EP2354349B1 - Vorrichtung zur Trocknung und Dekontamination von Mauerwerk, Beton, Holz und anderen Feststoffen - Google Patents
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/70—Drying or keeping dry, e.g. by air vents
- E04B1/7007—Drying or keeping dry, e.g. by air vents by using electricity, e.g. electro-osmosis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
- F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
- F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/46—Dielectric heating
- H05B6/62—Apparatus for specific applications
Definitions
- the invention relates to a device for drying and / or decontaminating a solid, preferably masonry, concrete or wood by increasing the temperature of the structure in which the water and / or pollutants are bound.
- the device has at least one electrode for introducing high-frequency energy, in the region of influence of which the solid to be treated is located at least partially, the electrode being connected to a high-frequency voltage source.
- the apparatus further comprises a structure having a medium adapted to receive the water and / or the pollutants and control means for monitoring and influencing the drying and / or decontamination process.
- the dehumidification of masonry, concrete or wood is a widespread task in the renovation of old and historic buildings, but also in new buildings due to planning and design errors and after unwanted water ingress or water damage.
- the dehumidification of already soaked materials is an essential task.
- the content of pore water in building materials must be reduced as a prerequisite for the introduction of other chemicals that serve to rehabilitate the material.
- An example of such chemicals are substances that make the building material more hydrophobic and thus less sensitive to water.
- the agents used preferably contain acrylates, resins, paraffins or siloxanes. Such injection methods are generally only useful if the pore water content has not exceeded a value of 60% of the maximum value or if this value was previously achieved by preparatory measures such as thermal drying.
- An alternative possible target parameter for the rehabilitation success is also the achievement of the so-called compensatory moisture, which is an equilibrium value for the respective building material at a corresponding external air humidity and Temperature represents.
- the equilibrium moisture content in particular and the final moisture to be achieved in general are influenced by a number of material, environmental and usage-specific factors. The corresponding values can be found in the relevant specialist literature.
- Heating and dehydration of wood can also be used to damage or kill wood pests such as dry rot, or to deprive them of their own.
- the choice of the parameters to be set, such as final temperature, duration of heating or residual moisture depends on the concrete problematic case and in particular on the type of wood pests.
- the dehumidification of masonry can be achieved for example by increasing the temperature by means of infrared radiators.
- electromagnetic radiation of a certain frequency or a specific frequency range in this case in the area of infrared radiation, is directed onto the material.
- the surface of the material is heated and Water evaporates in this area, then escapes as water vapor into the room air and must be removed from it.
- the disadvantage of this method is that only the surface area is heated, since the infrared radiation can not practically penetrate into the material.
- the temperature inside the material is increased only by heat conduction. As a result, water from this area can be released only very slowly.
- disadvantageous are the large temperature gradients which can lead to damage to the material. Typical plants operating on this principle are designed for wall surfaces of less than 1 m 2 .
- this technique can be used in an analogous way, if the pollutants pass through the increase in temperature in the gas phase and transported to the surface analogous to water. In the same way, however, the low penetration depths and the corresponding large temperature gradients are also disadvantageous here.
- heating rods for drying are technically easier and better to realize and control the positioning of the rods in the inner volume of the component, but the component is mechanically damaged by the introduction of the heating elements.
- the large temperature gradients in the vicinity of the rod can additionally lead to thermal damage to the material.
- the volume between the heating elements can also be achieved only by heat conduction, ie in an indirect manner.
- the heating rods currently used have outputs of 100 to 200 W. They are introduced into boreholes of typically 15 to 20 mm in diameter.
- Another non-invasive method for masonry drying is based on the use of microwaves with frequencies in the GHz range.
- Devices for the treatment of materials are for example in EP 1 374 676 A2 . DE 94 13 736 U1 .
- the warming is due here to the direct energy coupling into the water molecules or other polar structures in the masonry.
- the penetration depths are relatively low and the heating thus likewise focuses on the surface area of the component. This is associated with the disadvantages already described, ie the formation of high temperature gradients and inhomogeneous dehydration.
- the object of the present invention to provide a device which overcomes the disadvantages of the prior art and can be efficiently thermally dried and / or decontaminated with the solids from materials such as stone, concrete or wood.
- the device is intended to enable a non-invasive procedure and avoid the formation of local temperature gradients.
- the device according to the invention should also be suitable for controlling wood pests.
- a device for drying and / or decontaminating a solid wherein the solid contains at least one liquid and / or a pollutant, comprising at least one electrode, wherein the solid is at least partially in the sphere of influence of the at least one electrode and wherein the at least one Electrode is connected to a feed means for supplying a high-frequency voltage and a control means and a structure comprising a substance which is adapted to receive the liquid and / or the pollutant, wherein the at least one electrode is designed so that it flows from the substance to be treated Allowed solid to the structure with the receiving substance.
- the at least one electrode is permeable to the at least one liquid and / or the pollutant, preferably perforated, or a mesh electrode.
- this contains at least one temperature sensor suitable for determining the temperature of the solid, the temperature sensor positioned in the solid and with an evaluation unit is connected and / or at least one control means for controlling the feed means for feeding the high-frequency voltage, wherein the control means is connected to the feed means and the evaluation unit for the temperature sensor.
- the structure is arranged on the second side of the at least one electrode.
- a temperature sensor is arranged on the first side of the at least one electrode.
- the solid is in particulate form.
- the temperature sensor is a fiber optic temperature sensor, an infrared sensor or an infrared camera for determining the surface temperature of the solid.
- liquid and pollutant are used here and below in summary for water and other substances which may be present in the solid to be treated both in adsorbed and absorbed form and as a liquid phase.
- pollutant is also used in the general form when several pollutants are present as individual substances simultaneously and are to be released by the device.
- the device according to the invention is thus a device for dielectric heating.
- similar basic principles as in microwave application eg orientation polarization of dipole molecules or other polar structures in solids, are relevant for heating, the use of high frequency energy offers the advantage of greater penetration depths for the relevant materials. In this way, practically homogeneous temperature profiles in the masonry or in the solid to be treated can generally be adjusted, which leads to the avoidance of the problems existing in the prior art.
- Another significant advantage of the device according to the invention is the potential of a non-invasive application, which also opens up the possibility of using valuable historic buildings and generally in the field of historic preservation.
- the device according to the invention can therefore always be used when the moisture content and / or the content of pollutants in a solid body are to be reduced efficiently.
- Preferred solids that can be dried and / or decontaminated with the device according to the invention are textiles, food, wood, building materials, masonry.
- Under construction material according to the invention preferably sand, clay, gravel, cement, concrete, brick, gypsum, plasterboard or a mixture thereof understood.
- the device according to the invention is particularly preferably used for drying and / or decontaminating masonry, building material or wood.
- the device by dielectric heating of the solid whose temperature is increased so far that the water and / or pollutants desorb and / or evaporate and are released from the matrix of the solid.
- the device can also be used to kill by increasing the temperature and / or dehydration wood pests or worsen the life and development basis permanently.
- the device according to the invention has at least one electrode which is connected to a means for supplying a high-frequency voltage.
- the feed means is preferably a radio frequency (RF) generator.
- RF radio frequency
- an electronic matching network is preferably arranged, which allows the adjustment of the variable impedance of the solid, for example, due to fluctuating humidity to the internal resistance of the HF generator. This results in the possibility of a very energy-efficient heating of the solid, since the emitted RF energy can be almost completely converted into process heat. The energy efficiency is therefore significantly increased by the use of the matching network. Continuous regulation of the electronic matching network during the drying and / or decontamination process makes it possible to maintain these favorable conditions even when the moisture content of the material changes. The temperature increase in the material then leads to the mobilization of water and / or pollutants and thus to the desired treatment success.
- the device allows different modes of energy input and in particular the heating of the fixed bed and the realization of different temperature profiles.
- it is possible to heat the solid homogeneously with technically relevant volumes can be treated to the cubic meter scale.
- the volume of the solid to be dried and / or decontaminated is in the range of 0.001 to 100 cubic meters, more preferably in the range of 0.1 to 10 cubic meters.
- the RF generator provides a voltage with a frequency between 500 kHz and 100 MHz, further preferred are frequencies between 1 MHz and 30 MHz. Particularly preferred is the use of frequencies that are approved for use in the industrial, scientific and medical fields. Particularly preferred are the ISM frequencies of about 6.9 MHz, 13.56 MHz or 27 MHz.
- the invention at least one electrode has a side which faces the solid to be heated and forms an interface with this.
- interface encompasses both the embodiment that the solid and the at least one electrode touch, as well as the configuration that the interface is a layer of a transmission medium, preferably air.
- the thickness of the layer (transition region) from a transmission medium is limited by the range of the at least one electrode. Small layer thicknesses, i. Distances between electrode and solid in the range of 0.1 to 50 cm are preferred.
- the at least one electrode is a plate electrode.
- Plate electrodes are preferably arranged such that the surface of the at least one electrode facing the solid to be treated is aligned parallel or substantially parallel to the solid to be dried and / or decontaminated.
- substantially parallel is meant according to the invention a mean deviation angle in the range of 0 to 20 °, preferably an angle in the range of 0 to 5 ° and particularly preferably an angle in the range of 0 to 1 °.
- the electrode is oriented so that on uneven surfaces as large as possible amounts of Electrode surface and solid surface are arranged in parallel.
- the electrodes are arranged in parallel, wherein the solid body is located between the electrodes.
- the areal extent of the at least one electrode is preferably in the range from 0.1 to 10 m 2 and particularly preferably in the range from 0.5 to 2 m 2 .
- the at least one electrode is permeable to the at least one liquid and / or the pollutant.
- the embodiments are particularly preferred as a perforated electrode or as a mesh electrode. By a permeable design ensures that the water and / or the at least one pollutant escape from the solid and then can be removed from the surface of the solid.
- the device according to the invention has two electrodes.
- one of the two electrodes is a cold electrode and one of the two electrodes is a hot electrode.
- the electrode which is grounded is defined as the cold electrode.
- the cold electrode is electrically conductively connected to the housings of the HF generator and the electronic matching network.
- parallel plate electrodes are used.
- Parallel plate electrodes ensure a temperature profile with small gradients for homogeneous solids and are thus best suited for homogeneous heating.
- both electrodes each have an interface with the solid (solid).
- the electrodes are arranged such that the surfaces of the plate electrodes form a common interface with the solid, wherein the electrodes are arranged side by side electrically isolated from each other and the common interface is a flat surface.
- the electrodes are on the same side of the solid. This arrangement is particularly suitable when the total expansion of the solid is greater than the range of influence of the one or more electrodes. Then, the device according to the invention can be moved along the solid and the drying and / or
- Preferred solids that are dried with this electrode assembly are structures and masonry.
- the electrodes are preferably arranged in parallel so that the solid is between the electrodes.
- This arrangement is particularly suitable for solid bodies, the spatial extent of which lies at least in one dimension within the influence range of the two electrodes at the present electrode spacing.
- This arrangement is suitable for example in wood, with a wooden beam is then positioned between the electrodes. If the beam is longer than the electrodes are wide, the device is moved along the beam and the drying and / or decontamination is also performed sequentially.
- the choice of the electrode geometry is determined by the requirements of the respective process (arrangement of the solid to be treated in a structure such as a building, necessary temperature homogeneity, mechanical requirements on the arrangement, heating rates to be achieved, etc.). and may optionally be optimized by the skilled person.
- more than two electrodes are provided, which are fed with a high-frequency AC voltage.
- one hot and a plurality of cold electrodes are provided.
- the solid to be treated is passed through the area of action of the at least one electrode.
- conveying devices such as belts can be used as mechanical aids.
- the solid for example a building material or natural mineral substance, is brought before the treatment in a form which allows the described mode of promotion by the influence of the at least one electrode.
- the device according to the invention has, in spatial proximity to the at least one electrode for dielectric heating, a structure with a substance which absorbs the released water and / or the at least one released pollutant.
- This substance is generically called Adsorbermaterial and may be in solid, liquid or gaseous form.
- the material transport between the solid to be treated and the adsorber material can be mediated in one embodiment of the device by an active gas flow, which allows an improved, convective transport of the released water and / or the liberated at least one pollutant.
- the material to be removed from the solid is preferably a substance which is in the pure phase at ambient temperature as a liquid.
- Liquids which are removed according to the invention are preferably water and pollutants with different chemical, physical and toxicological properties.
- Contaminants which may preferably be removed from the solid with the apparatus of the present invention are preferably hydrocarbons or halogenated hydrocarbons, more preferably mineral oil hydrocarbons, organic solvents, paint ingredients, flame retardants, wood preservatives and other substances used to protect building materials against pests.
- the structure with the adsorbing substance is a hollow body with the outer shape of a cylinder or cuboid.
- the container is permeable to the liquids or pollutants to be adsorbed.
- the container has openings through which the water and / or pollutants can enter.
- the container is a mesh container, i. a cage, wherein the holes in the grid are chosen such that the adsorbent material remains in the container.
- the substance contained in the container is an adsorbing material, preferably a porous material, such as a suitable ⁇ -alumina, silica gel, Activated carbon, a zeolite or a mixture of these materials.
- a suitable ⁇ -alumina, silica gel, Activated carbon a zeolite or a mixture of these materials.
- a hydrophilic zeolite in particular an A, X or Y zeolite.
- hydrophobic zeolites or activated carbon are preferably to be used as adsorbent materials.
- a dealuminated Y zeolite with a high Si / Al ratio is particularly preferred.
- the adsorbents used preferably have a high porosity with large specific surface areas of preferably more than 100 m 2 / g, more preferably more than 250 m 2 / g and even more preferably more than 500 m 2 / g.
- a binder is added to these materials before pressing in order to achieve better mechanical stability. In the following, however, these mixed materials are referred to simply as the adsorption-active component.
- a component for eliminating the pollutants released from the solid can be used.
- the supply of the desorbed pollutants to the corresponding component can preferably again be effected by a gas stream.
- an additional catalyst component in the adsorbent material is advantageous.
- the catalysts used are, for example, metals, preferably platinum, palladium or other transition metals or noble metals, or perovskite.
- the catalytically active noble metals are preferably applied to porous support materials. These porous materials typically have porosities between 0.2 and 0.7.
- the substance which is used as an adsorber and / or as a catalyst is in particular a granulate or other bulk material, wherein the grain diameters are preferably in the millimeter range.
- Particularly suitable according to the invention are particle sizes in the range from 0.1 to 10 mm, preferably from 1 to 5 mm, more preferably from 1 to 3 mm.
- the bulk material is arranged in a container, particularly preferably in a cage-like container.
- the arrangement preferably contains at least one temperature sensor which is suitable for determining its temperature during the dielectric heating of the solid.
- this is a fiber optic temperature sensor, which can be used under the present conditions of an electromagnetic field and thus allows a continuous measurement during operation of the device.
- the temperature sensor is preferably arranged directly in the volume of the solid. Particularly preferred is the use of multiple temperature sensors that allow the detection of a representative three-dimensional temperature profile in the solid.
- the device has further sensors that allow the analysis of water and / or pollutants.
- the other sensors are preferably also connected to an evaluation unit.
- it is advantageously possible to register the water and / or pollutant discharge from the solid and to tune the dielectric heating to this data. In particular, it can be easily determined when the dielectric heating can be stopped.
- the device according to the invention also contains, in a preferred variant, a control means for controlling the HF generator, the control means being connected to the HF generator and preferably to the temperature sensor.
- a control means for controlling the HF generator the control means being connected to the HF generator and preferably to the temperature sensor.
- the control means is a personal computer (PC) or similar electronic control unit with process control system.
- the device has a means for determining the Baldung the adsorbent substance with respect to the liquid and / or the pollutant. This can advantageously be ensured that there is always sufficient adsorber for receiving the water and / or the pollutant available and the water and / or the pollutant from the Ambient air are removed.
- the determining means preferably has a sensor and an alarm system, which indicates the loading state when a predetermined limit value is exceeded and recommends an exchange of the adsorbent material.
- the device according to the invention also includes means for reusing the adsorption and / or reaction heat of the released substances in their interaction with the adsorber material and the elevated temperature of the gas stream directed away from the heated solid to heat the solid.
- This can be, for example, heat exchangers of different types.
- Fig. 1 shows a device according to the invention in which a solid body 12 between two plate electrodes 14, 16 is arranged.
- the solid body 12 is at least partially in the influence of the electrodes 14, 16.
- the two electrodes 14, 16 each have a first side 15 and a second side 17, wherein the first side 15 forms an interface 20 with the solid 12.
- a container 34 is arranged, which is filled with an adsorbing substance 22.
- at least the electrode 16 is perforated, designed as a mesh electrode or otherwise permeable to gas.
- the adsorbing substance 22 is suitable for adsorbing a liquid 10 and / or a pollutant 11 which has been released from the solid 12 by the dielectric heating of the solid 12, which in turn is realized by means of the electrodes 14, 16.
- the adsorbent 22 is here in particle form with a grain size of about 3 mm as a bed in the container 34 before.
- the container 34 is designed as a cage-like container 34 (also referred to as a structure), so that the liquid 10 and / or the pollutant 11 can easily flow into the container 34 and is then adsorbed by the adsorbent 22.
- a means 36 for determining the loading state of the adsorbent 22 with the liquid 10 and / or the pollutant 11 is arranged inside the container 34. After exceeding a predetermined threshold value, a signal indicating that the adsorbent 22 must be replaced is sent by the determination means 36. This is always a sufficient amount of unloaded or not fully loaded adsorbent 22 is present.
- fiber optic temperature sensors 24 are arranged, which are connected to an evaluation unit 26.
- the temperature sensors 24 monitor the temperature of the solid 12 during the dielectric heating so that the process is monitored and, for example, local overheating is avoided.
- further sensors 28 are provided which register the degree of humidity or the state of contamination of the solid 12 or also the temperature at additional measuring points.
- the further sensors 28 are likewise connected to the evaluation unit 26 or optionally to another evaluation unit.
- the electrodes 14, 16 are connected via an electronic matching network 32 to a means 18 for supplying high-frequency voltage.
- the feed means 18 is preferably an HF generator.
- the control of the device is carried out by means of a control means 30.
- the control means 30 is preferably a personal computer (PC) with process control system, which is connected to the RF generator 18 and the evaluation unit 26.
- Fig. 2 shows an alternative arrangement of the device according to the invention.
- the plate electrodes 14, 16 are arranged side by side in a plane in this embodiment. At least one of the electrodes 14, 16 is perforated, designed as a mesh electrode or otherwise permeable to gas.
- the first side 15 of the plate electrodes 14, 16 faces towards the solid 12 and forms the interface 20 (not shown).
- the cage-like container 34 is arranged with the adsorbent 22.
- the adsorbent 22 is suitable for adsorbing the liquid 10 and / or the pollutant 11.
- the temperature of the solid 12 is monitored by temperature sensors 24 and the data becomes passed from an evaluation unit 26 to the PC with process control technology 30.
- further sensors 28 are provided which monitor temperatures or the moisture content and / or pollutant content 11 of the solid 12 and also pass on the data via the evaluation unit 26 to the PC 30 with process control technology.
- the PC controls the RF generator 18 and thus the dielectric heating, wherein via an electronic matching network 32 an optimal energy transfer from the RF generator 18 to the solid body 12 is realized with changing humidity.
- the electrode shape and arrangement can be varied for the many possible uses of the device according to the invention so that even complicated-shaped components and wooden structures can be effectively heated.
- the device is preferably designed so that the most homogeneous possible energy input into the solid 12 can be realized and thus a temperature profile with low gradients arises. In principle, the arrangements for the applications drying, decontamination and pest control are not significantly different.
- the device according to the invention was tested on a solid block 12 (50 cm ⁇ 50 cm ⁇ 20 cm) of sandstone having an initial moisture content of about 4.5% by weight.
- the stone block 12 was provided on both sides with massive plate electrodes 14, 16 of copper sheet. These contained on one side holes (diameter about 5 mm) for the implementation of fiber optic temperature sensors 24, with which the temperature profile in stone block 12 could be continuously monitored.
- an HF generator 18 with a maximum power of 5 kW and a constant operating frequency of 13.56 MHz was used.
- the continuously introduced during the heating phase RF power was 1.3 kW. After reaching an average temperature of 105 ° C, this was kept constant by the power was only temporarily introduced.
- As the adsorbing substance 22 in the container 34 a bed of zeolite 13X having an average grain size of 3 mm was used.
- Fig. 3 The temperature profiles in a middle level in the stone block are in Fig. 3 presented for different phases of the experiment.
- the occurring at higher temperatures to the edge of the stone 12 towards temperature gradients are mainly due to the lack of thermal insulation.
- the weight of the stone 12 positioned on a scale was continuously determined.
- Fig. 4 Figure 12 shows the decrease in normalized water content, measured as weight loss due to drying, in correlation with the average temperature of stone 12 during drying.
- a degree of drying of about 94% was achieved. It should be noted that the final moisture reached may not correspond to the equilibrium moisture content, which should be aimed for in a practical application. In order to avoid damage to the material, it may then be desirable to lower the discharge of water and the drying would therefore rather be stopped.
- Example 2 a solid body 12 of the same material as in Example 1 with the aid of grid electrodes 14, 16 was dried with the device according to the invention.
- the grid electrodes 14, 16 were designed as a stainless steel mesh with a mesh size of about 6 mm. This design of the electrodes 14, 16 offers greater flexibility in practical use and can be adapted to the outer shape of the solid 12 easier.
- the HF heating and the measured value acquisition were carried out analogously to Example 1.
- the power input was 1.6 kW.
- Fig. 5 shows the temperature profiles at different times of the experiment at a middle level in the solid 12.
- Fig. 6 represents the course of the drying of the stone block 12 with the development of the mean temperature during the experiment.
- the achieved degree of drying was about 91% and the energy efficiency, ie the efficiency, was 89%. Both values are for this Electrode shape in the same range as for solid copper electrodes, which emphasizes the flexibility in terms of electrode design.
- Fig. 8 a variant of the device according to the invention is shown, in which the material to be treated 12 is moved by means of a conveyor 40 between the electrodes 14, 16 such that the material 12 is at least temporarily in the range of action of the at least one electrode 14, 16.
- the material is applied to the conveyor 40 before treatment by means of a suitable, particularly preferably funnel-shaped device 50.
- the collection of the material 12 after treatment with a corresponding device 52 is preferred.
- the surface temperature of the material 14 is preferably measured continuously by means of a sensor 46.
- the material 14 is flowed through during the movement by means of the conveyor 40 by a gas flow 42 such that the released substances 10, 12 are received by this.
- the sensor is preferably connected to an evaluation unit 26.
- the feed of the RF energy is, as in the other variants by an RF voltage source 18, which is preferably connected via an electronic matching network 32 to the electrodes 14, 16 realized.
- the conveyor 40 is preferably at least partially perforated for the flow.
- the gas stream 42 flows through after receiving the components 10, 12 a solid 22 located in a suitable at least partially open container 34.
- the material for receiving the released substances 22 also has a component 44 which, under suitable boundary conditions (eg temperature), is able to render pollutants 11 harmless.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknung und/oder Dekontamination eines Festkörpers, vorzugsweise von Mauerwerk, Beton oder Holz durch Erhöhung der Temperatur der Struktur, in welcher das Wasser und/oder die Schadstoffe gebunden sind. Die Vorrichtung weist zumindest eine Elektrode zum Einbringen von Hochfrequenz-Energie auf, in deren Einflussbereich sich der zu behandelnde Festkörper zumindest teilweise befindet, wobei die Elektrode mit einer Hochfrequenz-Spannungsquelle verbunden ist. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Struktur mit einem Medium, welches geeignet ist, das Wasser und/oder die Schadstoffe aufzunehmen sowie Steuerungsmittel zum Überwachen und Beeinflussen des Trocknungs- und/oder Dekontaminationsprozesses auf.
- Die Entfeuchtung von Mauerwerk, Beton oder Holz ist eine weit verbreitete Aufgabe bei der Sanierung von Alt- und historischen Bauten, jedoch auch bei neueren Bauwerken infolge von Planungs- und Ausführungsfehlern sowie nach ungewollten Wassereinbrüchen oder Wasserschäden. Neben der Verhinderung des erneuten Wasserzutrittes durch geeignete bautechnische oder andere Maßnahmen ist die Entfeuchtung bereits durchnässter Materialien eine essentielle Aufgabe.
- Beispielsweise muss der Gehalt an Porenwasser in Baustoffen als Voraussetzung für das Einbringen von anderen Chemikalien, die zur Sanierung des Materials dienen, verringert werden. Ein Beispiel für entsprechende Chemikalien sind Substanzen, die den Baustoff hydrophober und damit wasserunempfindlicher machen. In den verwendeten Mitteln sind vorzugsweise Acrylate, Harze, Paraffine oder Siloxane enthalten. Derartige Injektionsverfahren sind in der Regel erst dann sinnvoll, wenn der Porenwassergehalt einen Wert von 60 % des Maximalwertes nicht überschritten hat oder wenn durch vorbereitende Maßnahmen wie die thermische Trocknung dieser Wert vorher erreicht wurde.
- Ein alternativer möglicher Zielparameter für den Sanierungserfolg ist auch das Erreichen der so genannten Ausgleichsfeuchte, welche einen Gleichgewichtswert für den jeweiligen Baustoff bei einer entsprechenden äußeren Luftfeuchte und Temperatur darstellt. Die Ausgleichsfeuchte im Speziellen und die zu erreichende Endfeuchte im Allgemeinen werden jedoch von einer Reihe von material-, umgebungs- und nutzungsspezifischen Faktoren beeinflusst. Die entsprechenden Werte sind der relevanten Fachliteratur zu entnehmen.
- Die Dekontamination von Festkörpern, wie Mauerwerk, Beton oder Holz ist notwendig, wenn durch Verwendung belasteter Materialien oder durch äußere Einflüsse, wie z.B. Havarien von Heizöltanks oder Hochwasserschäden, Schadstoffe in den Festkörpern vorliegen, deren Konzentrationen eine Sanierung bzw. Entfernung erforderlich machen. Es ist bekannt, dass eine Temperaturerhöhung die Freisetzung von Schadstoffen wie beispielsweise Kohlenwasserstoffen durch Thermodesorption stark beschleunigen kann. Die Ursache hierfür ist die vorteilhafte Beeinflussung zahlreicher Parameter der Schadstoffe wie Dampfdruck, Wasserlöslichkeit, Diffusivität oder Oberflächenspannung. Thermische Verfahren zur Schadstoffentfernung sind bereits im Bereich der Bodensanierung etabliert.
- Eine Erwärmung und Austrocknung von Holz kann zudem dazu dienen, Holzschädlinge wie beispielsweise Hausschwamm zu schädigen, abzutöten oder ihnen die Lebensgrundlage zu entziehen. Auch in diesem Bereich hängt die Wahl der einzustellenden Parameter wie Endtemperatur, Dauer der Aufheizung oder Restfeuchte vom konkreten Problemfall und insbesondere von der Art der Holzschädlinge ab.
- Es gibt bereits eine Reihe von Verfahren zur Mauerwerkstrocknung, die den Wassertransport in den relevanten Bereichen unterbinden bzw. einschränken. Das Spektrum reicht dabei von invasiven Verfahren, wie dem Einbringen von Sperrschichten über elektrokinetische Verfahren bis hin zu Methoden, deren physikalisches Wirkprinzip unbekannt und deren Wirkungseffizienz in vielen Fällen kritisch zu hinterfragen ist.
- Nach dem Stand der Technik kann die Entfeuchtung von Mauerwerk beispielsweise durch die Temperaturerhöhung mittels Infrarotstrahlern erreicht werden. In diesem Fall wird elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Frequenz oder eines bestimmten Frequenzbereiches, hier im Bereich der Infrarotstrahlung, auf das Material gerichtet. Infolgedessen wird die Oberfläche des Materials erwärmt und Wasser verdunstet in diesem Bereich, entweicht dann als Wasserdampf in die Raumluft und muss aus dieser entfernt werden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass nur der Oberflächenbereich erwärmt wird, da die Infrarotstrahlung praktisch nicht in das Material eindringen kann. Die Temperatur im Inneren des Materials wird nur durch Wärmeleitung erhöht. Dadurch kann Wasser aus diesem Bereich nur sehr langsam freigesetzt werden. Nachteilig sind auch die auftretenden großen Temperaturgradienten, die zu einer Schädigung des Materials führen können. Typische Anlagen, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind für Wandflächen von weniger als 1 m2 ausgelegt.
- Für die Dekontamination von Bauteilen kann diese Technik in analoger Weise zum Einsatz kommen, wenn die Schadstoffe durch die Temperaturerhöhung in die Gasphase übergehen und analog zum Wasser an die Oberfläche transportiert werden. In gleicher Weise sind jedoch auch hier die geringen Eindringtiefen und die damit entsprechenden großen Temperaturgradienten von Nachteil.
- Die Verwendung von Heizstäben zur Trocknung ist zwar technisch einfacher und durch die Positionierung der Stäbe auch besser im inneren Volumen des Bauteils zu realisieren und zu kontrollieren, allerdings wird das Bauteil durch das Einbringen der Heizstäbe mechanisch geschädigt. Die großen Temperaturgradienten in der Umgebung des Stabes können außerdem zusätzlich zu einer thermischen Schädigung des Materials führen. Das Volumen zwischen den Heizstäben kann allerdings ebenfalls nur durch Wärmeleitung, also in indirekter Weise, erreicht werden. Die derzeit eingesetzten Heizstäbe besitzen Leistungen von 100 bis 200 W. Sie werden in Bohrlöcher von typischerweise 15 bis 20 mm Durchmesser eingebracht.
- Während der Einsatz dieses Verfahrens im Allgemeinen nur mit einer zwar in der Regel reversiblen, aber deutlichen Schädigung des Mauerwerks, Betons oder des Holzes verbunden ist und daher zu erhöhten Aufwendungen im Zuge der Wiederherstellung führt, verbietet sich die Anwendung von Heizstäben im Denkmalschutzbereich oft völlig. Dort muss in der Regel auf nicht-invasive Verfahren zurückgegriffen werden.
- Ein weiteres nicht-invasives Verfahren zur Mauerwerkstrocknung beruht auf dem Einsatz von Mikrowellen mit Frequenzen im GHz-Bereich. Vorrichtungen zur Behandlung von Materialien sind zum Beispiel in der
EP 1 374 676 A2 ,DE 94 13 736 U1 ,EP 0 928 855 A1 undDE 195 44 889 A1 offenbart. Die Erwärmung ist hier auf die direkte Energieeinkopplung in die Wassermoleküle bzw. andere polare Strukturen im Mauerwerk zurückzuführen. Allerdings sind auch hier die Eindringtiefen relativ gering und die Erwärmung fokussiert sich somit ebenfalls auf den Oberflächenbereich des Bauteils. Dies ist mit den bereits beschriebenen Nachteilen, d.h. der Ausbildung hoher Temperaturgradienten und einer inhomogenen Austrocknung verbunden. - Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereit zu stellen, die die Nachteile im Stand der Technik überwindet und mit der Festkörper aus Materialien wie Stein, Beton oder Holz effizient thermisch getrocknet und/oder dekontaminiert werden können. Die Vorrichtung soll ein nicht-invasives Verfahren ermöglichen und die Entstehung von lokalen Temperaturgradienten vermeiden. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für die Bekämpfung von Holzschädlingen geeignet sein.
- Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
- Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Trocknung und/oder Dekontamination eines Festkörpers bereitgestellt, wobei der Festkörper mindestens eine Flüssigkeit und/oder einen Schadstoff enthält, aufweisend mindestens eine Elektrode, wobei sich der Festkörper zumindest teilweise im Einflussbereich der mindestens einen Elektrode befindet und wobei die mindestens eine Elektrode mit einem Einspeisungsmittel zur Einspeisung einer hochfrequenten Spannung und einem Steuerungsmittel verbunden ist sowie eine Struktur aufweisend eine Substanz, die geeignet ist, die Flüssigkeit und/oder den Schadstoff aufzunehmen, wobei die mindestens eine Elektrode so gestaltet ist, dass sie einen Stofffluss vom zu behandelnden Feststoff zu der Struktur mit der aufnehmenden Substanz gestattet. Die mindestens eine Elektrode ist für die mindestens eine Flüssigkeit und/oder den Schadstoff permeabel, vorzugsweise perforiert ausgebildet oder eine Netzelektrode, Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung enthält diese mindestens einen Temperatursensor, der geeignet ist, die Temperatur des Festkörpers zu bestimmen, wobei der Temperatursensor im Feststoff positioniert und mit einer Auswerteeinheit verbunden ist und/oder mindestens ein Steuerungsmittel zur Steuerung des Einspeisungsmittels zur Einspeisung der hochfrequenten Spannung, wobei das Steuerungsmittel mit dem Einspeisungsmittel und der Auswerteeinheit für den Temperatursensor verbunden ist.
- Vorzugsweise ist die Struktur an der zweiten Seite der mindestens einen Elektrode angeordnet. Vorzugsweise ist ein Temperatursensor auf der ersten Seite der mindestens einen Elektrode angeordnet.
- Vorzugsweise liegt der Feststoff in partikulärer Form vor.
- Vorzugsweise ist der Temperatursensor ein faseroptischer Temperatursensor, ein Infrarotsensor oder eine Infrarotkamera zur Bestimmung der Oberflächentemperatur des Feststoffes.
- Die Begriffe Flüssigkeit und Schadstoff werden hier und im Folgenden zusammenfassend für Wasser und andere Stoffe verwendet, die in dem zu behandelnden Feststoff sowohl in adsorbierter und absorbierter Form sowie als flüssige Phase vorliegen können. Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind durch die Art der Wechselwirkung der Substanzen mit dem Feststoff keine prinzipiellen Grenzen gegeben. Der Begriff Schadstoff wird in der allgemeinen Form auch gebraucht, wenn mehrere Schadstoffe als Einzelsubstanzen gleichzeitig vorliegen und durch die Vorrichtung freigesetzt werden sollen.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich somit um eine Vorrichtung zur dielektrischen Erwärmung. Obwohl ähnliche Grundprinzipien wie bei der Mikrowellen-Anwendung, z.B. die Orientierungspolarisation von Dipolmolekülen oder anderen polaren Strukturen im Feststoff, für die Erwärmung relevant sind, bietet der Einsatz Hochfrequenz-Energie den Vorteil größerer Eindringtiefen für die relevanten Materialien. Damit können praktisch homogene Temperaturprofile im Mauerwerk bzw. im zu behandelnden Festkörper im Allgemeinen eingestellt werden, was zur Vermeidung der im Stand der Technik vorhandenen Probleme führt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Potenzial einer nichtinvasiven Anwendung, wodurch sich auch die Möglichkeit des Einsatzes an wertvollen historischen Gebäuden und allgemein im Bereich der Denkmalpflege eröffnet.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann demnach immer dann eingesetzt werden, wenn die Feuchte und/oder der Gehalt an Schadstoffen in einem Festkörper effizient reduziert werden sollen. Bevorzugte Festkörper, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung getrocknet und/oder dekontaminiert werden können, sind Textilien, Lebensmittel, Holz, Baumaterialien, Mauerwerk. Unter Baumaterial wird erfindungsgemäß vorzugsweise Sand, Lehm, Kies, Zement, Beton, Ziegel, Gips, Gipskarton oder eine Mischung daraus verstanden.
- Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Trocknung und/oder Dekontamination von Mauerwerk, Baumaterial oder Holz eingesetzt. Dabei wird durch dielektrische Erwärmung des Festkörpers dessen Temperatur soweit erhöht, dass das Wasser und/oder die Schadstoffe desorbieren und/oder verdampfen und aus der Matrix des Festkörpers freigesetzt werden. Die Vorrichtung kann darüber hinaus eingesetzt werden, um durch Temperaturerhöhung und/oder Austrocknung Holzschädlinge abzutöten oder deren Lebens- und Entwicklungsgrundlage dauerhaft zu verschlechtern.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens eine Elektrode auf, die mit einem Mittel zur Einspeisung einer hochfrequenten Spannung verbunden ist. Bei dem Einspeisungsmittel handelt es sich vorzugsweise um einen Hochfrequenz- (HF-) Generator. Zwischen der mindestens einen Elektrode und dem HF-Generator ist vorzugsweise ein elektronisches Anpassnetzwerk angeordnet, das den Abgleich der variablen Impedanz des Festkörpers beispielsweise auf Grund schwankender Feuchtigkeit an den Innenwiderstand des HF-Generators ermöglicht. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer sehr energieeffizienten Erwärmung des Festkörpers, da die abgegebene HF-Energie nahezu vollständig in Prozesswärme umgewandelt werden kann. Der energetische Wirkungsgrad ist daher durch den Einsatz des Anpassnetzwerkes deutlich erhöht. Eine kontinuierliche Regelung des elektronischen Anpassnetzwerkes während des Trocknungs- und/oder Dekontaminationsprozesses erlaubt es, diese günstigen Bedingungen auch bei sich verändernder Materialfeuchte aufrecht zu erhalten. Die Temperaturerhöhung im Material führt dann zur Mobilisierung von Wasser und/oder Schadstoffen und somit zum erwünschten Behandlungserfolg.
- Die Vorrichtung ermöglicht unterschiedliche Modi des Energieeintrages und insbesondere der Aufheizung des Festbettes und der Realisierung unterschiedlicher Temperaturprofile. Insbesondere ist es möglich, den Festkörper homogen zu erwärmen, wobei auch technisch relevante Volumina bis in den Kubikmeter-Maßstab behandelt werden können. Vorzugsweise liegt das Volumen des zu trocknenden und/oder zu dekontaminierenden Festkörpers im Bereich von 0,001 bis 100 Kubikmeter, noch bevorzugter im Bereich von 0,1 bis 10 Kubikmeter.
- Vorzugsweise stellt der HF-Generator eine Spannung mit einer Frequenz zwischen 500 kHz und 100 MHz zur Verfügung, weiter bevorzugt sind Frequenzen zwischen 1 MHz und 30 MHz. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Frequenzen, die für die Anwendung für den industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen Bereich freigegeben sind. Besonders bevorzugt sind dabei die ISM-Frequenzen von etwa 6,9 MHz, 13,56 MHz oder 27 MHz.
- Die erfindungsgemäß mindestens eine Elektrode weist eine Seite auf, die dem zu erwärmenden Festkörper zugewandt ist und mit diesem eine Grenzfläche ausbildet. Dabei umfasst der Begriff "Grenzfläche" sowohl die Ausführungsform, dass sich der Festkörper und die mindestens eine Elektrode berühren, als auch die Ausgestaltung, dass die Grenzfläche eine Schicht aus einem Übermittlungsmedium, vorzugsweise Luft, ist. Bei letzterer Ausgestaltung ist die Dicke der Schicht (Übergangsbereich) aus einem Übermittlungsmedium durch die Reichweite der mindestens einen Elektrode begrenzt. Kleine Schichtdicken, d.h. Abstände zwischen Elektrode und Feststoff im Bereich von 0,1 bis 50 cm, sind bevorzugt.
- Vorzugsweise handelt es sich bei der mindestens einen Elektrode um eine Plattenelektrode. Plattenelektroden werden vorzugsweise derart angeordnet, dass die dem zu behandelnden Feststoff zugewandte Fläche der mindestens einen Elektrode parallel oder im Wesentlichen parallel zum zu trocknenden und/oder dekontaminierenden Festkörper ausgerichtet ist. Unter "im Wesentlichen parallel" wird erfindungsgemäß ein mittlerer Abweichungswinkel im Bereich von 0 bis 20°, vorzugsweise ein Winkel im Bereich von 0 bis 5° und besonders bevorzugt ein Winkel im Bereich von 0 bis 1° verstanden. Vorzugsweise wird die Elektrode so ausgerichtet, dass bei unebenen Oberflächen möglichst große Anteile von Elektrodenfläche und Festkörperoberfläche parallel angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Elektroden parallel angeordnet, wobei sich der Festkörper zwischen den Elektroden befindet.
- Die flächige Ausdehnung der mindestens einen Elektrode liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 m2 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2 m2.
- Die mindestens eine Elektrode ist für die mindestens eine Flüssigkeit und/oder den Schadstoff permeabel. Besonders bevorzugt sind die Ausgestaltungen als perforierte Elektrode oder als Netzelektrode. Durch eine permeable Ausgestaltung wird gewährleistet, dass das Wasser und/oder der mindestens eine Schadstoff aus dem Festkörper austreten und sich anschließend von der Oberfläche des Festkörpers entfernen können.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Elektroden auf. Vorzugsweise ist dabei eine der zwei Elektroden eine kalte Elektrode und eine der zwei Elektroden eine heiße Elektrode. Dabei wird als kalte Elektrode die Elektrode definiert, die geerdet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist die kalte Elektrode mit den Gehäusen des HF-Generators und des elektronischen Anpassnetzwerkes elektrisch leitend verbunden.
- In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden parallele Plattenelektroden verwendet. Parallele Plattenelektroden gewährleisten für homogene Festkörper ein Temperaturprofil mit geringen Gradienten und sind somit für eine homogene Erwärmung am besten geeignet. Vorzugsweise weisen beide Elektroden je eine Grenzfläche mit dem Festkörper (Feststoff) auf.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Elektroden derart angeordnet, dass die Flächen der Plattenelektroden eine gemeinsame Grenzfläche mit dem Festkörper bilden, wobei die Elektroden voneinander elektrisch isoliert nebeneinander angeordnet sind und die gemeinsame Grenzfläche eine ebene Fläche ist. Bei dieser Anordnung befinden sich die Elektroden auf derselben Seite des Festkörpers. Diese Anordnung ist besonders geeignet, wenn die Gesamtausdehnung des Festkörpers größer ist als der Einflussbereich der einen oder der mehreren Elektroden. Dann kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an dem Festkörper entlang bewegt werden und die Trocknung und/oder
- Dekontamination wird sequentiell ausgeführt. Bevorzugte Festkörper, die mit dieser Elektrodenanordnung getrocknet werden, sind Bauwerke und Mauerwerk.
- Alternativ werden die Elektroden vorzugsweise derart parallel angeordnet, dass sich der Festkörper zwischen den Elektroden befindet. Diese Anordnung ist besonders für Festkörper geeignet, deren räumliche Ausdehnung zumindest in einer Dimension innerhalb des Einflussbereichs der beiden Elektroden bei vorliegendem Elektrodenabstand liegt. Diese Anordnung ist beispielsweise bei Holz geeignet, wobei ein Holzbalken dann zwischen den Elektroden positioniert ist. Ist der Balken länger als die Elektroden breit sind, so wird die Vorrichtung entlang des Balkens verschoben und die Trocknung und/oder Dekontamination wird ebenfalls sequentiell vorgenommen. Die Wahl der Elektrodengeometrie, von denen noch weitere Varianten möglich sind, wird durch die Anforderungen des jeweiligen Prozesses bestimmt (Anordnung des zu behandelnden Festkörpers in einer Struktur wie z.B. einem Gebäude, notwendige Temperaturhomogenität, mechanische Anforderungen an die Anordnung, zu erzielende Aufheizraten usw.) und kann vom Fachmann gegebenenfalls optimiert werden.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehr als zwei Elektroden vorgesehen, die mit einer hochfrequenten Wechselspannung gespeist werden. Vorzugsweise sind eine heiße und mehrere kalte Elektroden vorgesehen.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung wird der zu behandelnde Feststoff durch den Wirkungsbereich der mindestens einen Elektrode geführt. Als mechanische Hilfsmittel können dabei vorzugsweise Fördereinrichtungen wie Bänder zum Einsatz kommen. Gegebenenfalls wird der Feststoff, beispielsweise ein Baustoffe oder natürlicher mineralischer Stoff, vor der Behandlung in eine Form gebracht, der die beschriebene Art der Förderung durch den Einflussbereich der mindestens einen Elektrode erlaubt.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in räumlicher Nähe zu der mindestens einen Elektrode zur dielektrischen Erwärmung eine Struktur mit einer Substanz auf, die das freigesetzte Wasser und/oder den mindestens einen freigesetzten Schadstoff aufnimmt. Diese Substanz wird verallgemeinernd Adsorbermaterial genannt und kann in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen. Die Positionierung eines geeigneten Adsorbermaterials in der Nähe der mindestens einen Elektrode erlaubt einen effektiven Austrag der Problemstoffe durch deren schnelle Aufnahme in das Adsorbermaterial und die Initiierung vorteilhafter Konzentrationsgradienten.
- Der Stofftransport zwischen dem zu behandelnden Festkörper und dem Adsorbermaterial kann in einer Ausgestaltung der Vorrichtung durch eine aktive Gasströmung vermittelt werden, die einen verbesserten, konvektiven Transport des freigesetzten Wasser und/oder des freigesetzten mindestens einen Schadstoffs ermöglicht.
- Bei dem aus dem Festkörper zu entfernenden Material handelt es sich vorzugsweise um eine Substanz, die in reiner Phase bei Umgebungstemperatur als Flüssigkeit vorliegt. Flüssigkeiten, die erfindungsgemäß entfernt werden, sind vorzugsweise Wasser und Schadstoffe mit unterschiedlichen chemischen, physikalischen und toxikologischen Eigenschaften. Schadstoffe, die vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus dem Feststoff entfernt werden können, sind vorzugsweise Kohlenwasserstoffe oder halogenierte Kohlenwasserstoffe, besonders bevorzugt Mineralölkohlenwasserstoffe, organische Lösungsmittel, Bestandteile von Anstrichstoffen, Flammschutzmitteln, Holzschutzmitteln und anderen Substanzen, die dem Schutz von Baumaterialien gegenüber Schädlingen dienen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Struktur mit der adsorbierenden Substanz um einen Hohlkörper mit der äußeren Form eines Zylinders oder Quaders. Die Erfindung ist jedoch grundsätzlich nicht an eine bestimmte Form der Struktur gebunden, es sind auch beliebige andere Geometrien möglich, ohne dass die Funktionsfähigkeit der Anordnungen eingeschränkt würde. Vorteilhafterweise ist der Behälter permeabel für die zu adsorbierenden Flüssigkeiten oder Schadstoffe. Alternativ weist der Behälter Öffnungen auf, durch die die Wasser und/oder Schadstoffe eintreten können. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Behälter um einen Gitterbehälter, d.h. einen Käfig, wobei die Löcher im Gitter derart gewählt werden, dass das adsorbierende Material im Behälter verbleibt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der in dem Behälter enthaltenen Substanz, um ein adsorbierendes Material, bevorzugt ein poröses Material, wie beispielsweise ein geeignetes γ-Aluminiumoxid, Silikagel, Aktivkohle, einen Zeolith oder eine Mischung dieser Materialien. Besonders bevorzugt im Fall der Trocknung eines Feststoffes ist ein hydrophiler Zeolith, insbesondere ein A-, X- oder Y-Zeolith. Für unpolare oder wenig polare organische Schadstoffe sind hydrophobe Zeolithe oder Aktivkohle bevorzugt als Adsorbermaterialien einzusetzen. Besonders bevorzugt ist dabei ein dealuminierter Y-Zeolith mit hohem Si/Al-Verhältnis. Bei der Suche nach geeigneten Adsorbermedien kann auf den Stand der Technik zurückgegriffen werden.
- Die eingesetzten Adsorbenzien weisen vorzugsweise eine hohe Porosität mit großen spezifischen Oberflächen von vorzugsweise mehr als 100 m2/g, weiter bevorzugt mehr als 250 m2/g und noch bevorzugter mehr als 500 m2/g auf. In vielen Fällen wird diesen Materialien vor dem Verpressen ein Bindemittel beigemischt, um eine bessere mechanische Stabilität zu erreichen. Im Folgenden werden diese Mischmaterialien jedoch vereinfachend so bezeichnet wie die adsorptionsaktive Komponente.
- Im Rahmen einer modular aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Komponente zur Eliminierung der aus dem Feststoff freigesetzten Schadstoffe eingesetzt werden. Die Zuführung der desorbierten Schadstoffe zu der entsprechenden Komponente kann vorzugsweise wiederum durch einen Gasstrom erfolgen. In einer weiteren vorteilhaften Gestaltung der Vorrichtung ist der Einsatz einer zusätzlichen Katalysatorkomponente im Adsorbermaterial vorteilhaft. Als Katalysatoren werden beispielsweise Metalle, vorzugsweise Platin, Palladium oder andere Übergangs- bzw. Edelmetalle, oder Perowskit eingesetzt. Die katalytisch aktiven Edelmetalle sind vorzugsweise auf porösen Trägermaterialien aufgebracht. Diese porösen Materialien weisen typischerweise Porositäten zwischen 0,2 und 0,7 auf.
- Die Substanz, die als Adsorber und/oder als Katalysator verwendet wird, ist insbesondere ein Granulat oder anderes Schüttgut, wobei die Korndurchmesser vorzugsweise im Millimeter-Bereich liegen. Erfindungsgemäß besonders geeignet, sind Korngrößen im Bereich von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise von 1 bis 5 mm, noch bevorzugter von 1 bis 3 mm.
- Vorzugsweise ist das Schüttgut in einem Behälter, besonders bevorzugt in einem käfigartigen Behälter angeordnet.
- Vorzugsweise enthält die Anordnung mindestens einen Temperatursensor, der geeignet ist, während der dielektrischen Erwärmung des Festkörpers dessen Temperatur zu bestimmen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen faseroptischen Temperatursensor, der unter den vorliegenden Bedingungen eines elektromagnetischen Feldes eingesetzt werden kann und somit eine kontinuierliche Messung während des Betriebes der Vorrichtung gestattet. Der Temperatursensor ist vorzugsweise direkt im Volumen des Festkörpers angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Einsatz mehrerer Temperatursensoren, die die Erfassung eines repräsentativen dreidimensionalen Temperaturprofils im Feststoff gestatten.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung weitere Sensoren auf, die die Analyse von Wasser und/oder Schadstoffen gestatten. Die weiteren Sensoren sind vorzugsweise ebenfalls mit einer Auswerteeinheit verbunden. In dieser Ausgestaltung ist es vorteilhafterweise möglich, den Wasser- und/oder den Schadstoffaustrag aus dem Festkörpers zu registrieren und die dielektrische Erwärmung auf diese Daten abzustimmen. Insbesondere kann so leicht ermittelt werden, wann die dielektrische Erwärmung beendet werden kann.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält weiterhin in einer bevorzugten Variante ein Steuerungsmittel zur Steuerung des HF-Generators, wobei das Steuerungsmittel mit dem HF-Generator und bevorzugt mit dem Temperatursensor verbunden ist. Dadurch ist gewährleistet, dass die dielektrische Erwärmung an die Temperatur im Festkörper angepasst ist und beispielsweise lokale Überhitzungen vermieden werden können. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Steuerungsmittel um einen Personalcomputer (PC) oder eine ähnliche elektronische Steuereinheit mit Prozessleitsystem.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung ein Mittel zur Bestimmung der Baldung der adsorbierenden Substanz in Bezug auf die Flüssigkeit und/oder den Schadstoff auf. Dadurch kann vorteilhafterweise gewährleistet werden, dass immer ausreichend Adsorbermaterial zur Aufnahme des Wassers und/oder des Schadstoffs zur Verfügung steht und das Wasser und/oder der Schadstoff aus der Umgebungsluft entfernt werden. Das Bestimmungsmittel weist vorzugsweise einen Sensor und ein Alarmsystem auf, das bei Überschreiten eines vorher festgelegten Grenzwertes auf den Beladungszustand hinweist und einen Austausch des Adsorbermaterials empfiehlt.
- Vorteilhafterweise enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung auch Einrichtungen dafür, die Adsorptions- und/oder Reaktionswärme der freigesetzten Stoffe bei ihrer Wechselwirkung mit dem Adsorbermaterial sowie die erhöhte Temperatur des vom erwärmten Feststoff weg gerichteten Gasstromes wieder zur Erwärmung des Feststoffes zu nutzen. Dies können beispielsweise Wärmetauscher unterschiedlicher Bauart sein.
- Es versteht sich, dass diese Erfindung nicht auf die spezifischen Vorrichtungen, Zusammensetzungen und Bedingungen beschränkt ist, wie sie hierin beschrieben sind, da diese variieren können. Es versteht sich des Weiteren, dass die vorliegend verwendete Terminologie ausschließlich dem Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen dient und nicht den Schutzumfang der Erfindung einschränken soll. Wie vorliegend in der Spezifikation einschließlich der anhängigen Ansprüche verwendet, schließen Wortformen im Singular, wie z. B. "ein", "eine", "einer", "der", "die" oder "das" die Entsprechung im Plural ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorgibt.
- Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Figuren und Ausführungsbeispielen beispielhaft näher beschrieben werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der ein Festkörper 12 zwischen zwei Elektroden 14, 16 angeordnet ist;
- Fig. 2
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der zwei Elektroden 14, 16 parallel auf einer Seite eines Festkörpers 12 angeordnet sind;
- Fig. 3
- Temperaturprofile in einem Festkörper 12 in einer mittleren Ebene bei verschiedenen Temperaturen gemäß Beispiel 1;
- Fig. 4
- die Abnahme des normierten Wasseranteils im Verlaufe der Zeit und mit steigender Temperatur in einem Festkörper 12 gemäß Beispiel 1;
- Fig. 5
- Temperaturprofile in einem Festkörper 12 in einer mittleren Ebene bei verschiedenen Temperaturen gemäß Beispiel 2;
- Fig. 6
- die Abnahme des normierten Wasseranteils im Verlaufe der Zeit und mit steigender Temperatur in einem Festkörper 12 gemäß Beispiel 2;
- Fig. 7
- Adsorptionsisothermen von Wasser an drei verschiedenen Substanzen 22; und
- Fig. 8
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Fördereinrichtung für den Feststoff 12 zwischen den Elektroden 14, 16.
-
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der ein Festkörper 12 zwischen zwei Plattenelektroden 14, 16 angeordnet ist. Somit befindet sich der Festkörper 12 zumindest teilweise im Einflussbereich der Elektroden 14, 16. Die beiden Elektroden 14, 16 weisen jeweils eine erste Seite 15 und eine zweite Seite 17 auf, wobei die erste Seite 15 mit dem Festkörper 12 eine Grenzfläche 20 ausbildet. Auf der zweiten Seite 17 mindestens einer Elektrode 16 ist ein Behälter 34 angeordnet, der mit einer adsorbierenden Substanz 22 gefüllt ist. Vorzugsweise ist zumindest die Elektrode 16 perforiert, als Netzelektrode oder anderweitig für Gas durchlässig ausgelegt. - Die adsorbierende Substanz 22 ist geeignet, eine Flüssigkeit 10 und/oder einen Schadstoff 11 zu adsorbieren, welche durch die dielektrische Erwärmung des Festkörpers 12, die wiederum mittels der Elektroden 14, 16 realisiert wird, aus dem Festkörper 12 freigesetzt wurden. Das Adsorptionsmittel 22 liegt hier in Partikelform mit einer Korngröße von ca. 3 mm als Schüttung in dem Behälter 34 vor. Der Behälter 34 ist als käfigartiger Behälter 34 (auch als Struktur bezeichnet) ausgestaltet, damit die Flüssigkeit 10 und/oder der Schadstoff 11 leicht in den Behälter 34 einströmen kann und dann von dem Adsorptionsmittel 22 adsorbiert wird. Im Inneren des Behälters 34 ist ein Mittel 36 zur Bestimmung des Beladungszustands des Adsorptionsmittels 22 mit der Flüssigkeit 10 und/oder dem Schadstoff 11 angeordnet. Nach Überschreiten eines vorher festgelegten Grenzwertes wird von dem Bestimmungsmittel 36 ein Signal ausgesandt, das anzeigt, dass das Adsorptionsmittel 22 ausgetauscht werden muss. Dadurch ist immer eine ausreichende Menge an unbeladenem oder nicht vollständig beladenem Adsorptionsmittel 22 vorhanden.
- In dem Festkörper 12 sind faseroptische Temperatursensoren 24 angeordnet, die mit einer Auswerteeinheit 26 verbunden sind. Die Temperatursensoren 24 überwachen die Temperatur des Festkörpers 12 während der dielektrischen Erwärmung, so dass der Prozessverlauf beobachtet wird und beispielsweise lokale Überhitzungen vermieden werden. Vorteilhafterweise sind weitere Sensoren 28 vorgesehen, die den Feuchtigkeitsgrad bzw. den Kontaminationszustand des Festkörpers 12 oder auch die Temperatur an zusätzlichen Messpunkten registrieren. Die weiteren Sensoren 28 sind ebenfalls mit der Auswerteeinheit 26 oder optional einer weiteren Auswerteeinheit verbunden.
- Die Elektroden 14, 16 sind über ein elektronisches Anpassnetzwerk 32 mit einem Mittel 18 zur Einspeisung hochfrequenter Spannung verbunden. Bei dem Einspeisungsmittel 18 handelt es sich vorzugsweise um einen HF-Generator. Mit Hilfe eines elektronischen Anpassnetzwerkes 32 werden der Innenwiderstand des HF-Generators 18 und die variable Impedanz des Festkörpers 12 auf Grund der sich verändernden Temperatur und schwankender Feuchtigkeits- und/oder Schadstoffgehalte aufeinander abgestimmt. Die Steuerung der Vorrichtung erfolgt mittels eines Steuerungsmittels 30. Bei dem Steuerungsmittel 30 handelt es sich vorzugsweise um einen Personalcomputer (PC) mit Prozessleitsystem, der mit dem HF-Generator 18 und der Auswerteeinheit 26 verbunden ist.
-
Fig. 2 zeigt eine alternative Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bezugszeichen gelten analog. Die Plattenelektroden 14, 16 sind in dieser Ausführungsform nebeneinander in einer Ebene angeordnet. Zumindest eine der Elektroden 14, 16 ist perforiert, als Netzelektrode oder anderweitig für Gas durchlässig ausgelegt. Die erste Seite 15 der Plattenelektroden 14, 16 weist in Richtung des Festkörpers 12 und bildet die Grenzfläche 20 aus (nicht gezeigt). Auf der zweiten Seite 17 der Elektroden 14, 16 ist der käfigartige Behälter 34 mit dem Adsorptionsmittel 22 angeordnet. Das Adsorptionsmittel 22 ist geeignet, die Flüssigkeit 10 und/oder den Schadstoff 11 zu adsorbieren. Die Temperatur des Festkörpers 12 wird über Temperatursensoren 24 überwacht und die Daten werden von einer Auswerteinheit 26 an den PC mit Prozessleittechnik 30 weitergegeben. Vorzugsweise sind weitere Sensoren 28 vorgesehen, die Temperaturen oder den Feuchtigkeits- 10 und/oder Schadstoffgehalt 11 des Festkörpers 12 überwachen und die Daten über die Auswerteinheit 26 ebenfalls an den PC 30 mit Prozessleittechnik weitergeben. Der PC steuert den HF-Generator 18 und damit die dielektrische Erwärmung, wobei über ein elektronisches Anpassnetzwerk 32 ein optimaler Energietransfer vom HF-Generator 18 an den Festkörper 12 bei sich verändernder Feuchte realisiert wird. - Die Elektrodenform und -anordnung können für die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung so variiert werden, dass auch kompliziert geformte Bauteile und Holzkonstruktionen effektiv erwärmt werden können. Die Vorrichtung wird vorzugsweise so angelegt, dass ein möglichst homogener Energieeintrag in den Festkörper 12 realisiert werden kann und somit ein Temperaturprofil mit geringen Gradienten entsteht. Prinzipiell unterscheiden sich die Anordnungen für die Anwendungen Trocknung, Dekontamination und Bekämpfung von Schädlingen nicht wesentlich.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde an einem Festkörperblock 12 (50 cm x 50 cm x 20 cm) aus Sandstein mit einer Anfangsfeuchte von ca. 4,5 Ma.-% getestet. Der Steinblock 12 wurde beidseitig mit massiven Plattenelektroden 14, 16 aus Kupferblech versehen. Diese enthielten auf einer Seite Löcher (Durchmesser ca. 5 mm) für die Durchführung von faseroptischen Temperatursensoren 24, mit denen der Temperaturverlauf im Steinblock 12 kontinuierlich verfolgt werden konnte. Zur dielektrischen Erwärmung kam ein HF-Generator 18 mit 5 kW Maximalleistung und einer konstanten Arbeitsfrequenz von 13,56 MHz zu Einsatz. Die während der Aufheizphase kontinuierlich eingebrachte HF-Leistung betrug 1,3 kW. Nach dem Erreichen einer mittleren Temperatur von 105 °C wurde diese konstant gehalten, indem die Leistung nur noch temporär eingebracht wurde. Als adsorbierende Substanz 22 im Behälter 34 wurde eine Schüttung von Zeolith 13X mit einer mittleren Korngröße von 3 mm verwendet.
- Die Temperaturprofile in einer mittleren Ebene im Steinblock sind in
Fig. 3 für unterschiedliche Phasen des Versuches dargestellt. Die bei höheren Temperaturen zum Rand des Steines 12 hin auftretenden Temperaturgradienten sind vor allem auf die fehlende thermische Isolierung zurückzuführen. Während der Erwärmung wurde kontinuierlich das Gewicht des Steines 12 bestimmt, der auf einer Waage positioniert war.Fig. 4 zeigt die Abnahme des normierten Wassergehalts, gemessen als Gewichtsabnahme infolge der Trocknung, in Korrelation mit der mittleren Temperatur des Steines 12 während der Trocknung. Im Verlaufe des Versuches wurde ein Trocknungsgrad von etwa 94 % erreicht. Es ist zu beachten, dass die erreichte Endfeuchte unter Umständen nicht der Ausgleichsfeuchte entspricht, die bei einer praktischen Anwendung anzustreben ist. Um Schäden am Material zu vermeiden, ist möglicherweise dann ein geringerer Wasseraustrag anzustreben und die Trocknung wäre somit eher abzubrechen. Erwartungsgemäß war mit Erreichen einer Temperatur von 100 °C im Festkörperstein 12 ein deutlicher Anstieg der Wasseraustragsrate um etwa den Faktor 4 zu verzeichnen. Der energetische Wirkungsgrad, also die Effizienz der Umwandlung von HF-Energie in Wärme im Sandstein 12 lag bei diesem Versuch bei 91 %. Durch eine verbesserte thermische Isolierung könnte dieser Wert noch erhöht werden. - Im Beispiel 2 wurde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Festkörper 12 aus demselben Material wie in Beispiel 1 mit Hilfe von Gitternetzelektroden 14, 16 getrocknet. Die Gitternetzelektroden 14, 16 wurden als Edelstahlnetz mit einer Maschenweite von ca. 6 mm ausgestaltet. Diese Auslegung der Elektroden 14, 16 bietet beim praktischen Einsatz eine höhere Flexibilität und kann der äußeren Form des Festkörpers 12 einfacher angepasst werden. Die HF-Erwärmung und die Messwerterfassung erfolgten in analoger Weise zu Beispiel 1. Die eingebrachte Leistung betrug 1,6 kW.
Fig. 5 zeigt die Temperaturprofile zu verschiedenen Zeiten des Versuchs auf einer mittleren Ebene im Festkörper 12.Fig. 6 stellt den Verlauf der Trocknung des Steinblocks 12 mit der Entwicklung der mittleren Temperatur während des Versuches dar. Der erzielte Trocknungsgrad lag bei ca. 91 % und die Energieeffizienz, d.h. der Wirkungsgrad, lag bei 89 %. Beide Werte liegen für diese Elektrodenform im selben Bereich wie für massive Kupferelektroden, was die Flexibilität hinsichtlich der Elektrodenauslegung unterstreicht. - Das Potenzial der Verwendung von verschiedenen Adsorbermaterialien 22 zur Bindung des aus dem Mauerwerk bzw. einem anderen Festkörper 12 entfernten Wassers 10 (wie in den Beispielen 1 und 2 demonstriert) wird in
Fig. 7 veranschaulicht. Hier ist die Gleichgewichtsadsorption von Wasser an drei unterschiedlichen Zeolithen vom Typ 3A, 5A bzw. 13X für verschiedene Wasser-Partialdrücke angegeben. Die Wasseradsorption ist in Milliliter Wasser pro Gramm Adsorbermaterial angegeben. Derartige Kurven werden als Adsorptionsisothermen bezeichnet und sind der Fachliteratur auch für das Bindungsvermögen von organischen Schadstoffen 11 an Zeolithen oder anderen potenziellen Adsorbermaterialien 22 wie Aktivkohle oder Silikagele zu entnehmen. Je nach Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Fachmann die adsorptive Substanz 22 dann entsprechend auswählen. - In
Fig. 8 wird eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der das zu behandelnde Material 12 mittels einer Fördereinrichtung 40 zwischen den Elektroden 14, 16 derart hindurchbewegt wird, dass sich das Material 12 zumindest zeitweise im Wirkungsbereich der mindestens einen Elektrode 14, 16 befindet. Bevorzugt wird das Material vor der Behandlung mittels einer geeigneten, besonders bevorzugt trichterförmigen Einrichtung 50 auf die Fördereinrichtung 40 aufgebracht. Bevorzugt ist das Sammeln des Materials 12 nach der Behandlung mit einer entsprechenden Einrichtung 52. In einer bevorzugten Variante wird die Oberflächentemperatur des Materials 14 mittels eines Sensors 46 vorzugsweise kontinuierlich gemessen. Vorzugsweise wird das Material 14 während der Bewegung mittels der Fördereinrichtung 40 von einem Gasstrom 42 derart durchströmt, dass die freigesetzten Stoffe 10, 12 durch diesen aufgenommen werden. Der Sensor ist vorzugsweise mit einer Auswerteeinheit 26 verbunden. Die Einspeisung der HF-Energie wird wie bei den anderen Varianten durch eine HF-Spannungsquelle 18, die vorzugsweise über eine elektronisches Anpassnetzwerk 32 mit den Elektroden 14, 16 verbunden ist, realisiert. Die Fördereinrichtung 40 ist vorzugsweise für die Durchströmung zumindest teilweise perforiert. In einer besonders bevorzugten Variante durchströmt der Gasstrom 42 nach der Aufnahme der Komponenten 10, 12 einen Feststoff 22, der sich in einem geeigneten, zumindest teilweise offenen Behälter 34 befindet. Vorzugsweise weist das Material zur Aufnahme der freigesetzten Stoffe 22 auch eine Komponente 44 auf, die unter geeigneten Randbedingungen (z.B. Temperatur) in der Lage ist, Schadstoffe 11 unschädlich zu machen. -
- 10
- Wasser (Flüssigkeit)
- 11
- Schadstoff
- 12
- Festkörper/Feststoff
- 14, 16
- Elektrode
- 15
- erste Seite
- 17
- zweite Seite
- 18
- Mittel zur Einspeisung von HF-Energie
- 20
- Grenzfläche/Übergangsbereich
- 22
- Substanz zur Aufnahme von freigesetzter Flüssigkeit/Schadstoff
- 24
- Temperatursensor
- 26
- Auswerteeinheit
- 28
- Flüssigkeit-/Schadstoff- oder Temperatursensoren
- 30
- Steuerungsmittel
- 32
- elektronisches Anpassnetzwerk
- 34
- Behälter/ Struktur
- 36
- Mittel zur Bestimmung der Adsorberbeladung
- 40
- Fördereinrichtung
- 42
- Gasstrom
- 44
- Mittel zur reaktiven Gasreinigung
- 46
- Infrarotsensor/Infrarotkamera
- 50
- Mittel zum Ausbringen des zu behandelnden Materials
- 52
- Mittel zum Sammeln des behandelten Materials
Claims (13)
- Vorrichtung zur Trocknung und/oder Dekontamination eines Feststoffes (12), der mindestens eine Flüssigkeit (10) und/oder einen Schadstoff (11) enthält, aufweisend- mindestens eine Elektrode (14, 16), aufweisend eine erste Seite (15) und eine zweite Seite (17), wobei die erste Seite (15) freiliegt und einen äußeren Teil der Vorrichtung ausbildet und die mindestens eine Elektrode (14, 16) mit einem Einspeisungsmittel (18) zur Einspeisung einer hochfrequenten Spannung verbunden ist,- eine Struktur (34) aufweisend eine Substanz (22), die geeignet ist, eine Flüssigkeit (10) und/oder einen Schadstoff (11) aufzunehmen, wobei die Struktur (34) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein Stofffluss vom zu behandelnden Feststoff (12) zur Struktur (34) gestattet ist,- mindestens ein Steuerungsmittel (30) zur Steuerung des Einspeisungsmittels (18) zur Einspeisung der hochfrequenten Spannung, wobei das Steuerungsmittel (30) mit dem Einspeisungsmittel (18) verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Elektrode (14, 16) für die mindestens eine Flüssigkeit (10) und/oder den Schadstoff (11) permeabel, vorzugsweise perforiert ausgebildet ist oder eine Netzelektrode ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens ein Temperatursensor (24) vorgesehen ist, der geeignet ist, die Temperatur des Festkörpers (12) zu bestimmen, wobei der Temperatursensor (24) mit einer Auswerteeinheit (26) verbunden ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper (12) ein Textil, ein Lebensmittel, ein Baumaterial, Holz, Sand, Lehm, Kies, Zement, Beton, Ziegel, Gips, Gipskarton, eine Mischung aus den vorgenannten Materialien, ein Mauerwerk oder ein anderes zumindest teilweise mineralisches Material ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung (40) zum Hindurchführen des Feststoffes (12), der vorzugsweise in partikulärer Form vorliegt, zwischen den Elektroden (14, 16) vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erzeugen eines zusätzlichen Gasstroms (42) und zum Abführen der aus dem Feststoff (12) freigesetzten Substanzen (10, 11) vorgesehen sind und/oder dass die aus dem Feststoff (12) freigesetzten Schadstoffe (11) einem Mittel zur reaktiven Gasreinigung (44) zugeführt werden.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (10) ein organisches oder anorganisches Lösungsmittel, vorzugsweise ein organisches oder anorganisches polares Lösungsmittel, besonders bevorzugt Wasser ist und/oder dass der Schadstoff (11) ein Kohlenwasserstoff oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff, vorzugsweise ein Mineralölkohlenwasserstoff, ein organisches Lösungsmittel, ein Bestandteil von Anstrichstoffen, Flammschutzmitteln, Holzschutzmitteln und anderen Substanzen, die dem Schutz von Baumaterialien gegenüber Schädlingen dienen, oder ein Gemisch von mindestens zwei dieser Komponenten ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz (22) ein adsorbierendes Material ist, vorzugsweise ein poröses Material, insbesondere ein γ-Aluminiumoxid, Silikagel, Aktivkohle, ein Zeolith oder eine Mischung daraus, besonders bevorzugt ein hydrophiler Zeolith, insbesondere ein NaY-, NaX-, KA-, NaA- oder CaA-Zeolith oder ein hydrophober Zeolith, vorzugsweise ein dealuminierter Y-Zeolith mit hohem Si/Al-Verhältnis, ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (14, 16) eine räumliche Ausdehnung im Bereich von 0,1 bis 10 m2, besonders bevorzugt 0,5 bis 2 m2, aufweist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (14, 16) eine Plattenelektrode ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zwei Elektroden (14, 16) aufweist, wobei vorzugsweise eine der zwei Elektroden (14, 16) eine kalte, geerdete Elektrode (14) ist und eine der zwei Elektroden (14, 16) eine heiße Elektrode (16) ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (14, 16) nebeneinander angeordnet sind, wobei die ersten Seiten (15) der Elektroden (14, 16) in einer Ebene liegen und die Elektroden (14, 16) auf derselben Seite des Festkörpers (12) angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einspeisungsmittel (18) zur Einspeisung einer hochfrequenten Spannung und der mindestens einen Elektrode (14, 16) ein elektronisches Anpassnetzwerk (32) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Bestimmungsmittel (36) zur Bestimmung der Beladung der Substanz (22) in Bezug auf die Flüssigkeit (10) und/oder den Schadstoff (11) aufweist und/oder dass ein Wärmetauscher zur Nutzung der Energie des abgeführten Gasstromes (42) und/oder der Adsorptions- und/oder Reaktionswärme bei der Wechselwirkung mit der adsorbierenden Substanz (22) oder einem Katalysator für die Erwärmung des Feststoffes (12) vorgesehen ist.
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