NL2021004B1

NL2021004B1 - Samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat

Info

Publication number: NL2021004B1
Application number: NL2021004A
Authority: NL
Inventors: Waltherus Adrianus Mallant Rudolfus
Original assignee: Indumax
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-12-04

Abstract

Samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat, omvattende 50-80 gewichtsprocent actief kool granulaat, in het bijzonder 65-75 gewichtsprocent; 5-25 gewichtsprocent bindmiddel, zoals kalk en/of bentoniet, in 5 het bijzonder 10-20 gewichtsprocent; en 3-20 gewichtsprocent mineraal, in het bijzonder een tectosilicaat zoals zeoliet, in het bijzonder 5-15 gewichtsprocent.

Description

Θ 2021004 ©B1 OCTROOI (2?) Aanvraagnummer: 2021004 (22) Aanvraag ingediend: 29 mei 2018 (51) Int. Cl.:

B01D 53/04 (2018.01) B01D 53/04 (2018.01) B01J 20/04 (2018.01) B01J 20/12 (2018.01) B01J 20/16 (2018.01) B01J 20/18 (2018.01) B01J 20/20 (2018.01) B01J 20/28 (2018.01) B01J 20/30 (2018.01) B01J 20/32 (2018.01) C01B 32/372 (2018.01) C01B 32/384 (2018.01) (30) Voorrang:

(41) Aanvraag ingeschreven:

december 2019 (43) Aanvraag gepubliceerd:

(73) Octrooihouder(s):

Indumax te Sint-Michielsgestel (72) Uitvinder(s):

Rudolfus Waltherus Adrianus Mallant te 's-Hertogenbosch (47) Octrooi verleend:

december 2019 (74) Gemachtigde:

ir. H.Th. van den Heuvel c.s. te 's-Hertogenbosch (45) Octrooischrift uitgegeven:

december 2019 (54) Samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat (57) Samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat, omvattende 50-80 gewichtsprocent actief kool granulaat, in het bijzonder 65-75 gewichtsprocent; 5-25 gewichtsprocent bindmiddel, zoals kalk en/of bentoniet, in het bijzonder 10-20 gewichtsprocent; en 3-20 gewichtsprocent mineraal, in het bijzonder een tectosilicaat zoals zeoliet, in het bijzonder 5-15 gewichtsprocent.

NLB1 2021004

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift wijkt af van de oorspronkelijk ingediende stukken. Alle ingediende stukken kunnen bij Octrooicentrum Nederland worden ingezien.

Samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat, een granulaat voor het filteren van lucht, een werkwijze voor het produceren van een samenstelling en/of granulaat als ook op een filter voor het filteren van luchtstromen.

De uitstoot van schadelijke en hinderende stoffen is een bekend nadeel van veel industriële technieken. Een oplossing voor het verminderen van dergelijke uitstoot berust vaak in het filteren van dergelijke uitstoot, om de kwalijke stoffen uit de uitstoot te halen en zo de schadelijkheid van de uitstoot te verminderen. Ondanks dat dergelijke filters in de praktijk werken, is het wenselijk om de filterende werking van dergelijke filters te verbeteren, om zo de uitstoot van schadelijke en/of hinderende stoffen (verder) te verminderen.

Doel van de onderhavige uitvinding is om in een verbeterde filter te voorzien voor het filteren van lucht.

De vinding heeft daartoe betrekking op een samenstelling volgens conclusie 1. Het hoofdbestanddeel van de samenstelling wordt gevormd door actief kool granulaat, ofwel een korrel van actief kool. Actief kool wordt ook wel actieve kool genoemd, en is een bekende koolstof die wordt gebruikt in filters. Ondanks dat het bekend is dat actief kool een filterende werking heeft, heeft de uitvinding betrekking op een samenstelling welke tot een verbeterde filterende werking leidt. De samenstelling omvat daartoe een bindmiddel, zoals kalk en/of bentoniet, en een mineraal, in het bijzonder een tectosilicaat zoals zeoliet. De samenstelling is gebleken bijzonder geschikt te zijn voor het verminderen van ongewenste geuren in luchtstromen. Het actief koolgranulaat heeft in de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding bijvoorbeeld een bindende functie, en is bijvoorbeeld ingericht om onwenselijke stoffen te binden of te adsorberen. De koolstofatomen trekken stoffen uit de lucht aan, en halen de stoffen op die wijze uit de lucht.

Zeoliet is een mineraal behorende tot de tectosilicaten, en is doorgaans opgebouwd uit silicium-, aluminium- en zuurstofatomen. De atomen in zeoliet vormen tetraëders, die op hun beurt kooien kunnen worden. Dit resulteert in een poreuze, zeef-achtige structuur, die in het bijzonder geschikt is om kationen te vangen. Het is gebleken dat het toevoegen van het mineraal, en in het bijzonder het toevoegen van een tectosilicaat zoals zeoliet, tot een verhoogde filterende werking van de samenstelling leidt. Een voorbeeld van een zeoliet is bijvoorbeeld natroliet, met de chemische formule Na2AI₂Si30io-2(H₂0). De keten-structuur van een kristal zeoliet zelf is negatief geladen, en kan positieve ionen binden, in het geval van natroliet bijvoorbeeld natrium. In de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding heeft het zeoliet bijvoorbeeld een bindende en katalyserende werking. Zeoliet kan daarbij een veelvoud aan zijn eigen gewicht aan andere stoffen opnemen, en stoffen omzetten in waterdamp en andere stoffen. Zeoliet staat ook wel als clinoptiloliet bekend, en heeft een driedimensionale structuur vergelijkbaar met een honingraat, met inwendige poriën waarin het andere stoffen kan opnemen.

Om het mineraal, en in het bijzonder het tectosilicaat zoals zeoliet op of aan het granulaat te binden is het bindmiddel voorzien. Het is gebleken dat kalk en vooral bentoniet tot een goede binding van het granulaat en het mineraal leiden. Bentoniet is een materiaal dat bijvoorbeeld ook in de civiele techniek gebruikt wordt, om in relatief lage hoeveelheden tot relatief viskeuze oplossingen te komen, omdat het absorbeert. Bentoniet zorgt ervoor dat het bindmiddel als een soort gel-achtige vloeistof acteert, en daarmee een goede binding of coating van het granulaat oplevert. Het bentoniet is bijvoorbeeld een natrium-, calcium- of kalium-bentoniet, en heeft bijvoorbeeld tevens de functie om verontreinigingen te binden of op te nemen. Kalk is een calcium omvattend mineraal dat bijdraagt aan de binding van de verschillende elementen aan de centrale korrel, of het centrale granulaat.

Het mineraal en in het bijzonder het tectosilicaat zoals zeoliet en het bindmiddel vormen in de samenstelling bij voorkeur een coating rondom het actief kool granulaat, zonder dat de coating het poreuze karakter van het granulaat negatief beïnvloedt. Ook de gecoate korrel van het eindproduct heeft bij voorkeur een sterk poreus karakter, om de filterende werking van de samenstelling in stand te houden.

De samenstelling kan tevens aanvullend 2-10 gewichtsprocent actief koolpoeder, in het bijzonder 3-8 gewichtsprocent, omvatten. Dit actief koolpoeder bevindt zich daarbij bij voorkeur in de coating, om de filterende werking van de coating zelf te verhogen, bovenop de filterende werking van het granulaat van actief kool zelf. De uitvinder is gebleken dat ongeveer 4 a 5 gewichtsprocent actief koolpoeder in de coating een bijzonder gunstig filterend effect heeft. Het actief koolpoeder is bij voorkeur geproduceerd door middel van hoge temperatuur stoom activatie. In een bijzonder voordelige variant heeft het actief koolpoeder een oppervlakte van minimaal 900 m2/g, in het bijzonder minimaal 1000 m2/g. Hoe groter de oppervlakte, hoe groter het filterende vermogen van het actief koolpoeder. In de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding heeft het actief koolpoeder bijvoorbeeld een zuiverende en filterende werking.

De samenstelling kan tevens aanvullend 1-5 gewichtsprocent natriumbicarbonaat omvatten. Natriumbicarbonaat staat ook wel bekend als natriumwaterstofcarbonaat of dubbelkoolzure soda, en wordt bijvoorbeeld als bakpoeder gebruikt. Natriumbicarbonaat reageert doorgaans met zuur, in een reactie waarbij zout en koolzuur wordt gevormd, zodat het ook kan worden gebruikt om een omgeving minder zuur, of meer basisch, te maken. De uitvinder is gebleken dat ongeveer 2 a 3 gewichtsprocent actief koolpoeder in de coating een bijzonder gunstig filterend effect heeft, en zuren neutraliseert.

Het bindmiddel is bijvoorbeeld een mengsel van kalk en bentoniet is, in het bijzonder in een verhouding van ongeveer 2:1. Een dergelijke verhouding is gebleken bijzonder bij te dragen aan het creëren van een goede coating rond de korrel, of rond het granulaat.

De samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat omvat bijvoorbeeld de samenstelling zoals beschreven in onderstaande tabellen 1 en 2.

Product	Hoeveelheid
Actief kool (granulaat)	7.0 kg
Water	2.0 Liter of 2 kilo
Kalk (poeder)	1.0 kg
Zeoliet (poeder)	1.0 kg
Bentoniet (poeder)	0.5 kg
Actief kool (poeder)	0.5 kg

Tabel 1 - Samenstelling 1

Product	Hoeveelheid
Actief kool (granulaat)	7.0 kg
Water	2.0 Liter of 2 kilo
Kalk (poeder)	1.0 kg
Zeoliet (poeder)	1.0 kg
Bentoniet (poeder)	0.5 kg
Actief kool (poeder)	0.5 kg
Natrium bicarbonaat (poeder)	0.3 kg

Tabel 2 - Samenstelling 2

De vinding heeft tevens betrekking op een granulaat voor het filteren van lucht, in het bijzonder volgens een samenstelling volgens de onderhavige uitvinding, omvattende een kern van 50-80 gewichtsprocent actief kool granulaat, in het bijzonder 65-75 gewichtsprocent, omhuld door een coating omvattende 5-25 gewichtsprocent bindmiddel, zoals kalk en/of bentoniet, in het bijzonder 10-20 gewichtsprocent en 3-20 gewichtsprocent mineraal, in het bijzonder een tectosilicaat zoals zeoliet, in het bijzonder 5-15 gewichtsprocent.

De coating omvat mogelijk ook 2-10 gewichtsprocent actief koolpoeder, in het bijzonder 3-8 gewichtsprocent en/of 1-5 gewichtsprocent natriumbicarbonaat.

Het is overigens ook mogelijk dat de samenstelling en/of het granulaat volgens de vinding wel de genoemde stoffen omvat, maar niet per se in de genoemde verhouding of hoeveelheid. De samenstelling en/of het granulaat omvat dan actief kool granulaat, bindmiddel, mineraal en mogelijk actief koolpoeder.

De vinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het produceren van een samenstelling en/of granulaat, omvattende de stappen van het voorzien in een actief kool granulaat; het bevochtigen van het granulaat; het mengen van het bevochtigde granulaat met een bindmiddel, mineraal, natriumbicarbonaat en/of actief koolpoeder, of een combinatie hiervan; en het drogen van het gemengde granulaat.

Het is mogelijk dat het bindmiddel, mineraal, natriumbicarbonaat en/of actief koolpoeder, of een combinatie hiervan wordt bevochtigd en gemengd met het actief kool granulaat, in plaats van dat het granulaat wordt bevochtigd.

De vinding ziet voorts toe op een filter voor het filteren van luchtstromen, omvattende een behuizing; en een ten minste gedeeltelijk door de behuizing omsloten filtercassette, waarbij de filtercassette een samenstelling of een granulaat volgens de onderhavige uitvinding omvat. Het is bovendien mogelijk dat de filter meerdere cassettes met samenstelling of granulaat omvat, of dat meerdere dergelijke filters in serie of parallel worden geschakeld om de beoogde filtering te kunnen bereiken. Het is gebleken dat een filter volgens de onderhavige uitvinding een maximale efficiëntie heeft bij een capaciteit van maximaal 5000m3/uur, met een luchtstroom van maximaal 14m/s. Bij een hogere stroom kunnen bijvoorbeeld meerdere filters in serie worden geschakeld, om zo de stroom te verminderen en de werking van de filter te verbeteren.

De filter is in het bijzonder geschikt voor het filteren van een constante luchtstroom, meer in het bijzonder een constante luchtstroom met relatief lage snelheid. De filter is daarom goed toepasbaar voor het reduceren van geuren, zoals bijvoorbeeld bij koffiebranderijen, afvalverwerkers, veestallen, waterzuiveringen en/of de voedingsmiddelindustrie.

De behuizing omvat bijvoorbeeld een luchtinlaat en een luchtuitlaat, en de filtercassette bevindt zich bij voorkeur aan de luchtuitlaatzijde. In een filter volgens de onderhavige uitvinding wordt lucht doorgaans aan een eerste zijde toegevoerd en via een tweede zijde, gefilterd, afgevoerd. De tweede zijde is doorgaans tegenover de eerste zijde gelegen. In de filter bevindt de filterende cassette zich bijvoorbeeld als laatste element aan de tweede zijde, gezien vanuit de luchtstroom door de filter.

De behuizing is bijvoorbeeld aan de luchtinlaatzijde voorzien van een expansiekamer, voor het verlagen van de luchtsnelheid in de behuizing. Het is gebleken dat een filter volgens de onderhavige uitvinding een maximale efficiëntie heeft bij een capaciteit van maximaal 5000m3/uur, met een luchtstroom van maximaal 14m/s. Het verlagen van de snelheid in de behuizing middels een expansiekamer verlaagt de snelheid, en verhoogt daarmee mogelijk de efficiëntie van de filter.

In onderstaande tabel 3 worden gemeten geureenheden vóór en na een filter volgens de onderhavige uitvinding getoond. De tabel toont de concentratie geureenheden gemeten op over drie tijdseenheden (eerste 5 minuten, tweede 5 minuten en laatste 3 minuten) van een 13 minuten durende meetsessie:

	Concentratie in geureenheden
	Eerste 5 min.	Tweede 5 min.	Laatste 3 min.	Gemiddelde
Voor filter	5358	12966	44979	17428
Na filter	2433	2890	3662	2892
Reductie in %	54.6	77.7	91.9	83.4

Tabel 3

De uitvinding zal nu worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont:

- figuur 1 een vergelijking tussen een actief koolfilter en een filter volgens de uitvinding; en

- figuur 2 een schematische doorsnede van een filter volgens de onderhavige uitvinding

Figuur 1 toont schematisch een vergelijking tussen een filter van actief kool (met x), en een filter met een samenstelling of granulaat volgens de onderhavige uitvinding (met |). Op de Y-as is adsorptie van tolueen getoond, in mmol/g, en op de X-as is druk weergegeven, in mmHg. Ten opzichte van alleen actief kool heeft het granulaat volgens de uitvinding aldus een ongeveer zesvoudige adsorptie van tolueen, en filtert de filter volgens de vinding dus ongeveer zes keer zo goed.

Figuur 2 toont een schematische doorsnede van een geurfilter (1), voorzien van een luchtinlaat (2) en een luchtuitlaat (3). De inlaat (2) heeft bijvoorbeeld een inlaat voor het toevoeren van te filteren lucht, als ook een inlaat voor het inlaten van verse buitenlucht. Na de inlaat (2) komt toegevoerde lucht in een eerste sectie (A) terecht. Hier is een optionele opvang (4) voorzien, voor het opvangen van neerslaande grovere delen. In de eerste sectie (A) ondergaat de toegevoerde lucht bijvoorbeeld centrifugale actie en een verlaging van de temperatuur.

Vervolgens komt de lucht in een mengkamer (B) terecht, waarna de lucht door een ruimte (C) met stoffliters (5) geleid wordt. Dit zijn bijvoorbeeld keramische filters waar stofdeeltjes op kunnen neerslaan. De lucht omvat ook na deze stoffilter nog hinderende geuren. De deels gefilterde lucht wordt vervolgens aan de laatste ruimte (D) toegevoerd, alwaar zich filtercassettes (6) met granulaat (7) volgens de onderhavige uitvinding bevinden. Hier worden de hinderlijke geuren uit de luchtstroom gefilterd, waarna de lucht via de uitlaat (3) de filter verlaat. Bovenin de filter (1) is tevens een motor (8) en een schoepenhuis (9) voorzien, om lucht van de inlaat (2) naar de uitlaat (3) te bewegen.

Claims

Conclusies

1. Samenstelling voor het produceren van een lucht filterend granulaat, omvattende:

• 50-80 gewichtsprocent actief kool granulaat, in het bijzonder 65-75 gewichtsprocent;

• 5-25 gewichtsprocent bindmiddel, zoals kalk en/of bentoniet, in het bijzonder 10-20 gewichtsprocent; en • 3-20 gewichtsprocent mineraal, in het bijzonder een tectosilicaat zoals zeoliet, in het bijzonder 5-15 gewichtsprocent.
2. Samenstelling volgens conclusie 1, omvattende:

• 50-80 gewichtsprocent actief kool granulaat, in het bijzonder 65-75 gewichtsprocent;

• 5-25 gewichtsprocent bindmiddel, zoals kalk en/of bentoniet, in het bijzonder 10-20 gewichtsprocent;

• 3-20 gewichtsprocent mineraal, in het bijzonder een tectosilicaat zoals zeoliet, in het bijzonder 5-15 gewichtsprocent; en • 2-10 gewichtsprocent actief koolpoeder, in het bijzonder 3-8 gewichtsprocent.
3. Samenstelling volgens conclusie 1 of 2, tevens omvattende:

• 1-5 gewichtsprocent natriumbicarbonaat.
4. Samenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het bindmiddel een mengsel van kalk en bentoniet is, in het bijzonder in een verhouding van ongeveer 2:1.
5. Granulaat voor het filteren van lucht, in het bijzonder volgens een samenstelling volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende:

• een kern van 50-80 gewichtsprocent actief kool granulaat, in het bijzonder 65-75 gewichtsprocent, omhuld door een coating omvattende:

o 5-25 gewichtsprocent bindmiddel, zoals kalk en/of bentoniet, in het bijzonder 10-20 gewichtsprocent; en o 3-20 gewichtsprocent mineraal, in het bijzonder een tectosilicaat zoals zeoliet, in het bijzonder 5-15 gewichtsprocent.
6. Granulaat volgens conclusie 5, waarbij de coating tevens omvat:

• 2-10 gewichtsprocent actief koolpoeder, in het bijzonder 3-8 gewichtsprocent en/of • 1 -5 gewichtsprocent natriumbicarbonaat.
7. Werkwijze voor het produceren van een samenstelling en/of granulaat, omvattende de stappen van:

• het voorzien in een actief kool granulaat;

• het bevochtigen van het granulaat;

• het mengen van het bevochtigde granulaat met een bindmiddel, mineraal, natriumbicarbonaat en/of actief koolpoeder, of een combinatie hiervan; en • het drogen van het gemengde granulaat.
8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij het bindmiddel, mineraal, natriumbicarbonaat en/of actief koolpoeder, of een combinatie hiervan wordt bevochtigd en gemengd met het actief kool granulaat, in plaats van dat het granulaat wordt bevochtigd.
9. Filter voor het filteren van luchtstromen, omvattende:

• een behuizing; en • een ten minste gedeeltelijk door de behuizing omsloten filtercassette, waarbij de filtercassette een samenstelling of een granulaat volgens één van de voorgaande conclusies 1-6 omvat.
10. Filter volgens conclusie 9, waarbij de behuizing een luchtinlaat en een luchtuitlaat omvat, en waarbij de filtercassette zich bij voorkeur aan de luchtuitlaatzijde bevindt.
11. Filter volgens conclusie 10, waarbij de behuizing aan de luchtinlaatzijde is voorzien van een expansiekamer, voor het verlagen van de luchtsnelheid in de behuizing.

7/2