WO2001003801A1 - Filtermaterial für die gasfiltration mit bioziden eigenschaften - Google Patents

Filtermaterial für die gasfiltration mit bioziden eigenschaften Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a filter for gases, in particular air.
  • gases in particular air.
  • filter systems are known, with the help of which pollutants and odorous substances are removed from air streams.
  • Interiors are also called vehicle cabins.
  • the occupants of vehicles, in particular motor vehicles, are exposed to two influences: the so-called pollutants, such as CO, NO x ur.d to a lesser extent S0, which one does not smell or hardly smells, as long as there are no high concentrations, and odorous substances, which are largely from incompletely burned fuel, especially diesel fuel.
  • pollutants such as CO
  • NO x ur.d to a lesser extent S0 which one does not smell or hardly smells, as long as there are no high concentrations
  • odorous substances which are largely from incompletely burned fuel, especially diesel fuel.
  • Pollutants such as CO and NO ⁇ are difficult to eliminate according to the current state of the art and if so, then only with complex, voluminous filter systems for which there is normally no space.
  • the dust layer also contains biologically active material (bacteria, fungal spores) which, under suitable ambient conditions of temperature and air humidity, become in a germ state or one Propagation state come.
  • biologically active material bacteria, fungal spores
  • the microbiological growth can lead to an explosive increase and colonization of the filter media, to the growth of the filter media, to the development of smells and protein-containing pollutants.
  • the main advantage of the invention is that biocidal materials are added to the adsorbing material with a long-term effect. A slow and steady release of the biocidal active ingredient permanently kills germinable material in the particle layer and therefore cannot trigger microbiological growth.
  • the adsorption filter layer consists of activated carbon or polymeric adsorbents, silica gel or zeolite.
  • a preferred one Mixing ratio for the biocidal additive is in a proportion of 3 to 30%, preferably 10% of the area dimensions of the adsorption filter layer. This ensures, on the one hand, that a high adsorption volume is available, and, on the other hand, that the biocidal effect is sufficient to effectively kill spores or live fungi capable of germination even under unfavorable environmental conditions.
  • Iodine or triiodide which is bound in a polymer or activated carbon adsorbent, is suitable as a biocidal additive.
  • the filter is constructed in the form of a combination filter, i. H. it consists of a carrier layer, a filtration layer and a filtering cover layer.
  • a combination filter i. H. it consists of a carrier layer, a filtration layer and a filtering cover layer.
  • the filter material can be a three-dimensional filter structure which consists of an open-cell carrier structure in which adsorbents and biocidal agents are embedded or glued.
  • a combination filter material consisting of carrier layer, filtration layer and particle layer is e.g. B. known from EP 8 8 230. This contains 440 g / m 2 activated carbon and was exposed to a long-term test. In this experiment, outside air was continuously pumped over a period of 12 months with a flow rate of 150m 3 / h air and the adhering particulate and harmful gases were filtered. In the dust layer which had formed on the particle filter layer, a number of 85 CFU / cm 2 (nucleating unit / cm 2 ) of yeasts was found. With overlays in a growth-promoting environment, 48 hours at 23 ° C, 80% rel. Humidity, an increase in the population to 4000 CFU / cm 2 was observed.
  • biocidally effective combination filter material apparently kills germinable spores as well as living fungi.
  • Filter materials containing activated carbon which are based on a three-dimensional, open-cell foam structure, have been used in supply air filtration since 1992.
  • the adsorption filters are usually installed behind a particle filter. The operating time is often up to 5 years. Due to the residual permeability of the particle filter media for fine particles and microorganisms, the adsorptive filter elements are exposed to microorganisms over the long period of use.
  • a biocidal filter material was prepared so that 20% of the iodinated polymer, described by WO 94/06296, was homogeneously mixed with the coal before the adsorbents were connected to the foam structure. The mixture was connected to the foam structure. Such a filter showed only 6 CFU / cm 2 filter surface after the endurance test.

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Abstract

Es wird ein Filtermaterial vorgeschlagen. Dieses weist eine Trägerstruktur auf, welche eine Adsorptionsfilterschicht trägt, wobei die Adsorptionsfilterschicht mit einem biozid-wirksamen Zusatz ausgestattet ist.

Description

Filtermaterial für die Gasfiltration mit bioziden Eigenschaften
Die Erfindung betrifft ein Filter für Gase, insbesondere Luft. Aus der DE 32 28 156 sind Filtersysteme bekannt, mit deren Hilfe Schad- und Geruchsstoffe aus Luftströmen entfernt werden. Als Anwendungsgebiete werden Innenräume aber auch Fahrzeugkabinen genannt.
Die Insassen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen sind zwei Einflüssen ausgesetzt: den sog. Schadstoffen, wie CO, NOx ur.d in geringerem Maß S0 die man nicht oder kaum riecht, sofern keine hohen Konzentrationen vorliegen, und Geruchsstoffen, die zum Großteil aus unvollständig verbranntem Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, bestehen.
Für den normalen Kraftfahrzeugbenutzer bedeuten Geruchsstoffe eine sehr erhebliche Belästigung.
Schadstoffe wie CO und NOχ Sind nach heutigem Stand der Technik nur schwer eliminierbar und wenn, dann nur mit aufwendigen, voluminösen Filtersystemen, für die normalerweise gar kein Platz vorhanden ist.
Gerüche sind nicht meßbar, sie sind eine Empfindung. Ihre Besonderheit liegt darin, daß sie schon in geringsten Konzentrationen wahrnehmbar sind bzw. wenn es sich um unangenehme Gerüche handelt, als Belästigung empfunden werden. So konnte anhand von Versuchen mit einem stationären Dieselmotor festgestellt werden, daß selbst bei 100 OOOfacher Verdünnung der Abgase mit Frischluft ein unangenehmer Geruch wahmehmbar ist. Es ist deshalb nicht erstaunlich, wenn es besonderer Filter bedurfte, um die Gerüche des Straßenverkehrs von dem Fahrzeuginnenraum fernzuhalten.
Es entspricht dem Stand der Technik, die beschriebenen Filtersysteme so zu warten bzw. zu pflegen, daß verschmutzte Partikelfilter aus dem Filtersystem herausgenommen werden und zu entsorgen sind. Die Notwendigkeit des Austausches ist zum einen durch die Anlagerungen eines Staubkuchens und einem Anstieg des zur Strömungwiderstandes gegeben zum, anderen wird in der Staubschicht neben mineralischen Stäuben auch biologisch aktives Material (Bakterien, Pilzsporen), die bei geeigneten Umgebungsbedingungen von Temperatur und Luftfeuchte in einen Keimzustand bzw. einen Vermehrungszustand kommen. Das mikrobiologische Wachstum kann zu einer explosionsartigen Vermehrung und Besiedelung der Filtermedien, zum Durchwachsen der Fiitermedien, zum Entwickeln von Gerüchen, sowie eiweißhaltigen Schadstoffen führen.
Der Notwendigkeit der Pflege der Filtersysteme durch Austausch der Partikelfilter steht zunehmend die Forderung nach einer langen Einsatzzeit der Filtersysteme entgegen. Dies betrifft sowohl die Austauschintervalle in der Gebäudezuluftfiltration als auch in der Fahrzeugzuluftfiltration. Während durch die ständige Fortentwicklung von Filtermaterialien die Partikel filternden und Gas filternden Eigenschaften über einen längeren Zeitraum den Anforderungen gemäß gehalten werden können, verbietet sich der langfristige Einsatz von solchen Filtersystem durch die Gefahr der mikrobiologischen Verunreinigung.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Material zu entwickeln, daß die genannten Nachteile der mikrobiologischen Besiedelbarkeit durch Bakterien, Hefe und Schimmelpilzen nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß biozidwirkende Materialien mit einer Langzeitwirkung dem adsorptivwirkenden Material beigefügt werden. Durch eine langsame und stetige Abgabe des bioziden Wirkstoffes wird keimfähiges Material in der Partikelschicht permanent abgetötet und kann somit kein mikrobiologisches Wachstum auslösen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Adsorbtionsfilterschicht aus Aktivkohle bzw. polymeren Adsorbentien, Silicagel oder Zeolid. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Adsorptionsfilterschicht aus einer Kombination dieser bzw. geeigneter Adsorbentien zu schaffen. Ein bevorzugtes Mischungsverhältnis für den biozidwirkenden Zusatz liegt in einem Anteil von 3 bis 30%, bevorzugt 10% der Flächenmaße der Adsorptionsfilterschicht. Damit wird einerseits gewährleistet, daß ein hohes Adsorptionsvolumen zur Verfügung steht, andererseits die Biozidwirkung ausreicht um auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen keimfähige Sporen oder lebende Pilze wirksam abzutöten. Als biozidwirkender Zusatz eignet sich Jod bzw. Trijodid, welches in einem Polymer oder Aktivkohleadsorbent gebunden ist.
Weiterbildungsgemäß ist das Filter in Form eines Kombinationsfilters aufgebaut, d. h. es besteht aus einer Trägerschicht, einer Filtrationsschicht und einer filternden Abdeckschicht. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, mehrere Filtrationsschichten in Reihe zu schalten, um einen höheren Filtrationsgrad zu erzielen.
Das Filtermaterial kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein dreidimensionales Filtergebilde sein, das aus einer offenzelligen Trägerstruktur besteht, in welcher Adsorbentien und biozide Agentien eingebettet oder eingeklebt sind.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird
Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. Ein Kombinationsfiltermaterial bestehend aus Trägerschicht, Filtrationsschicht und Partikelschicht ist z. B. aus der EP 8 8 230 bekannt. Dieses enthält 440 g/m2 Aktivkohle und wurde einem Dauerlaufversuch ausgesetzt. In diesem Versuch wurde über einen Zeitraum von 12 Monaten konstant Außenluft mit einer Fördermenge von 150m3/h Luft gefördert und die anhaftenden Partikel- und Schadgase filtriert. In der Staubschicht, die sich auf der Partikelfilterschicht gebildet hatte, wurde eine Anzahl von 85 KBE/cm2 (keimbildende Einheit / cm2) Hefen gefunden. Bei Überlagerungen in einer wachstumfördernden Umgebung, 48 Std. bei 23°C, 80% rel. Feuchte, war ein Anwachsen der Besiedlung auf 4000 KBE/cm2 zu beobachten.
Indem das oben beschriebene Material so aufgebaut wurde, daß in der 2. Auftragsschicht ein Gemisch von 200g Aktivkohle und 20g indirektem Polymer, beschrieben durch die WO 94/06296, eingebracht wurde, wurde ein Kombinationsfilter hergestellt, der in seiner Partikel- und Gasfiltrationseigenschaft dem oben beschriebenen Ausgangsmaterial gleichwertig ist. Nach dem Dauerlaufversuch von 12 Monaten wurden lediglich 5 KBE/cm2 Hefen gefunden. Ein Auskeimungsversuch bei den oben beschriebenen Bedingungen bracht lediglich 10 KBE/cm2 Hefepilze nach 48h.
Das oben beschriebene Beispiel zeigt, daß das biozid wirksame Kombinationsfiltermaterial offenbar keimfähige Sporen als auch lebende Pilze wirksam abtötet.
Aktivkohlehaltige Filtermaterialien, die auf einer dreidimensionalen, offenzelligen Schaumstruktur aufbauen, werden bereits seit 1992 in der Zuluftfiltration eingesetzt. Die Adsorptionsfilter werden üblicherweise hinter einem Partikelfilter eingebaut. Die Einsatzzeit beträgt oft bis zu 5 Jahren. Aufgrund der Restdurchlässigkeit der Partikelfiltermedien für Feinstpartikel und Mikroorganismen werden über den langen Einsatzzeitraum die adsorptiven Filterelemente mit Mikroorganismen beaufschlagt.
In einer Filteranordnung von Partikel- und Adsorptionsfiltern, wie oben beschrieben, wurden nach 12 Monaten Dauerversuch 20 keimbildende Einheiten pro cm2 an Hefen auf der obersten Adsorptionsschicht gefunden.
Ein biozid ausgestattetes Filtermaterial wurde so hergestellt, daß vor der Verbindung der Adsorbentien mit dem Schaumgerüst 20% des jodierten Polymers, beschrieben durch die WO 94/06296, mit der Kohle homogen vermischt wurden. Die Mischung wurde mit dem Schaumgerüst verbunden. Ein solcher Filter zeigte nach dem Dauerlaufversuch lediglich 6 KBE/cm2 Filteroberfläche.

Claims

Patentansprüche
1. Filter für Gase insbesondere Luft, bestehend aus einem luftdurchlässigen Träger, einer Adsorptionsfilterschicht sowie wenigstens einem an dem Träger und/oder an den die Adsorptionsfilterschicht bildenden Elementen angelagerten biozidwirkenden Zusatz.
2. Filter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsfilterschicht aus Aktivkohle und/oder polymeren Adsobent und/oder Siiicagelen und/oder Zeolithen besteht.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsfilterschicht den biozidwirkenden Zusatz in Form von körnigem Material in einem Anteil von 3% bis 30% bevorzugt 10% der Flächenmasse der Adsorptionsfilterschicht enthält.
4. Filter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der biozidwirkende Zusatz ein Polymer oder Aktivkohleadsorbent ist, in dem Jod bzw. Trijodid gebunden ist.
5. Filter nach Anspruch 1 in Form eines Kombinationsfilters, bestehend aus einem progressiven Aufbau aus Trägerschicht, Filtrationsschicht und filternder Abdeckschicht.
6. Filter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filtermate ai in Form eines dreidimensionalem Fiitergebilde aus einer offenzelligen Trägerstruktur und eingebetteten und/oder aufgeklebten Adsorbentien und/oder bioziden Agentien ist.
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