelstahl mit einer Maschenweite von 70 μm aufgebracht Dieser Verbund wurde einer 450 °C heißen Luft für 3 sec ausgesetzt und auf diese Weise getrocknet und verfestigt
Der so erhaltene Verbundwerkstoff wurde zur Gasfiltration eingesetzt Der vorliegende Verbundwerkstoff eignet sich, eingebaut in einen Gasfilter, zur Filtration von Abgasen aus Dieselmotoren, da Feststoffpartikel ab einer Große von 0,25 μm selektiv zurückgehalten werden
Die ausgefilterten Feststoffpartikel mit einer Große großer 0,25 μm verstopfen wahrend des Einsatzes des Filters diesen allmählich Durch Anlegen einer Spannung an den Trager des Verbundwerkstoffes kann der Filter bzw der Verbundwerkstoff aufgeheizt werden, so daß thermisch zerstörbare Partikel durch Oxidationsreaktionen aus dem Filter entfernt werden können
Beispiel 2
Auf und in einen wie in Beispiel 1 hergestellten und beschriebenen Verbundwerkstoff wird ein Pt/Rh-Katalysator eingebaut Dazu wird auf und in den Verbundwerkstoff als Trager eine Suspension, die ein Zirkonoxidsol, welches durch Hydrolisieren von 25 g Zirkoniumisopropylat mit 20 g Wasser, anschließendes Behandeln des entstandenen Niederschlags mit 40 g einer 25 %-igen Salpetersaure, hergestellt wurde und den Pt/Rh- Katalysator zu 1 % enthielt, aufgebracht Nach Verfestigen der Suspension durch 3 sekundenlanges Erwarmen des Verbundes mit 450 °C heißer Luft erhielt man einen Verbundwerkstoff, der ideal für den Einsatz als oder in einem Gasfilter geeignet ist
Auch dieser Gasfilter eignet sich hervorragend zur Filtration von Gasen, die Feststoffpartikel enthalten Die ausgefilterten Feststoffpartikel mit einer Große von großer 0,25 μm verstopfen wahrend des Einsatzes des Filters allmählich Durch Anlegen einer Spannung an den Trager des Verbundwerkstoffes kann der Filter bzw der Verbundwerkstoff aufgeheizt werden, so daß thermisch zerstörbare Partikel aus dem Filter entfernt werden können
Besitzt der Filter einmal eine geeignete Prozeßtemperatur, bei der oxidativ zersetzbare Feststoffe aufgrund des Vorhandenseins des Pt/Rh-Katalysators katalytisch durch Oxidationsreaktionen zerstört werden können, werden die ausfiltrierten Feststoffe dauernd durch Oxidation zerstört und es kommt zu einer erheblich geringeren Verstopfung des Gasfilters Bei dieser Ausführungsart des erfindungsgemaßen Gasfilters muß nicht laufend Energie zur Regeneration des Filters aufgewendet werden, sondern es reicht aus wenn der Gasfilter in der An- bzw Einlaufphase zumindest einmal aufgeheizt wird Ist die Reaktion im und am Filter erst einmal in Gang gekommen, so liefert die beim Zerstören der Feststoffpartikel freiwerdende Energie die für das Regenerieren des Filters notwendigen hohen Temperaturen

Claims

Patentansprüche:
1 Regenerierbarer Gasfilter zur Filterung Gasen, der einen Verbundwerkstoff auf Basis zumindest eines durchbrochenen und stoffdurchlassigen Tragers, der auf zumindest einer Seite des Tragers und im Inneren des Tragers zumindest eine anorganische Komponente aufweist, die im wesentlichen zumindest eine Verbindung aus einem Metall, einem Halbmetall oder einem Mischmetall mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweist, aufweist
2 Regenerierbarer Gasfilter, der einen Verbundwerkstoff aufweist, der durch Aufbringen einer Suspension, die zumindest eine eine Verbindung zumindest eines Metalls, eines Halbmetalls oder eines Mischmetalls mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweisende, anorganische Komponente und ein Sol aufweist, auf eine durchbrochenen und stoffdurchlassigen Trager und durch zumindest einmaliges Erwarmen, bei welchem die zumindest eine anorganische Komponente aufweisende
Suspension auf oder im oder auf und im Trager verfestigt wird, erhaltlich ist
3 Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff oder der Gasfilter für Gase, Feststoffe oder Flüssigkeiten durchlassig ist
4 Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durchbrochene und stoffdurchlassige Trager Zwischenräume mit einer Große von 0,02 bis 500 μm aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest ein Material, ausgewählt aus Kohlenstoff, Metallen, Legierungen, Glas, Keramiken, Mineralien, Kunststoffen, amorphen Substanzen, Naturprodukten, Verbundstoffen oder aus zumindest einer Kombination dieser Materialien, aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest verwobene, verfilzte oder keramisch gebundene Fasern oder zumindest gesinterte Kugeln oder Partikel aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest ein zumindest teilweise elektrisch leitendes Material aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager perforiert ist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der stoffdurchlassige Trager durch Laserbehandlung oder Ionenstrahlbehandlung stoffdurchlassig gemacht wurde
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager Fasern aus zumindest einem Material, ausgewählt aus Kohlenstoff, Metallen, Legierungen, Keramiken, Glas, Kunststoffen, Verbundstoffen, Mineralien,
Naturprodukten und amorphen Substanzen oder Fasern aus zumindest einer Kombination dieser Materialien, aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager verwobene Fasern aus Metall oder Legierungen aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest ein Gewebe aus Stahl aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest ein Gewebe mit einer Maschenweite von 5 bis 500 μm aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest ein Streckmetall mit einer Maschenweite von 5 bis 500 μm aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager ein gesintertes Metall, ein Sinterglas oder ein Metallvlies mit einer Porenweite von 0, 1 bis 500 μm aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest Aluminium, Silicium, Cobalt, Mangan, Zink, Vanadium, Molybdän, Indium, Blei, Wismuth, Silber, Gold, Nickel, Kupfer, Eisen, Titan, Platin, Edelstahl, Stahl oder Messing oder eine Legierung aus diesen Materialien oder ein mit Au, Ag, Pb, Ti, Ni, Cr, Pt, Pd, Rh, Ru und/oder Ti beschichtetes Material aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die aus zumindest einer Verbindung aus zumindest einem Metall,
Halbmetall oder Mischmetall mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe oder zumindest einer Mischung dieser Verbindungen bestehende anorganische Komponente zumindest eine Verbindung der Nebengruppenelemente und der 3 bis 7 Hauptgruppe oder zumindest ein Verbindung der Nebengruppenelemente und zumindest eine Verbindung der 3 bis 7 Hauptgruppe aufweist, wobei die Verbindungen eine Korngroße von 0,01 bis 25 μm aufweisen
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Verbindung aus zumindest einem Metall, zumindest einem Halbmetall oder zumindest einem Mischmetall mit zumindest einem Element der 3 bis 7 Hauptgruppe oder einer
Mischungen dieser Verbindungen aufweisende anorganische Komponente, zumindest eine Verbindung eines Elementes der 3 bis 8 Nebengruppe oder zumindest eines Elementes der 3 bis 5 Hauptgruppe mit zumindest einem der Elemente Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, Ge, Si, C, Ga, AI oder B oder zumindest eine Verbindung eines Elementes der 3 bis 8 Nebengruppe und zumindest eines Elementes der 3 bis 5 Hauptgruppe mit zumindest einem der Elemente Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, Ge, Si, C, Ga, AI oder B oder eine Mischung dieser Verbindungen aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Komponente zumindest eine Verbindung zumindest eines der Elemente Sc,
Y, Ti, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, AI, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb, Sb oder Bi mit zumindest einem der Elemente Te, Se, S, O, Sb, As, P, N, C, oder Ga oder zumindest eines dieser Elemente aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Komponente Alumosilicate, Aluminiumphosphate, Zeolithe oder partiell ausgetauschte Zeolithe aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Komponente amorphe mikroporöse Mischoxide, die bis zu 20 % nicht hydrolisierbare organische Verbindungen enthalten können, aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Komponente zumindest Aluminiumoxid oder Titanoxid aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff zumindest zwei Korngroßenfraktionen von zumindest einer anorganischen Komponente aufweist
Gasfilter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngroßenfraktionen im Verbundwerkstoff ein Korngroßenverhaltnis von 1 1 bis 1 100 aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff ein Mengenverhältnis der Korngroßenfraktionen von 0,01 zu 1 bis 1 zu 0,01 aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff Korngroßenfraktionen mit einer durchschnittlichen Teilchengroße von 0,3 bis 3 μm aufweist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffdurchlassigkeit des Verbundwerkstoffes durch die Korngroße der verwendeten anorganischen Komponente auf Teilchen mit einer bestimmten maximalen Große begrenzt werden kann Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff Poren aufweist, die für Teilchen mit einer maximalen Große von 0, 1 bis 0,5 μm durchlassig sind
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff biegbar ist
Gasfilter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff auf einen Radius von bis zu 2 mm biegbar ist
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasfilter den Verbundwerkstoff gerollt in einem geeigneten, zumindest einen Gaseintritt und zumindest einen Gasaustritt aufweisenden Behalter aufweist, wobei der Verbundwerkstoff so angeordnet ist, daß das zu filtrierende Gas nach dem Eintritt in den Gasfilter zumindest einmal durch den Verbundwerkstoff hindurchtreten muß, bevor es den
Gasfilter über den Gasaustritt verlassen kann
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasfilter von aus einem filtrierten Gas ausgefilterten thermisch zersetzbaren Feststoffen oder Flüssigkeiten, die die Poren des Verbundwerkstoffes verstopfen, durch Ausheizen des Gasfilters durch Anlegen einer Spannung an den Trager des Verbundwerkstoffes gereinigt wird
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß am Gaseintritt und am Gasaustritt eine Mengen- oder Druckmessung vorhanden ist, mit der der Druck oder die Menge des in den Filter eintretenden und austretenden Gases gemessen wird und daß bei Erreichen einer voreingestellten Differenz der Meßwerte, die ein Maß für die Verstopfung des Verbundwerkstoffes darstellt, das Ausheizen des Gasfilters gestartet wird
Gasfilter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff zumindest eine katalytisch aktive Komponente aufweist Gasfilter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff als katalytisch aktive Komponente zumindest ein anorganisches Material, zumindest ein Metall oder zumindest eine metallorganische Verbindung aufweist, an deren Oberflache sich katalytisch aktive Zentren befinden
Gasfilter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff als katalytische Komponente ein Zeolith, Silikalit oder ein amorphes mikroporöses Mischoxid aufweist
Gasfilter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff als katalytisch aktive Komponente zumindest ein Oxid zumindest eines der Elemente Mo, Sn, Zn, V, Mn, Fe, Co, Ni, As, Sb, Pb, Bi, Ru, Re, Cr, W, Nb, Hf, La, Ce, Gd, Ga, In, TI, Ag, Cu, Li, K, Na, Be, Mg, Ca, Sr und Ba aufweist
Gasfilter nach spruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff als katalytisch aktive Komponente zumindest Titansuboxid aufweist
Gasfilter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff als katalytisch aktive Komponente zumindest ein Metallverbindung, ausgewählt aus den Verbindungen der Metalle Pt, Rh, Ru, Ir, Au, Ag, Os, Re, Cu, Ni, Pd und Co, aufweist
Gasfilter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff als katalytisch aktive Komponente zumindest ein Metall, ausgewählt aus den Metallen Pt, Rh, Ru, Ce, Ir, Au, Ag, Os, Re, Cu, Ni, Pd und Co, aufweist
Verfahren zur Herstellung eines Gasfilters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß ein stoffdurchlassiger Verbundwerkstoff dadurch hergestellt wird, daß in und auf zumindest einen durchbrochenen und stoffdurchlassigen Trager, zumindest eine Suspension gebracht wird, die zumindest eine anorganische Komponente aus zumindest einer Verbindung zumindest eines Metalls, eines Halbmetalls oder eines
Mischmetalls mit zumindest einem der Elemente der 3 bis 7 Hauptgruppe und ein Sol aufweist und durch anschließendes, zumindest einmaliges Erwarmen die Suspension auf oder im oder auf und im Tragermaterial verfestigt wird
Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension auf und in oder aber auf oder in den Trager durch Aufdrucken, Aufpressen, Einpressen Aufrollen, Aufrakeln, Aufstreichen, Tauchen, Spritzen oder Aufgießen gebracht wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchbrochener und stoffdurchlassiger Trager aus einem ein Material, ausgewählt aus Kohlenstoff, Metallen, Mineralien, Keramiken, Verbundstoffen oder aus zumindest einer Kombination dieser Materialien, eingesetzt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager zumindest ein Material aufweist, welches zumindest teilweise elektrisch leitend ist
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß als Trager ein Edelstahlgewebe eingesetzt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension, die zumindest eine anorganische Komponente und zumindest ein
Metalloxidsol, zumindest ein Halbmetalloxidsol oder zumindest ein Mischmetalloxidsol oder eine Mischung dieser Sole aufweist durch Suspendieren zumindest einer anorganischen Komponente in zumindest einem dieser Sole hergestellt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension zumindest eine katalytisch aktive Komponente aufweist
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Sole durch Hydrolisieren zumindest einer Metallverbindung, einer Mischmetallverbindung oder zumindest einer Halbmetallverbindung mit einer Flüssigkeit, einem Gas oder einem Feststoff erhalten werden Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit, Gas oder Feststoff zur Hydrolyse der Metallverbindung Wasser, Wasserdampf, Eis, Alkohol oder eine Saure oder eine Kombination dieser Verbindungen eingesetzt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, daß die zu hydrolisierende Verbindung vor der Hydrolyse in Alkohol oder einer Saure oder eine Kombination dieser Flüssigkeiten gegeben wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Metallnitrat, ein Metallchlorid, ein Metallcarbonat, eine
Metallalkoholatverbindung oder zumindest eine Halbmetallalkoholatverbindung hydrolisiert wird
Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Metallalkoholatverbindung oder zumindest eine Halbmetallalkoholatverbindung ausgewählt aus den der Elemente Ti, Zr, AI, Si, Sn, Ce und Y oder ein Metallnitrat, ein Metallchlorid oder ein Metallcarbonat ausgewählt aus den Metallsalzen der Elemente Ti, Zr, AI, Si, Sn, Ce und Y hydrolisiert wird
Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß eine Titanalkoholatverbindung hydrolisiert wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolyse der zu hydrolisierenden Verbindungen mit zumindest dem halben Molverhaltnis Wasser, bezogen auf die hydrolisierbare Gruppe, der hydrolisierbaren
Verbindung, durchgeführt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrolisierte Verbindung mit zumindest einer organischen oder anorganischen Saure behandelt wird
Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die organische oder anorganische Saure eine Konzentration von 10 bis 60 % aufweist
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrolisierte Verbindung mit zumindest einer Mineralsaure, ausgewählt aus Salpetersaure, Schwefelsaure, Perchlorsaure und Salzsaure oder einer Kombination dieser
Sauren behandelt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß als
Sol ein mineralsaures Titandioxidsol eingesetzt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine anorganische Komponente, welche eine Korngoße von 1 bis 10000 nm aufweist, in einem Sol suspendiert wird
Verfahren nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß eine anorganische Komponente, die zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus Metallverbindungen, Halbmetallverbindungen, Mischmetallverbindungen und Metallmischverbindungen mit zumindest einem der Elemente der 3 bis 7 Hauptgruppe, oder zumindest eine Mischung dieser Verbindungen aufweist, suspendiert wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 59 oder 60, dadurch gekennzeichnet, daß eine anorganische Komponente, die zumindest eine Verbindung aus den Oxiden der Nebengruppenelemente oder den Elementen der 3 bis 5 Hauptgruppe aufweist, suspendiert wird
Verfahren nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxide aus den Oxiden der Elemente Sc, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, B, AI, In, TI, Si, Ge, Sn, Pb und Bi ausgewählt werden
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß als zumindest eine anorganische Komponente Aluminiumoxid mit einer Korngroße von 0,3 bis 3 μm eingesetzt wird Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbundwerkstoff zumindest eine katalytisch aktive Komponente eingearbeitet wird Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine katalytisch aktive Komponente, zum Sol gegeben wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine katalytisch aktive Komponente, welche eine Korngoße von 1 bis 10000 nm aufweist, in einem Sol suspendiert wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 65 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine katalytisch aktive Komponente, zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus Metallverbindungen, Halbmetallverbindungen, Mischmetallverbindungen und Metallmischverbindungen mit zumindest einem der Elemente der 3 bis 7 Hauptgruppe oder organische Verbindungen, oder zumindest eine Mischung dieser Verbindungen, aufweist
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 67, dadurch gekennzeichnet, daß als katalytische Komponente in den Verbundwerkstoff zumindest ein Edelmetall, eine Edelmetallverbindung oder ein Zeolith eingearbeitet wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 68, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine katalytisch aktive Komponente, zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus Zeolith, Silikalit oder amorphem Mischoxid, aufweist
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenanteil der suspendierten Komponenten dem 0, 1 bis 500-fachen der eingesetzten hydrolisierten Verbindung entspricht
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß die auf und im oder aber auf oder im Trager vorhandene Suspension durch zumindest einmaliges Erwarmen des Verbundes auf 50 bis 1000 °C verfestigt wird 72 Verfahren nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund für 10 min bis 5 Stunden einer Temperatur von 50 bis 100 °C ausgesetzt wird
73 Verfahren nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund für 1 Sekunde bis 10 Minuten einer Temperatur von 100 bis 800 °C ausgesetzt wird
74 Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 71 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwarmen mittels erwärmter Luft, Heißluft, Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung oder elektrischer erzeugter Warme, erfolgt
75 Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 71 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwarmen unter Nutzung des Tragermaterials als elektrische Widerstandheizung, erfolgt
76 Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 75, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfestigen der Suspension dadurch erreicht wird, daß die Suspension auf und in einen vorgewärmten Trager gebracht wird
77 Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 76, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Trager von einer Rolle abgerollt wird, mit einer Geschwindigkeit von 1 bis
50 m/h zumindest eine Apparatur, welche die Suspension auf oder in oder auf und in den Trager bringt und zumindest eine weitere Apparatur, welche das zum Verfestigen der Suspension auf oder in oder auf und in dem Trager durch Erwarmen ermöglicht, durchlauft und der so hergestellte Verbundwerkstoff auf einer zweiten Rolle aufgerollt wird
78 Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 77, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungesinterte keramische oder anorganische Schicht auf einen Trager aufgebracht wird und durch Erhitzen verfestigt wird
79 Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 78, dadurch gekennzeichnet, daß der getrocknete und verfestigte Verbundwerkstoff mit einer zumindest ein Metallsalz aufweisenden Losung getrankt wird, daß der so behandelte Verbundwerkstoff durch Erwarmen getrocknet wird und daß das Metallsalz, welches in und auf oder aber in oder auf dem Verbundwerkstoff vorhanden ist, zum Metall reduziert wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 79, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallsalz, welches im Verbundwerkstoff vorhanden ist, durch eine Behandlung des Verbundwerkstoffes mit einem Reduktionsmittel, zum Metall reduziert wird
Verfahren nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel ein Borhydrid eingesetzt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 81, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallsalz, welches in oder auf oder aber in und auf dem Verbundwerkstoff vorhanden ist, durch Verwendung des Verbundwerkstoffes als Elektrode in einer Elektrolyse zum Metall reduziert wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 82, dadurch gekennzeichnet, daß ein stoffdurchlassiger Verbundwerkstoff in einen zumindest zwei Öffnungen aufweisenden Behalter eingefugt wird
Verfahren nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff gefaltet oder gerollt in den Behalter eingefügt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 84, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff so im Behalter befestigt wird, daß ein das Filter durchströmendes
Gas zumindest einmal durch den Verbundwerkstoff hindurchtreten muß
Verfahren nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff im Behalter durch Schweißen, Loten oder Kleben befestigt wird
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 41 bis 86, dadurch gekennzeichnet, daß der Trager im Verbundwerkstoff mit zumindest einer Stromzufuhrung verbunden wird 88 Verwendung eines Gasfilters gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 40 zur Reinigung von Ab- oder Zugasen
89 Verwendung eines Gasfilters gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 40 zur Reinigung von Kraftwerksabgasen
90 Verwendung eines Gasfilters gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 40 zur Reinigung der Abgase von mit Verbrennungsmotoren angetriebenen Fortbewegungsmitteln
91 Verwendung eines Gasfilters gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 40 zur Reinigung der Abgase von mit Dieselmotoren angetriebenen Fortbewegungsmitteln eingesetzt wird
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