Фильтрующий материал

ИСАЙ О П И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ р 1 484663 Союэ Советских Социалистических РеспубликК ПАТЕНТУ олнительныи к патенту 22) Заявлено 06,05.72 (21) 1781474/23 л, В 016 39/16 В 01 с 1 53/02 2) Приоритет 11.05,71; 10.07.71 (3Р 2123159.4; Р 2134587.93) ФРГ Государственный комитет Совета Министров СССР бликовано 15.09.75, Бюллетень3описания 20.01.76 убликова ата 2) Авторы изобретени Иностранцы льф Морони, Фридрих Карл Ринк и Петер Элен(ФРГ) Иностранная фирма Колло ГмбХ(54) ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИА 1Изобретение относится к области очистки газов, в частности к фильтрованию агрессивных и твердых примесей, и может найти применение для бытовых нужд, например в кухонных дымоходах, для устранения запаха в холодильниках и квартирах, в установках для кондиционировация воздуха и т. п.Известен фильтрующий материал для очистки газов от твердых и агрессивных примесей, состоящий из гидрофильного пенистого материала с открытыми ячейками, например пенопласта из полиуретана, с введенными в него каталитическими веществами окислительно-восстановительной системы, например окисями многовалентных металлов,Недостатком известного материала является низкая поглотительная способность фильтщий материал от что пенистый магранулятов, глав- частиц 1 - 10 мм мешан с адсорби ер активным угсоставляет 10 -1 о - 25 об, %,вта. ии материал сова в виде актив- действующие вера,Предлагаемый фильтрую личается от известного тем,териал в виде хлопьев или ным образом, с размером преимущественно 3 - 5 мм, с рующим веществом, наприм лем, количество которого 40 об. %, предпочтительно пересчете на объем пеноплас Описываемый фильтрующ держит сорбционные вещест ного угля и каталитическищества окислительно-восстановительной системы, тонко распределенные в насыпаемой массе. Эти вещества добавляют к реакционной смеси пенопласта при изготовлении так, 5 что они вспсциваются или вступают в структуру пенопласта. К каталитическц действующим веществам окислительно-восстановительной системы относятся гидраты цлц окиси металлов, например окиси железа, марганца, ко- О бальта, никеля, меди, серебра и т. д. Для каталитического действия прц низкихтемпературах очень важно, чтобы фильтр во время пользования имел определенную мини мальную влажность. Достаточным являетсямономолекулярцый водяной слой, который обеспечивает оптимальное действие фильтра, Кроме того, каталитическая реакция зависит от значеция рН фильтра. Так, например, со- О стоящая из окисей железа, марганца и медиокислительно-восстановительная система с одновременным присутствием ионов калия обладает наибольшей активностью при значениях рН от 8 до 8,5, а состоящая из окисей 25 железа, марганца, кобальта или никеля -наибольшей активцостью при значениях рН приблизительно от 2,4 до 2,6. Указанные системы ц значения рН получают соответствующими добавками при изготовлении пено- ЗО пласта.25 Зо 35 40 50 3Количество вспениваемых в пенопласт каталитически действующих веществ составляет приблизительно 5 - 18 вес. О/ предпочтительно 5 - 10 вес. /о, относительно веса пенопласта, Для хлопьев целесообразно применять мягкий, гидрофильный пенопласт из полиуретана с открытыми ячейками, хотя пригодными являются и другие гидрофильпые пенопласты, например пенопласты из поливинилового спирта или фепольной смолы. Можно также добавлять к пенистому материалу вместо активного угля или дополнительно к активному углю другие вещества, например сорбционные вещества, прежде всего бентонит, предпочтительно в количестве до 10 об. О/о (относительно объема пенопласта) или иные действующие начала, например каталитически действующие вещества окислительно-восстановительный системы до 18 вес.(относительно веса пенопласта). Фильтрующий материал изготавливают следующим образом.Состоящее, например, из гидрофильного пенопласта с открытыми ячейками (пенопласт из полиуретапа) с включениями вспениванием каталитически действующих веществ окислительно-восстановительной системы известное фильтрующее средство из пенопласта разрывают при помощи машины для флокулирования или т. п., а затем полученный флокулированный материал отделяют грохочением на сетке с диаметром отверстий 10 мм, После грохочения получают мягко-эластичный флокулированный материал с размером частиц максимум 10 мм, причем значительное количество флокулированного материала имеет размер частиц меньше 10 мм. Смесь хлопьев перемешивают затем при помощи механической мешалки с измельченным активным углем в объемном отношении от 3: 1 до 4: 1. Размер зерен активного угля меньше 3 мм, предпочтительно меньше 1 мм и до 2 мм, причем значительное количество активного угля имеет размеры зерен в пределах от 30 до 100 мкм. Предлагаемый фильтр можно применять везде, где до сих пор использовались фильтры из активного угля. Особенно выгодным является применение фильтра для устранения неприятных запахов или других нежелательных или агрессивных газов из воздуха, в основном для устранения из воздуха запаха, возникающего при приготовлении пищи, табачного дыма, алкогольного запаха и человеческих испарений. Для фильтрования воздуха или других газов используют мягкий флокулированный материал из пенопласта (в частности полиуретана), насыпной вес которого 10 - 100 г/л, предпочтительно 30 - 60 г/л, Для устранения продуктов разложения белков особенно рекомендуется добавлять бентониг, вспениваемый в пенопласт. 5 10 15 2045 50 55 60 4П р и м е р 1. Для получения каталитически действующего, гидрофильного, мягкого пенопласта с открытыми ячейками нейтрализуют 125 вес. ч. полимерного продукта из этилендиамипа с окисью пропилена и окисью этилена и 125 вес. ч, смеси из окиси полипропилена и окиси этилена с 25 вес. ч, 10 О/о-ной серной кислоты, далее добавляют 50 вес. ч. порошка монтмориллонита (бентонит), 15 вес. ч. дегидросиликата алюминия с молекулярно-ситовым действием, 3 вес. ч, воды, 2 вес. ч. диоктоата олова, 9,6 вес. ч. перманганата калия, 6,9 вес. ч. основного карбоната меди, которые затем размешивают до образования равномерной смеси и нагревают до 20 С, К указанной смеси добавляют в интенсивной мешалке 60 вес. ч, диизоцианата толу илена, размешивают до сливкообразного состояния и выливают в охлаждаемый сосуд. При этом быстро образуется легкая, мягко- эластичная пена, которая может быть отверждена приблизительно при 50 С за 1 ч в сушильном шкафу. Получаемый таким образом пенопласт из полиуретана, содержащий в ячеистой структуре окись марганца и меди, дробят при помощи машины для коагулирования и отделяют грохочением на сите с отверстиями 10 мм. После грохочения частицы имеют размер меньше 10 мм, причем большая часть хлопьев пенопласта имеет размеры в пределах от 2 до 5 мм. Коа гул ированный материал перемешивают в мешалке с мелко измельченным активным углем, причем количество добавленного активного угля составляет 25 об, /о относительно объема некоагулированного пенопласта. Размер зерен, например, составляет меньше 1 мм, предпочтительно между 50 мкм и 1 мм. Получаемая смесь насыпного материала может быть насыпана в газопроницаемую камеру фильтра, причем высоту насыпаемого материала или толщину фильтрующего слоя приспосабливают к цели применения фильтра. Поскольку хлопья пенопласта являются мягко-эластичными, можно более или менее сильно сжимать смесь насыпного материала в камере фильтра, причем в зависимости от степени сжатия сопротивление фильтра может быть установлено в более широких пределах. Фильтр такого вида хорошо используется для фильтрования газов, в частности воздуха, содержащего газообразные загрязнения, например неприятный запах (в кухне), табачный дым, алкогольный запах, человеческие или животные испарения, сероводород, двуокись серы и другие пахнущие газы и агрессивные вещества. П р и м е р 2. Вместо применяемого в примере 1 пенопласта из полиуретана используют пенопласты следующего состава (в вес. ч.):5Полиоксилецпропиленгликоль 10 Продукты конденсации окисиэтилена и окиси пропиленас этилендиаминомСерная кислотаПерекись водородаГлицеринМетиленхлорилБетттоттит (мелко измельченный ниже 50 мкм, предпочтцтельцо ниже 10 мкм) ПоташМолекулярное ситоКатагнитические веществаокисл ительцо-восстановительной системы, в частности гидрат окиси марганца Полуокись медиГидрат окиси железа (111) Окись цинка Коагулировацие пенопласта из полиуретапа и примсшивяние активного угля к коагулцпованному материалу описано в примере 1. П р и м е р 3. К сырой смеси пенопласта, применяемого в примере 2, пс:топласта из полиуретзнз добавляют еще 5 - 20 вес. ч., прелпочтительно 8 - 15 вес. ч., активного угля с размером зерен меньше 3 мм, предпочтительцо меш.ше 1 мм, который при вспеццвации вместе с,чпугттми зернистыми добавками укладывается в ячейки пено:тласта. Пецопляст затем коагулируют, отлелятот грохочением на сите с отверстиями 10 мм и перемешиватот с активным углем, кяк описано в примере 1.Насыпные материалы, состоящие цз гцлрофильттьтх частиц пенопласта с откпытыми ячейками, связанных с другим;т лобавкяти, предпочтительно составленные из смеси хлопьев пенопласта ц зернистого активного угля вместе с т:аталитически действующими веществами, можно укладывать, сшивать между чвумя волокнистыми коврами цли простегивять с ними для образования олнотголцого Фильтра. Опыты показывают, что смешанный с указанными добавками коагулировацный материал из пенопласта хопошо сшивать с волокнистыми коврами, причем могут быть примненьт легкие и тонкие пористые волокнистые ковры с погонным весом от 50 до 200 г/м, предпочтительно от 80 до 120 г/м, без опасности, что находящийся между волокнистыми коврами насыпной материал высыпется из фильтра матерчатого или пластинчатого вида. Сшиванием смеси насыпного материала получают одноролный, в зависимости от толщины более или менее гибкий и одновременно высокопористый фильтр, имеющий чрезвычайно большую действующую фильтрующую поверхность, сопротивление воздуха которого может быть установлено в более ши 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 роких пределах по виду и размеру частиц коагулцровацного материала, а также по плотности и толщине сшитого слоя хлопьев. Толщина слоя смеси насыпного матерна.ча между сшитыми волокнистыми коврами составляет, напрцмеп, от 5 до 30 мм, прелпочтительно от 10 ло 20 мм. В качестве таких волокнистых ковров могут быть использованы ковры из естественных или искусствеьцых во.чотсон, в частности из пе;тлюлозцьтх. х,чопковых. полиакпи;товых. полиамчлных и.чц поливиниловых волокон. которые ппи весе во.токоц в ол.-ту квалрятттуто счиктщу мятепттяля, наппимеп. от 50;то 200 гЬР иметот тцяметр от 0.5 ло 3 мм. предпочтительно 1 - 2 м.,т: длттття волокон зависит от желаемой толтцццт.т фцлт тра, В основттотм ллиня во,чокотт,чготтттт в ппелелах от 40 до 130 мм. Число ппокочов ття квалпятцый сантиметр приблизителт.по от 20 до 00, чрелпочтительно от 40 ло 80.Пптт сшивании ца волоттттттстьй ковер, цяппимер, целлтолозттых волокон весом в очи квадпатттуто елиттццу матепт яля, наппютер, от 80 до 120 гЬР и то.чтлттттотт, ттаппттмер, от 1 ло 2 мм накосят смесь из хлопьев пенопласта тс включением кятялттзаторовт и ятстттвного угчя ло высоты насыпного материя,ча от 1 О,чо 50 мм, пттелпотттттечьтто 15 ло 30 мм, и выравнивают посрелствмт ракечя ттлтт т, п. После няк.ячцяттття вег хцего ковра. размеп которого соответств 1 ет нижнему волокттцстому ковпу. целый с,тоистый кор.тус сшивают с одной ттли с обеих стопотт известцымц устройствяттк причем число ппоколов цг,ч ця квадратный сантиметр находится меж,чу 20 и 100. Можно рроволить сшттвание с,чоистого коппуся так. что толщттття слоя насыпного материала немного сокращается пол воздействием болес или менее э,частичцого стятття хлопьев пецо т яста. Таким обпязом, пористость и гоз.тухоп тцццземость сЬттлт тря, а также прочность ф;тльтпутощей системы хтогт быть точнос. яттовлецьт.Посредством указатнтого способа сшивания получзтот фцльтп в ви:те тточотца, плттты или цепперывт;ого мотка или т. и., тоторьте затем .,тогут бт,тть рязпезатты ца отлелт.ные фпльтруютттттс плтттт:т. Чтобы предотвратить небольшое ттронттетттте цли выкрзшивание коагулцповянного и зернистого материала ца месте разреза при поперечной резке матерчатого илц пластинчатого фильтра, целесообразно няцтцвать влоль кромок фильтра бордюры пз мягко-эластичного пеноп.чястз.Можно также последовательно соединять несколько тонких фцльтруюших полотен или фцльтруюших плит описываемого вида цли наттлалывать цх друг на друга так, что по,чучают многослойный корпус, толщина которого превьттцает в несколько раз толщину фильтрующего корпуса. Можно получать многослойные фильтры одноц операцией посредством промежуточных слоев и накладок из волокнистых ковров или тканей,На фиг. 1 показан фильтр в разрезе; на фиг. 2 - бордюр для закрепления фильтрую- щего материала.Фильтрующий материал состоит из волокнистых ковров 1 и 2 из естественных или синтетических волокон 3, между которыми находятся флокулированный материал 4 и зернистый фильтрующий материал 5, имеющий вес одной квадратной единицы материала от 80 до 120 г/мгРазмер частиц коагулированного материала меньше приблизительно 10 мм, причем значительное количество их имеет размеры в пределах от 1 до 5 мм. Коагулироваццый материал из пенопласта перемешан с мелкозернистым адсорбирующим фильтрующим материалом 5, который находится почти полностью в открытых порах пенопласта и присоединяется к его расщепленным клеточным стенкам. Сшивание находящегося между волокнистыми коврами 1 и 2 материала производят известными устройствами, причем волокна 3 ковров протягивают чепез коагулированный и зернистый материал. Вследствие того, что волокна обоих ковров связаны хлопьями пенопласта и между собой, получают однородный, но все-таки пористый Фильтр, в котором коагулированный и зернистый материал укладывают так, что он не может выкрашиваться из фильтра. Число проколов 6 игл на квадратный сантиметр находится межу 20 и 100. Если фильтры разрезают, цаппимгп, в пвямоугольные плиты или пленки, на обрезных кромках может наблюдаться небольшое крошение сшиваемых мелкозернистых веществ. Чтобы предотвратить такое крошение, используют бордюр 7. Бордюр состоит из узких реек пенопласта, которые накладывают со стопоцы кромки на нижний волокнистый ковер 2, Затем пространство междч бортовыми рейками наполняют коагулированным и зернистым материалом. Далее верхний волокнистый ковер 1 накладывают на плоскосглаженный насыпной материал и сшивают описываемым методом. При этом одновременно бортовые рсйквшивают между обоими волокнистыми коврами,Чтобы улучшить прочность на растяжение и стабильность формы фильтра фильтрующие корпуса могут быть оснащены укрепляющими прокладками, например дополнительными волокнистыми коврами или пористыми тканями, вшиваемыми в составное тело, Эти про кладки могут быть помещены в слой хлопьеви (или) плоскостно на волокнистые ковры.Таким образом, могут быть получены одной операцией многослойные фильтры при помощи промежуточных слоев и накладок из во локнистых ковров и тканей. Связь волокцистых ковров и слоя хлопьев, а в случае цеобходимости дополнительных прокладок, ооеспечивают известным способом посредством сшивания цепным или стеганным швом.15 Фильтры с насыпным слоем, указанные впримерах 1 - 3, могут быть применены при температурах приблизительно до 90 С, Такие фильтры даже при температурах, лежащих в пределах комнатной температуры или ниже, 20 обладают очень большой активностью. Предмет изобретенияФильтрующий материал для очистки газов 25 от твердых и агрессивных примесей, состоящий из гидрофильного пенистого материала с открытыми ячейками, например пенопласта полиуретаца, с введенными в него каталитическими веществами окислительно-восстапо вительной системы, например окисями многовалецтпых металлов, отл ич а ю щий с я тем, что, с целью повышения поглотительной способности фильтра, пенистый материал в виде хлопьев или гранулятов с размером частиц 35 1 - 1 О мм, преимущественно 3 - 5 мм, смешанс адсорбирующим веществом, например активным углем, количество которого составляет 10 - 40 об. о/о, предпочтительно 15 - 25 об. %, в пересчете на объем пенопласта.40 Приоритет по признакам:11.05,71 - выполнение пенистого материалав виде хлопьев и гранулятов.10.07.71 - выполнение пенистого материала, главным образом, с размером частиц 1 - 45 1 О мм, преимущественно 3 - 5 мм, которыйсмешан с адсорбирующим веществом, например активным углем, количество которого составляет 10 - 40 об %, предпочтительно 15 - 25 об. /о, в пересчете на объем пенопласта,каз 3248/5ЦНИИ одписно ипография, пр. Сапуно Изд.1825 осударственного комитета Со по делам изобретений и от Москва, Ж, Раушская на