FI104154B - Kaasujen suodatin - Google Patents

Description

5 104154

Kaasujen suodatin

Keksintö kohdistuu kaasujen suodattimeen, joka on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyä tyyppiä.

Tällainen kaasujen suodatin on tarkoitettu esim. ilmanvaihtokanavaan sijoitettuna poistamaan tilan tuloilmasta kaasumaisia epäpuhtauksia.

Vahingollisia kaasuja poistetaan tuloilmasta yleisesti suodattimilla, jotka 10 on sijoitettu ilmanvaihtokanavaan ja jotka sisältävät rakeista, suuren ominaispinta-alan omaavaa materiaalia. Mm. rikkidioksidi, typen oksidit, kloori, kloorivety ja otsoni ovat tavallisia tällaisilla suodattimilla suodatettavia kaasuja.

15 Tavanomaisten työ- ja oleskelutilojen lisäksi on joukko erikoistiloja, joiden ilman puhtaudelle asetetaan huomattavan korkeita vaatimuksia. Tällaisia erikoistiloja ovat esim. ns. puhdastilat, joissa valmistetaan mm. herkkien elektroniikkalaitteiden komponentteja ja/tai itse laitteita. Myös ko. laitteiden käyttötilat on usein suojattava jopa laitekohtaisilla suodat-20 timilla niiden luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

Tuloilman suodatus on lisääntynyt ja tulee lisääntymään olennaisesti myös erilaisten ajoneuvojen ja työkoneiden kohdalla, joissa varsinkin pakokaasujen suodatus on tärkeää samoin kuin sellaisten epäpuhtauk-25 sien suodatus, joiden käsittelyyn ajoneuvoa tai työkonetta käytetään (esim. torjunta-aineiden levitys traktorilla ).

Yleisesti on tunnettua nostaa suodattimien suodatustehoa kasvattamalla suodatinmateriaalin ja suodatettavan ilman välistä kontakti- eli viipy-30 mäaikaa esim. lisäämällä suodattimen paksuutta, eli sen kerroksen paksuutta, jonka läpi suodatettava ilma virtaa. Tällöin tulee kuitenkin ' ! ongelmaksi kasvava painehäviö, mikä ei ole edullista ilmanvaihtojärjes telmän toiminnalle.

35 Ranskalaisesta patentista 7232725 (julkaisunumero 2199479) tunnetaan suodatin, jossa puhdistettavan kaasun virtaus on tarkoitettu kulkemaan suodatinmateriaalin kerroksen läpi. Tällaiset kerrokset voivat t 2 104154 muodostua kahdesta kuitumateriaalikerroksesta ja niiden väliin sijoitetusta raemaisesta adsorbentista. Varsinaisessa suodatinrakenteessa nämä kerrokset voivat sijaita yhdensuuntaisesti muodostaen pakan tai, ψ kuten julkaisun kuvissa 8 ja 9 on esitetty, spiraalin muotoon käärittynä 5 ja koteloon sijoitettuna, jolloin suodatettava aine kulkee aksiaalisuun-nassa ja samalla spiraalin keskeltä ulospäin.

Lisäksi eurooppalaisessa patenttijulkaisussa 504389 on esitetty suoda-tinrakenne, jossa suodatettava materiaali on tarkoitettu kulkemaan spi-10 raaliksi käärityn suodatinmateriaalin kerrosten läpi keskeltä ulospäin. Suodatinmateriaali on saatu aikaan sekoittamalla adsorboivan aineen rakeita ja kuituja toisiinsa.

Myös näissä suodattimissa johdettaessa puhdistettavaa kaasua adsor-15 benttia sisältävän suodatinmateriaalin läpi joudutaan ottamaan huomioon materiaalin aiheuttama virtausvastus edellä esitetyin ongelmin.

Suomalaisessa patentissa FI-94724 on esitetty menetelmä kaasujen suodattimen valmistamiseksi, jolloin suodatin on muodostettu päällek-20 käisistä, aallotetusta ja kemisorption aikaansaavalla liuoksella impregnoidusta kantajamateriaalista valmistetuista kerroksista, joissa aaltojen pituussuunta yhtyy ilman läpivirtaussuuntaan ja kerrokset muodostavat erillisiä, pitkänomaisia virtauskennoja. Kantajamateriaali on alumiinile-vyä, jonka molemmille pinnoille on kiinnitetty huokoisen pinnan aikaan-25 saavaa alumiinioksidia. Tällainen suodatin ei aiheuta virtausvastusta : suodatettavalle ilmalle, mutta kontaktipintaa saadaan huomattavasti enemmän verrattuna samaan tilavuuteen kuin rakeisia materiaaleja käytettäessä. Perusrakenteeltaan samaa tyyppiä oleva suodatin tunnetaan lisäksi esim. patentista US-4 391 616.

30

Keksinnön tarkoituksena on esittää uudentyyppinen suodatinrakenne, jossa yhdistyvät pieni virtausvastus ja hyvä suodatustehokkuus suuren pinta-alan ansiosta. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle suodattimelle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitet-35’ ty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

3 104154

Suodatinmateriaali muodostaa suodattimessa samalla pituussuuntaisia virtauskanavia erottavat seinämät. Näissä virtauskanavissa virtaus tapahtuu niiden alku- ja loppupään välillä suodatinmateriaalin suuntaisena, eli suodatinmateriaali adsorboi halutut epäpuhtaudet sen ohi vir-5 taavasta kaasusta. Tasomaisessa suodatinmateriaalikerroksessa on ainakin kaksi päällekkäistä kerrosta: tukikerros ja huokoinen adsorbent-timateriaalikerros. Lisäksi suodatinmateriaalin eri kerroksia pitävät erillään niiden pinnasta kohoavat pitkänomaiset välikkeet, jotka myös sisältävät huokoista adsorbenttimateriaalia. Suodatinmateriaalikerrok-10 set voivat olla monikerrosrakenteita siten, että tukikerros on keskellä ja adsorbenttimateriaalikerrokset sen toisella puolella tai molemmilla puolilla, tai edullisesti suodatinmateriaalikerros on rakenteeltaan sellainen, että adsorbenttimateriaalin kerros on sijoitettu kahden huokoisen tukikerroksen väliin.

15

Pitkänomaisia virtauskanavia rajoittaa näin virtaussuuntaa vastaan kohtisuorissa suunnissa adsorbenttia sisältävät seinämät: Suodatinma-teriaalikerroksia vastaan kohtisuorissa suunnissa vastakkaisilta puolilta suodatinmateriaalikerroksen välikkeiden väliset alueet ja suodatin-20 materiaalikerrosten suunnassa vastakkaisilta puolilta em. välikkeet.

Muiden edullisten suoritusmuotojen osalta viitataan oheisiin epäitsenäisiin patenttivaatimuksiin ja jäljempänä tulevaan selitykseen.

25 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaisessa suodattimessa käytettävää suodatinmateriaalia poikkileikkauksena, 30 kuva 2 esittää keksinnön mukaisen suodattimen yhtä rakennetta * perspektiivikuvantona, kuva 3 esittää keksinnön mukaisen suodattimen toista rakennetta 35 virtauskanavia vastaan kohtisuorana poikkileikkauksena, 4 104154 kuva 4 esittää keksinnön mukaisen suodattimen kolmatta rakennetta virtauskanavia vastaan kohtisuorana poikkileikkauksena, kuva 5 esittää edullista suodatinmateriaalin vaihtoehtoa poikkileik- 5 kauksena, kuva 6 esittää keksinnön mukaisen suodattimen toimintaperiaatetta kanavien suuntaisena halkileikkauksena, ja 10 kuvat 7—9 kuvaavat suodattimena suoritettujen kokeiden tuloksia.

Seuraavassa selityksessä kuvattu suodatinmateriaalikerros käsittää huokoisen adsorbenttimateriaalikerroksen, jota pitää paikallaan tuki-kerros. Tukikerros muodostaa suodattimen tukirakenteen, ja sen avulla 15 suodatin voidaan tehdä halutun muotoiseksi pysyväksi rakenteeksi ja lujuusominaisuuksiltaan suhteellisen heikko huokoinen adsorbentti-materiaali saadaan näin haluttuun muotoon.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisessa suodattimessa rakenne-20 osana käytettävä materiaalikerros. Materiaalikerroksena on suodatin-materiaali, joka muodostaa oleellisesti tasapaksuisen kerroksen 1. Kerros on muodostettu kolmesta osakerroksesta, eli kahdesta harsomaista kuitukangasta olevasta tuki kerroksesta 1a, jotka muodostavat kerroksen ulkopinnat, sekä niiden väliin sijoitetusta raemaisen adsorbentin 25 kerroksesta, joka muodostaa huokoisen adsorbenttimateriaalikerroksen : 1b.

Kuvassa 1 on esitetty vielä kerroksen päälle sijoitettuja pitkänomaisia, toisistaan erillisiä ja keskenään oleellisesti yhdensuuntaisia liuskoja. 30 Nämä liuskat voivat olla rakenteeltaan samoja kuin kerroksen 1 muodostava materiaali, jolloin ne on voitu leikata kapeampina suikaleina irti ' kerrokseen 1 käytetystä laajemmasta tasomaisesta materiaalista ja si joittaa kerroksen 1 päälle. Liuskat muodostavat näin materiaalikerrok-seen 1 pitkänomaisia kohoumia, jotka toimivat välikkeinä 2 päällekkäin 35 sijaitsevien kerrosten 1 pitämiseksi erillään.

5 104154

Kuvassa 2 on esitetty yksi mahdollinen suodatinmateriaalin avulla rakennettava suodatin eli suodatinkenno. Kuvan 1 materiaalin kerrokset 1, joiden päälle on sijoitettu erillisiä liuskoja, ladotaan päällekkäin, ja tällöin syntyy pitkänomaisia, kerrosten tasojen suuntaisia yhdensuun-5 täisiä virtauskanavia 3. Yksittäisiä kanavia 3 rajaavat toisaalta kerroksia 1 erillään pitävät välikkeet 2, jotka muodostuvat juuri edellä kuvatuista suodatinmateriaalin kapeammista liuskoista, ja toisaalta suodatinmateriaalin kerrokset 1. Näin ollen kaikki virtauskanavan 3 seinämät ovat suodatinmateriaalia, eli ne sisältävät huokoista adsorbenttimateriaalia.

10 Saadussa kennossa ilma virtaa kanavissa 3, joiden seinämiin pois suodatettavat kaasumaiset aineet kiinnittyvät Kanavien kaikki seinämäpinnat ovat huokoisia, koska suodatinmateriaalin yhtenäisten kerrosten kohdalla ne muodostuvat huokoisesta tukikerroksesta 1a ja välikkeiden 2 kohdalla suoraan huokoisesta adsorbenttimateriaalista.

15

Kuvassa 2 esitetty suorakulmaisen särmiön muotoinen kenno on helppo muotoilla esimerkiksi leikkaamalla haluttuun käyttökohteen määräämään muotoon.

20 Samantyyppinen pakkarakenne on mahdollista saada aikaan myös laskostamalla jatkuva tasomainen materiaali siten, että saman materiaalin peräkkäiset osuudet muodostavat kennossa yhdensuuntaiset päällekkäiset kerrokset 1. Kuvassa 3 on esitetty tämä periaate, jossa mate-riaalikerroksen 1 kohoumat tulevat toistensa lomiin taitettaessa ko- 25 houmia käsittävät pinnat vastakkain laskostuksessa, jolloin nämä ko-: houmat ovat luonnollisesti riittävän harvalla jaolla materiaalikerroksen pinnalla. Toisella puolella olevat sileät pinnat tulevat samalla tavoin toisiaan vasten.

30 Kuvassa 4 on esitetty toinen vaihtoehto, jossa rakenteen perusperiaate on sama kuin kuvassa 2. Tässä suodatinkenno on muodostettu kääri-mällä sama tasomainen suodatinmateriaali rullalle, jolloin päällekkäin tulevat suodatinmateriaalin kerrokset 1 muodostuvat saman materiaalin * peräkkäisistä, keskeytyksettä toisiinsa liittyvistä osuuksista. Myös tällai- 35 nen materiaali voi alun perin olla kuvan 1 kaltaista, jolloin käärittäessä sen pinnalla olevat liuskat muodostavat edellä kuvatut välikkeet 2. Saatu suodatinkenno on siis läpimeneviä kanavia 3 vastaan kohtisuo- 6 104154 raita poikkileikkaukseltaan spiraalin muotoinen. Myös tällainen suoda-tinkenno voidaan päädyistään muotoilla esimerkiksi leikkaamalla haluttuun muotoon.

f 5 Ennen kennon muodostusta välikkeet 2 voidaan kiinnittää kerroksen 1 ▼ pintaan jollakin sopivalla tavalla, esimerkiksi käyttämällä hyväksi kerroksissa 1 ja/tai välikkeissä 2 olevia tukikerroksen 1a kuituja, jotka voivat olla lämmöllä sidottavia kuituja, jolloin kerros ja välikkeet voidaan kiinnittää yhteen lämmön avulla. Myös liimausta voidaan käyttää. Ιοί 0 pullinen kenno, eli pakka tai rulla, voidaan saada pysymään koossa mekaanisesti, esim. sijoittamalla se sopivaan koteloon.

Kuvassa 5 on esitetty edullinen materiaalikerroksen 1 rakennevaihtoehto. Kun kuvassa 1 välikkeinä 2 toimivat kohoumat on sijoitettu erillisinä 15 kappaleina materiaalikerroksen päälle, ovat tässä kohoumat samaa materiaalikerrosta, jolloin niiden uloin kerros on samalla materiaalikerroksen jatkuva uloin kerros, tässä tapauksessa huokoinen tukikerros 1a. Kuvan rakenne voidaan valmistaa käytännössä siten, että kahden tukikerroksen 1a väliin ajetaan adsorbenttipartikkeleiden kerros 1b so-20 pivalla monikerrosrainausmenetelmällä, minkä jälkeen saatu moniker-rosrakenne johdetaan kahden puristuspinnan, kuten telan välistä, joista toisen pinnassa on uurteita, jotka saavat aikaan materiaalikerroksen 1 toiselle pinnalle halutun muodon. Tätä mekaanista muokkausvaihetta ajatellen se pintakerros I. tukikerros, jonka puolelle kohoumat muodos-25 tetaan, voi olla leveämpi kuin vastakkaisella puolella oleva pintakerros, koska se muokkauksen vaikutuksesta kapenee leveyssuunnassa.

Vaikka kuvassa 5 on esitetty saatavaksi suunnilleen suorakylkiset, poikkileikkaukseltaan suorakulmion tai puolisuunnikkaan muotoiset kohoumat, on muokkausta suorittavan puristuspinnan valinnalla mah-30 dollista saada muukin muoto, esimerkiksi aaltomainen. Aallotetusta kantajamateriaalista valmistettuihin tunnettuihin suodatinmateriaaleihin !· on tässä kuitenkin se ero, että materiaalikerroksen 1 paksuus vaihtelee kohoumien johdosta, ja kohoumien kohdalla on paksuussuunnassa enemmän huokoista adsorbenttimateriaalia kuin niiden välissä.

Kuvassa 6 on esitetty suodattimen toimintaperiaate sivusta nähtynä kaavamaisesti. Virtauskanavat 3 kulkevat koko suodatinkennon läpi 35 7 104154 oleellisesti samansuuntaisina siten, että niiden alkupäät ovat avoimina kaasun tuloyhteeseen A ja loppupäät ovat avoimina kaasun lähtöyhtee-seen B. Suodatinmateriaalin kerrokset 1 ja niiden päällä olevat liuskat muodostavat virtauskanavia niiden päävirtaussuuntaa vastaan kohti-5 suorissa suunnissa ympäröivät seinämät, jotka ottavat vastaan epäpuhtauksia kanavissa virtaavasta, suodatettavasta kaasusta. Koteloa, johon suodatinkenno on sijoitettu, on merkitty viitenumerolla 4.

Suodatinmateriaalin kerroksilla on useita vaihtoehtoja. Seinämiin saa-10 daan suuri adsorptiopinta sijoittamalla erilliset adsorbenttipartikkelit kahden huokoisen tukikerroksen 1a väliin. Nämä tukikerrokset koostuvat edullisesti yhteenliittyneistä kuiduista, joiden välistä kaasu pääsee tunkeutumaan adsorbenttiin. Tällainen kuitukerros voi olla harvaa kuitukangasta eli harsoa. Kuitukerroksen raaka-aineina voivat olla 15 esim. synteettiset kuidut, kuten termoplastista materiaalia sisältävät, lämmöllä toisiinsa sidottavat kuidut.

Toisaalta huokoiselle adsorbenttimateriaalille on monia vaihtoehtoja. Huokoinen adsorbenttimateriaalikerros 1b voidaan saada aikaan erilli-20 sillä adsorbenttipartikkeleilla, jotka voivat olla periaatteessa mitä tahansa tunnettua raemaista tai kuitumaista materiaalia, esimerkiksi aktiivihiiltä. Voidaan ajatella myös huokoista kuiduista muodostettua laajempaa rakennetta, kuten kangasta, kuitukangasta tai neuletta, joita adsorbenttimateriaalikerroksessa on yksi tai useampia päällekkäin. 25 Myös nämä rakenteet voivat olla aktiivihiiltä. Adsorbentti voidaan luon-: nollisesti valita poistettavan kaasun mukaan, ja adsorptio voi tällöin ta pahtua fysikaalisella sorptiolla tai kemisorptiolla, jolloin adsorbentti-materiaaliin on imeytetty vastaavaa kemikaalia. Luonnollisesti adsor-benttia, on se sitten erillisinä partikkeleina tai laajempana huokoisena 30 rakenteena, ei tule pakata kerrokseen 1b liian tiiviisti, jotta kaasu pääsee partikkeleiden välistä, ja tämä on tärkeää erityisesti kuitumaisia ' . partikkeleita käytettäessä.

• Käytettäessä erillisiä adsorbenttipartikkeleita ne pysyvät hyvin seinä- 35 män sisällä, koska ne sijaitsevat tukikerrosten 1b välissä, ja tukikerrokset pitävät niitä paikoillaan, jolloin ne saavat olla suhteellisen irtonaisia toisiinsa nähden, mikä lisää suodatuspintaa. Tämä on hyvä 8 104154 tapa sitoa juuri raemainen adsorbentti suodatinmateriaaliksi. On kuitenkin mahdollista sijoittaa adsorbenttipartikkelit tukikerroksen vastakkaisille pinnoille tai vain toiselle pinnalle, jolloin ne voidaan sitoa tähän tukirakenteena toimivaan kerrokseen esim. erityisillä sidekuiduilla. Jos 5 huokoinen adsorbenttimateriaalikerros on vain toisella pinnalla, tukiker-ros on huokoinen, jolloin on mahdollista, että poistettavat kaasut pääsevät kulkeutumaan virtauskanavasta 3 tukikerroksen läpi toisella puolella olevaan adsorbenttikerrokseen. Jos taas huokoinen adsorbenttimateriaalikerros 1b on tukikerroksen 1a molemmilla pinnoilla, tu-10 kikerros 1a voi olla umpinainenkin ilman kaasun läpivirtausmahdolli-suutta. Erityisesti katkokuitujen muodossa olevat erilliset adsorbenttipartikkelit tai kuiduista muodostetut laajemmat huokoiset rakenteet voidaan kiinnittää näin tukikerroksen 1a pinnalle.

15 Myös rakennevaihtoehdossa, jossa huokoinen adsorbenttimateriaalikerros 1b on uloimpana monikerrosrakenteessa, välikkeet voidaan muodostaa edellä kuvatun periaatteen mukaan joko erillisistä adsor-benttimateriaalia sisältävistä liuskoista tai saman kerroksen 1b paksummista pitkänomaisista alueista.

20

Keksintöä ei ole rajoitettu edellä esitettyihin vaihtoehtoihin, vaan sitä voidaan vaihdella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Vaikka edellä on esitetty, että erilliset liuskat, jotka muodostavat valmiissa suodattimessa kerroksia erillään pitävät välikkeet, 25 voidaan leikata samasta suodatinmateriaalista, josta itse kerrokset muodostuvat, voidaan ne muodostaa myös erillisinä, adsorbenttipartik-keleita sisältävinä kappaleina. Ne voivat olla tällöin esim. pitkänomaisia kappaleita, joissa adsorbentti on suljettu huokoisen tukikerroksen, esim. kuituharson sisään, joka ympäröi adsorbenttia joka puolelta kappaleen 30 pituussuuntaa vastaan kohtisuorissa suunnissa. Nämä välikkeet voivat sisältää huokoista adsorbenttimateriaalia myös eri rakenteena kuin huokoinen adsorbenttimateriaalikerros 1b.

Käytetyn raemaisen adsorbentin raekoko voi vaihdella karkeasta hie-35 noon. Samoin kuitumaisen adsorbentin koitukoot voivat vaihdella. Suo-datinmateriaalin kerrosten 1 paksuus eli virtauskanavien 3 seinämien paksuus voi vaihdella, ja yleisimmin se voi olla 1—10 mm. Pienillä kui- 9 104154 duilla ja adsorbentin partikkelikoolla voidaan saada aikaan 1 mm paksuja materiaaleja, ja toisaalta joillakin materiaalivalinnoilla kerrospaksuus voi olla 1 cm.

5 Materiaalikerros voi sisältää myös muita osia kuin tukikerroksen 1a materiaalit ja huokoinen adsorbenttimateriaali, esimerkiksi erityisesti adsorbenttipartikkeleiden seassa voi olla sideaineita, erityisesti side-kuituja, joita käytetään kiinteyttämään adsorbenttipartikkeleiden kerroksia ja sitomaan niitä muihin kerroksiin. Sideaineiden osuuden tulee olla 10 pieni, jotta adsorptiopinta ei pienene liikaa niiden vaikutuksesta.

On myös mahdollista, että kerroksia on suodatinmateriaalikerroksessa 1 enemmän kuin kolme, esimerkiksi niin, että tukikerrokset 1a ja adsorbentin kerrokset 1b vuorottelevat samassa kerroksessa 1.

15

Keksintöä havainnollistetaan seuraavassa esimerkillä, joka ei ole sitä rajoittava.

Kaasusuodatinkennon läpäisy-ja kapasiteettimittaukset 20 1. Kaasusuodatinkennon rakenne

Testattu kaasusuodatinkennon on rakennettu kolmikerrosmateriaalista, jossa kahden synteettisen kuitukerroksen välissä on aktiivihiilirakeita 25 (halkaisija n. 1 mm). Materiaali ei ole optimoitu kennorakenteiseen käyttötarkoitukseen. Materiaalin valmistajan antamat tiedot materiaalista ovat seuraavat:

Kokonaispintamassa (g/m2) 480 30 Aktiivihiilen pintamassa (g/m2) 350

Paksuus (mm) 1,35

Saadusta 1,35 mm paksusta materiaalista leikattiin 3—4 mm:n levyisiä ’ suikaleita (välikkeitä), jotka liimattiin samaa materiaalia olevalle taso- 35 maiselle pinnalle niin, että niiden väliin jäi 3—4 mm leveät urat (kuva 1). Edellä mainitulla tavalla valmistettu materiaali käärittiin halkaisijaltaan 1° 104154 35 mm:n ja pituudeltaan 32 mm:n spiraalimaiseksi kennoksi (kuva 4), johon muodostui 52 kappaletta virtauskanavia.

2. Mittausmenetelmät 5 2.1. Otsonikuormitus

Kenno asetettiin sisähalkaisijaltaan 35 mm:n terässylinteriin. Terässylin-teri laitettiin kahden alumiinisen kartiomaisen pitimen väliin, joissa oli 10 haarat näytteenottoa varten. Suodattimelle syötettiin massavirtaussää-timellä kuivaa paineilmaa, johon lisättiin otsonia Thermo Environmental Instruments Inc 165 otsonigeneraattorilla. Kokonaisilmavirta oli 24 l/min ja kennon painehäviö 25 Pa. Otsonipitoisuutta ennen suodatinkennoa ja kennon jälkeen mitattiin Environnement SA 0341M UV-valon adsorp-15 tioon perustuvalla otsonianalysaattorilla. Otsonipitoisuuden muuttuminen tallennettiin tiedonkeruulaitteella. Kennolle syötetyn ilman otsonipitoisuus oli 0,112—0,120 ppm ja lämpötila 20—22°C. Viipymäaika suodattimen otsapinnasta laskettuna oli 0.077 s.

20 2.2. Sykloheksaani ja otsonikuormitus

Luvussa 1 kuvatulla tavalla valmistettua toista kennoa kuormitettiin sykloheksaanin ja otsonin seoksella. Sykloheksaani tuotettiin kuplitta-malla sykloheksaania kahdessa peräkkäisessä kaasunpesupullossa, 25 jonka jälkeen se sekoitettiin kaasusuodattimella puhdistettuun ilmaan (suhteellinen kosteus 40—60 % ja lämpötila 20—24°C). Otsoni tuotettiin Red03x Plus otsonigeneraattorilla. Ilmasta imettiin 25 l/min kennon läpi näytteenottopumpun avulla. Kennon läpi mennyt ilmavirta kulki kokonaisuudessa Miran 1A infrapunakaasuanalysaattorin mittauskam-30 mion kautta. Miran:illa mitattiin sykloheksaanipitoisuus. Otsonipitoisuus mitattiin Environnement SA 0341M otsonianalysaattorilla. Kennolle syötetyn ilman sykloheksaanipitoisuus oli 7,5 ppm ja otsonipitoisuus 0,5 ppm. Viipymäaika suodattimen otsapinnasta laskettuna oli 0.074 s.

* 11 104154 2.3. Tolueenikuormitus

Otsonilla ja sykloheksaanilla kuormitetut suodatinkennot asetettiin molemmat peräkkäin samaan teräslieriöön siten, että niiden välissä oli n. 5 5 mm rako. Kennojen läpi johdettiin kuumaa ilmaa (lämpötila yli 80°C) kennojen regeneroimiseksi. Regeneroinnin jälkeen kennoja kuormitettiin tolueenilla. Tolueeni tuotettiin kuplittamalla tolueenia vesihauteessa olevassa astiassa. Tuotettu tolueeni johdettiin ilmavirtaan, josta 18,5 l/min otettiin kennon läpi näytteenottopumpun avulla. Kennon läpi 10 mennyt ilmavirta kulki kokonaisuudessaan Miran 1A mittauskammion kautta. Miraniilla mitattiin tolueenipitoisuus. Tolueenipitoisuus ennen kennoa oli 20—22 ppm. Viipymäaika suodattimen otsapinnasta laskettuna oli 0.20 s.

15 Tolueenikuormitus tehtiin myös kaupallisella sylinterimäisillä aktiivihiili-rakeilla (halkaisija 4 mm ja pituus keskimäärin n. 5 mm). Rakeet asetettiin otsapintamitoiltaan 430* 170 mm ja syvyydeltään 80 mm:n laatikkoon. Otsapinnoilla oli reikälevyt. Ilmavirta suodattimen läpi oli 35 l/s ja painehäviö 160 Pa. Tolueenipitoisuus ennen kennoa oli 20—22 ppm. 20 Viipymäaika suodattimen otsapinnasta laskettuna oli 0.17 s.

3. Tulokset

Kennojen läpäisy- ja kuormitusmittausten tulokset on esitetty kuvissa 7 25 —9, joista kuva 7 kuvaa kennojen läpäisyn muutosta otsonikuormituk- sessa, kuva 8 kennon läpäisyn muutosta sykloheksaani- ja otsoni-kuormituksessa, ja kuva 9 kennon ja tunnetun suodattimen läpäisyn muutosta tolueenikuormituksessa. Kuvissa on esitetty kennojen läpäisyn muuttuminen ajan funktiona. Sykloheksaani- ja otsonikuormituk-30 sessa otsonin läpäisy mitattiin ainoastaan kuormituksen alussa.

4. Johtopäätökset

Suodatinkennon mittaustulokset ovat lupaavia, kun otetaan huomioon, 35 että käytettyä materiaalia ei ole optimoitu kyseiseen käyttötarkoitukseen. Suodatinkennon läpäisyä voidaan huomattavasti pienentää pidentämällä viipymäaikaa suodattimessa. Viipymäaika voidaan valita 12 104154 kennon pituuden, otsapinta-alan ja ilmavirran valinnoilla. Kennon pituuden lisääminen lisää painehäviötä, mutta koska tehdyissä kokeissa kennon painehäviö on ollut alhainen, on tämä mahdollista.

Claims (10)

104154

1. Kaasujen suodatin erityisesti ilmanvaihtoa varten, jossa on pitkänomaisia virtauskanavia (3), jotka ainakin osaksi on muodostettu sijoit-5 tamalla päällekkäin materiaalikerroksia (1), joiden väliin virtauskanavat (3) muodostuvat siten, että niiden alkupäät ovat avoimina kaasun tulo-yhteeseen (A) ja loppupäät ovat avoimina kaasun lähtöyhteeseen (B), jolloin kaasuvirtaus on alkupäiden ja loppupäiden välillä kanavissa (3) järjestetty materiaalikerrosten (1) tasojen suuntaisiksi ja kerroksissa on 10 adsorbenttia, johon epäpuhtaudet imeytyvät kanavissa (3) tapahtuvasta virtauksesta, jolloin materiaalikerroksissa on päällekkäin ainakin yksi tukikerros (1a) ja huokoinen adsorbenttimateriaalikerros (1b), jota tukikerros (1a) pitää paikoillaan, tunnettu siitä, että kanavat (3) muodostuvat huokoista adsorbenttimateriaalia sisältävien välikkeiden 15 (2) väliin, jotka muodostavat kohoumia em. materiaalikerroksiin (1) ja pitävät niitä erillään kanavien (3) kohdalla, ja että kanavia (3) ympäröi joka puolelta huokoiset seinämät, joiden kautta on virtausyhteys kanavia joka puolelta ympäröivään huokoiseen adsorbenttimateriaaliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että ad sorbenttimateriaalikerros (1b) on sijoitettu kahden huokoisen tuki-kerroksen (1a) väliin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että 25 tukikerros (1a) on kuiduista muodostettu kerros, kuten kuituharso. • ' 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suodatin, tunnettu siitä, että materiaalikerroksia (1) erillään pitävät välikkeet (2) muodostuvat adsorbenttimateriaalikerroksen (1b) paksummista pitkänomaisista 30 alueista.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että materiaalikerroksia (1) erillään pitävät välikkeet (2) ovat , materiaalikerroksista (1) irrallisina liuskoina sijoitettu kerrosten (1) vä- 35 liin. 14 104154

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että vä-likkeet (2) on muodostettu samasta tasomaisesta materiaalista erotetuista liuskoista, josta materiaalikerrokset (1) muodostuvat.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suodatin, tunnettu siitä, että huokoinen adsorbenttimateriaalikerros (1b) on muodostettu erillisistä adsorbenttipartikkeleista, kuten raemaisista tai kuitumaisista osista.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen suodatin, tun nettu siitä, että huokoinen adsorbenttimateriaali on aktiivihiiltä.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suodatin, tunnettu siitä, että se on muodostettu päällekkäin sijoitetuista samansuuntaisista 15 materiaalikerroksista (1), jotka muodostavat pakkamaisen rakenteen.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-8 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että se on muodostettu käärimällä tasomainen materiaali virtauskanavia (3) vastaan kohtisuorassa poikkileikkauksessa spiraalin 20 muotoon. « w 15 Patentkrav: 104 I 5 4