FI71499B - Filter och foerfarande foer att framstaella detsamma - Google Patents

Description

71499

Suodatin ja sen valmistusmenetelmä Tämän keksinnön kohteena on kaasun erotukseen käytettävä suodatin, joka muodostuu yhtenäisestä kuitukankaasta, joka on riittävän huokoinen, niin että erotettava komponentti voi diffundoitua sen läpi ja joka kuitukangas kantaa aktivoitua raemaista tai jauhemaista (hiukkasmaista) ainetta, jolla on kyky fysikaalisesti absorboida tai kemiallisesti sitoa erotettava komponentti.

Keksinnön mukaiselle suodattimelle on tunnusomaista, että aktivoitu hiukkasmainen aine (absorboiva aine) muodostuu makrohuokoi-sesta polymeeristä, jonka ominaispinta on suurempi kuin 50 m"/g, ja että kuitukangas sisältää ainakin 50 paino-% selluloosa-kuituja ja muodostuu useista kerroksista, jolloin hiukkasmainen makrohuokoinen polymeeri on keskittyneenä kuitukankaan keskikerrokseen tai -kerroksiin ja sisällytetty kuitukankaaseen käyttämättä sideainetta.

Kuitukankaan täytyy siis voida sallia niiden kaasukomponenttien läpikulku, jotka halutaaan absorboida suodattimeen. Toisaalta ei ole tarpeen eikä useimmissa tapauksissa toivottavaa antaa koko kaasuvirran, josta mainitut komponentit on absorboitava, kulkea kuitukankaan läpi. Edellyttäen, että kuitukankaan sisältämällä hiukkasmaisella aktiivisella aineella on riittävä affiniteetti absorboitaviin komponentteihin, kaasuvirta tarvitsee vain saattaa virtaamaan riittävän ohuena kerroksena kuitukankaan pituutta pitkin. Tässä mielessä tulisi valita sopiva virtausnopeus ja kaasun ja aktiivisen kuitukankaan välisen kosketuspinnan pituus. Etu, joka saavutetaan johtamalla kaasuvirta keksinnössä kuvatuntyyppistä suodatinta pitkin eikä sen läpi, on tietysti, että tällä tavoin saadaan huomattavasti pienempi paineen alennus suodattimen yli.

Periaate, jonka mukaan käsiteltävä ainevirta pakotetaan kuitukankaan pituutta pitkin, joka kangas on aineen käsittelyyn tar- 71499 koitettujen hiukkasten kännin, on itsessään tunnettu esim. ruotsalaisesta patentista 363 241. Tuossa tapauksessa suodattimen aktiivinen komponentti kuitenkin muodostuu hiukkasista, jotka on liimattu kuitukankaan pinnalla olevaan hartsikerrokseen, mikä merkitsee sitä, että vain ne hiukkasten osat, jotka ulkonevat hartsikerroksen yläpuolelle, ovat käytettävissä reaktioon ohivirtaavan ainevirran kanssa. Toisaalta mainittu patentti kuvaa, miten kiinnittämällä osaksi taitettuja kuitukankaita la-minoituun suodatinrunkoon voidaan valmistaa suodatin, joka sisältää hyvin suuren määrän erillisiä, keskenään yhdensuuntaisia kanavia käsiteltävää juoksevaa ainetta varten. Tämäntyyppistä suodatinta voidaan jopa käyttää tässä yhteydessä.

Keksinnön mukainen suodatin on ensisijaisesti tarkoitettu erottamaan kaasumaisia epäpuhtauksia ilmasta, mutta sitä voidaan myös käyttää erityyppisiin kaasun erotuksiin.

Kuten aiemmin mainittiin, keksinnön mukainen tekniikka perustuu siihen seikkaan, että kaasuvirrasta erotettavat komponentit saatetaan kosketukseen absorboivan aineen kanssa, joka on sidottu suodattimeen mainittujen komponenttien absorbointia varten. Absorboivana aineena ovat tietyntyyppiset huokoiset polymeerihiukkaset. Tässä tapauksessa kyseiset polymeerihiuk-kaset ovat tyyppiä, jota voidaan yleisesti nimittää makro- li 3 71499 huokoisiksi polymeereiksi mahdollisesti täydennettyinä funktionaalisilla ryhmillä. Nimitys funktionaalinen ryhmä on orgaanisen kemian alalla hyväksytty nimitys, eikä sitä sellaisenaan tarvitse määritellä lähemmin. Tässä yhteydessä funktionaalisten ryhmien tarkoituksena on antaa hiukkas-maiselle aineelle (makrohuokoisille polymeereille) haluttu affiniteetti makrohuokoiseen polymeeriin absorboitavaan tai kemiallisesti sidottavaan kulloinkin kyseessä olevaan komponenttiin.

Makrohuokoisella polymeerillä tarkoitetaan hiukkasmaista polymeerlainetta , jolla on kuivana pysyvä huokoisuus, joka antaa hyöty-ominaispinnan, joka on suurempi kuin 50 m /g. Sillä seikalla, että makrohuokoiset polymeerit yleensä muodostuvat suhteellisen hienojakoisista aineista, ei todellakaan ole mitään tekemistä määritelmän kanssa, koska nimenomaan hiukkasten huokoisuus eikä niiden raekoko antaa makrohuokoisille polymeereille niiden suuren hyötyominaispinnan reaktiota varten kaasumaisten väliaineiden kanssa. Näitä makrohuokoi-sia polymeerejä voidaan sen tähden pitää enemmän tai vähemmän riippumattomina hiukkasten keskihalkaisijasta. Nykyään menetelmä, jolla tuotetaan makrohuokoisia polymeerejä, joiden hiukkaskoko on halkaisijaltaan noin 0,01 mm:stä aina useihin millimetreihin, on jo tunnettu.

Erästä menetelmää, jolla tuotetaan funktionaalisia ryhmiä sisältäviä makrohuokoisia polymeerejä, on kuvattu ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 81.00536-5. Koska tämä ei ole tämän keksinnön oleellinen osa, tässä ei selitetä tarkennan, miten tämä erittäin käyttökelpoinen tuote valmistetaan yhdessä tämän keksinnön kanssa.

Ruotsalainen patenttihakemus 81.00537-3 loivaa, miten erilaisia makrohuokoisia polymeerejä voidaan käyttää kaasujen tai nesteiden erotukseen. Tässä yhteydessä eräs erittäin tärkeä makrohunkoisten polymeerien etu on, että ne ovat 4 71499 erittäin helposti uudelleen aktivoitavissa, mikä voidaan suorittaa lähes rajoittamattomia kertoja ilman, että niiden absorbanssi huononee.

Yleisesti ottaen makrohuokoisia polymeerejä voidaan siis käyttää absorboimaan tai kemiallisesti sitomaan tiettyjä kaasujen sisältämiä komponentteja. Edellä esitetty pitää paikkansa edellyttäen, että makrohuokoisella polymeerillä on hyvä affiniteetti kyseiseen kaasukomponenttiin. Tämä affiniteetti voidaan saada aikaan sisällyttämällä siihen funktionaalisia ryhmiä. Makrohuokoisten polymeerihiukkasten usein pieni koko voi aiheuttaa tiettyjä ongelmia. Näiden hiukkasten sovitus tiiviiseen kerrokseen, jonka läpi käsiteltävän aineen annetaan virrata, voi esimerkiksi olla sopimatonta liian suuren paineen alenemisen takia tällä tavoin rakennetun suodattimen yli. Toisissa tapauksissa pieni hiukkaskoko voi tehdä mahdottomaksi nestekerrostyyppisten suodattimien käytön. Edellä on jo käsitelty epäkohtia, jotka liittyvät sentyyppisiin suodatitimiin, joissa hiukkasmaisen aktiivisen aineen pinta liimataan kantaja-aineelle .

Keksinnön mukaisessa suodattimessa aktiiviset hiukkaset on sisällytetty kuitukankaaseen, joka on riittävän huokoinen, niin että kyseiset kaasukomponentit voivat diffundoitua mainittuihin hiukkasiin silloinkin, kun ne ovat kiinnittyneinä kankaan keskiosiin tai erillään niistä suodatinta uudelleen aktivoitaessa. Tällä tavoin saadaan hyvin helposti käsiteltävä suodatin.

Keksinnön mukaisesti paperia tai muita selluloosakuitupohjäisiä tuotteita käytetään sitomaan aktiivisia absorboivia hiukkasia, mutta pienempiä määriä muita kuitutyyppejä, kuten mineraali-kuituja, tekokuituja tai sentapaisia voidaan myös käyttää yhdessä selluloosakuitujen kanssa.

5 71499

Se seikka, että paperi on osoittautunut niin sopivaksi tähän tarkoitukseen, johtuu ensisijaisesti siitä, että vaikka paperilla on sopivan huokoinen ja avoin rakenne, sen on todettu pystyvän sitomaan kyseisiä hiukkasia erittäin hyvin.

Seuraavassa kuvatussa menetelmässä yli 60 paino-% makrohuokoisesta polymeeristä voidaan sitoa paperiin.

Keksintö koskee myöskin menetelmää edellä kuvatun suodattimen valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että makro- huokoisten polymeerin hiukkasia, joiden ominaispinta on suurempi 2 kuin 50 m /g ja joilla on kyky absorboida tai sitoa ennalta määrätty, erotettava komponentti, viedään ilman sideainetta moniosaisen perälaatikon keskiosan tai -osien kautta monikerroksisen massakankaan, joka sisältää yli 50 paino-% selluloosaa, keskikerrokseen tai -kerroksiin mainittua massakangasta muodostettaessa ja kuivattaessa paperikoneessa.

Näin ollen sopiva menetelmä valmistaa keksinnön mukainen suodatin, jossa huokoiset polymeerihiukkaset ovat keskittyneinä keskikerrokseen, on sijoittaa polymeerihiukkasten ja kuitujen suspensio keskikerrokseksi monikerroksisen kuitukankaan valmistuksen aikana. Tämä voidaan suorittaa joko sijoittamalla 6 71499 mainittu suspensio kahden osaksi kuivatun kuitukankaan väliin kaksiviiraisessa paperikoneessa tai sijoittamalla mainittu suspensio väliosaston kautta perälaatikkoon kuitukankaaseen sisällytettäväksi sen muodostuksen aikana.

Jotta voitaisiin todeta, missä määrin kuituun sisällyttäminen oli vaikuttanut kyseisen polymeeriaineen absorptio-kykyyn, valmistettiin koesuodatin yksiviiraisessa paperikoneessa, jossa oli kolmiosainen perälaatikko. Dispersiota, joka sisälsi 17 paino-osaa selluloosakuituja, syötettiin perälaatikon ulko-osaan ja 43 paino-osaa polymeerihiukkasia (makrohuokoisia polymeerejä) syötettiin keskiosaan.

2

Kuivauksen jälkeen kuitukangas sai pintapainon 77 g/m ja sisälsi 60 paino-% polymeerihiukkasia. Tällä suodattimena suoritetut absorptiokokeet osoittivat, että polymeerin ab-sorptiokyky painoyksikköä kohti oli sama kuin vapaamuotoisten polymeerihiukkasten kohdalla.

Tämän tuloksen täytyy tarkoittaa, että makrohuokoisten polymeerihiukkasten koko pinta on käytettävissä absorptioon silloinkin, kun hiukkaset sijaitsevat paperikudoksessa.

Kuten edellä todettiin, tämä ei päde ruotsalaisessa patentissa 363 241 kuvatuntyyppisiin suodattimiin, joissa aktiiviset hiukkaset on liimattu hartsikerrokseen suodattimen pinnalla .

Tämä keksintö on määritelty seuraavissa patenttivaatimuksissa.

Yllä kuvatulla tavalla valmistetut suodattimet on todettu erittäin sopiviksi yhden tai useiden kaasujen absorptioon ilmasta tai muista kaasuseoksista.

Tässä yhteydessä esimerkkejä erityisen sopivista aineista

II

7 71499 ovat liuottimet, aromaattiset aineet, monomeerit, alifaat-tiset ja polaariset yhdisteet. Aiemmin mainittu seikka, että suodatin on hyvin helposti uudelleen aktivoitavissa tarkoittaa, että absorboidut aineet ovat helposti uudelleen kierrätettävissä, kun taas suodatinta voidaan käyttää toistuvasti.

Claims (3)

8 71499

1. Kaasun erotukseen käytettävä suodatin, joka muodostuu yhtenäisestä kuitukankaasta, joka on riittävän huokoinen, niin että erotettava komponentti voi diffundoitua sen läpi ja joka kuitukangas kantaa aktivoitua raemaista tai jauhemaista (hiuk-kasmaista) ainetta, jolla on kyky fysikaalisesti absorboida tai kemiallisesti sitoa erotettava komponentti, tunnnettu siitä, että aktivoitu hiukkasmainen aine (absorboiva aine) muodostuu makrohuokoisesta polymeeristä, jonka ominaispinta on suurempi 2 kuin 50 m /g, ja että kuitukangas sisältää ainakin 50 paino-% selluloosakuituja ja muodostuu useista kerroksista, jolloin hiukkasmainen makrohuokoinen polymeeri on keskittyneenä kuitukankaan keskikerrokseen tai -kerroksiin ja sisällytetty kuitukankaaseen käyttämättä sideainetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatin, tunnettu siitä, että makrohuokoinen polymeeri muodostuu verkkoutuneesta aromaattisesta homo- tai kopolymeerista.

3. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen suodattimen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että makrohuokoisen poly- 2 meerin hiukkasia, joiden ominaispinta on suurempi kuin 50 m /g ja joilla on kyky absorboida tai sitoa ennalta määrätty, erotettava komponentti, viedään ilman sideainetta moniosaisen perälaa-tikon keskiosan tai -osien kautta monikerroksisen massakankaan, joka sisältää yli 50 paino-% selluloosaa, keskikerrokseen tai -kerroksiin mainittua massakangasta muodostettaessa ja kuivattaessa paperikoneessa. Il