DE4207233A1 - Verfahren zur Herstellung von porösen Filterkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen Filterkörpern der im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Gattung.

Es sind Filterkörper dieser Art bekannt, die beispiels­ weise aus einem Faservlies, aus Metallspänen oder aus Aktivkohle bestehen. Keines dieser Filtersysteme ist rezyklierbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von porösen Filterkörpern zu entwickeln, die aus einfachen und preiswerten Grund­ stoffen bestehen, eine hohe Oberflächenaktivität auf­ weisen und problemlos rezyklierbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß Papier und Pappe in Form von Altpapier und Verpackungsmaterial in großen Mengen anfallen und einer Wiederverwendung zuge­ führt werden sollen. Da in der Wirtschaft andererseits ein großer Bedarf an rezyklierbaren Filtermaterialien besteht, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß Papier und/oder Pappmaterial mit Wasser versetzt und unter Lufteintrag zu einem schaumigen Papierfaserbrei gerührt oder geschlagen wird, und daß der schaumige Papierfaserbrei unter Bildung eines offenporigen Fil­ terblocks getrocknet oder gehärtet wird. Der zunächst dünne Papierfaserbrei wird unter Bildung eines dick­ flüssigen Papierfaserbreis teilweise entwässert, bevor der Lufteintrag beispielsweise in Form von Preßluft zum Zwecke der Schaum- und Porenbildung erfolgt.

Da im Papier bereits Schaumstoffe, wie Stärke, Lignin, Füllstoffe oder dergleichen enthalten sind, tritt be­ reits beim Auflösen in Wasser und beim Einbringen von Preßluft eine Schaumentwicklung ein. Durch Zusatz eines Schaumbildners in den Papierfaserbrei kann bei Bedarf die Schaumentwicklung verstärkt werden.

Nach Erreichen einer vorgegebenen Porengröße wird der dickflüssige Papierfaserbrei vorzugsweise über dem Preßluftstrom mit CaO-Pulver beaufschlagt und durch die dabei einsetzende Abbindereaktion unter Bildung eines offenporigen Filterblocks gehärtet.

Alternativ hierzu kann der Papierfaserbrei unter weite­ rer Feuchtigkeitsabgabe und Bildung von Papierfaser- Pellets gepreßt, insbesondere stranggepreßt werden. Zu diesem Zweck kann der schaumige Papierfaserbrei unter Bildung der teilentwässerten Pellets durch eine Loch­ platte oder ein Lochsieb gepreßt werden. Die noch feuchten Papierfaser-Pellets können sodann mit CaO-Pul­ ver eingepudert und unter Bildung eines offenporigen Filterblocks zuammengebacken werden. Um den Filterblock eine vorgegebene Gestalt zu geben, können die Papierfa­ ser-Pellets vor dem Einpudern mit CaO-Pulver in eine entsprechende Form eingelegt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Papierfaser-Pellets vor der CaO- Zugabe dem dickflüssigen schaumigen Papierfaserbrei zugesetzt werden. Das CaO-Pulver kann in diesem Falle durch vorheriges Bestäuben der Papierfaser-Pellets in den schaumigen Papierfaserbrei eingebracht werden.

Durch den gebrannten Kalk wird das im Papierfaserbrei bzw. in den Papierfaser-Pellets enthaltene Restwasser gebunden. Es verfestigt sich unter Bildung von Kalzium­ hydroxid und bildet allmählich einen von der Einbring­ seite aus fester werdenden Block. Dieser Block ist offenporig, weil die vorhandenen Luftblasen im Block verbleiben und den mit Kalziumoxid beladenen Preßluft­ strom durchlassen. Die offenporigen Luftblasen gewähr­ leisten die spätere Luftdurchlässigkeit des Filters.

Beim Kalziumoxid-Eintrags lagert sich überschüssiges Kalziumoxid in den Poren ein, das beim späteren Filter­ vorgang zur Bindung von Wasser oder organischen Sub­ stanzen geeignet ist und die Bindeaktivität des Filters bestimmt.

Der Filterblock kann nun in scheibenförmige oder wür­ felförmige Filterkörper zerschnitten werden. Auch ein Zerbrechen in Form von kleinen schüttfähigen Filterkör­ pern zur Herstellung eines Schüttfilters ist möglich.

Bei nachlassender Bindeaktivität ist eine Regeneration der Filterkörper durch Beaufschlagung mit CaO-Pulver möglich, das mit der zu reinigenden Abluft oder mit Reinluft in einem Regenerationslauf eingetragen werden kann. Die Schüttfilter unter Verwendung von Filterbruch gewährleisten eine große Porösität und damit eine hohe Luftdurchlässigkeit. Durch geeignete Wahl der Schütt­ höhe kann ein solcher Schüttfilter den zu erzielenden Abluftwerten angepaßt werden.

Durch die Verwendung von Papierfasern und die hohe Po­ rösität der Filterkörper ist deren Dichte relativ nied­ rig: Sie liegt beispielsweise bei 0,1 bis 0,3 g/cm³. Wegen der geringen Dichte des Filtermaterials können auch für Großfilteranlagen relativ einfache und dünn­ wandige Filterbehälter aus Metall, Kunststoff oder Holz verwendet werden. Weiter kann es sich als kostengünstig erweisen, wenn statt einer Großfilteranlage kleinere Filterbehälter am Entstehungsort der Abgase aufgestellt werden, deren Abluft gegebenenfalls zusammengefaßt und über einen gemeinsamen Schornstein abgeführt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstel­ lung von Filterkörpern zur Filtration fettiger oder ölhaltiger Abluft. Eine weitere Verwendungsart besteht in der Filtration von mit organischen Geruchsstoffen beladener Abluft insbesondere von Räucherei- und Röste­ rei-abgasen. Die meist sauren, in wäßrigen oder orga­ nischen Dämpfen mitgeführten Geruchsstoffe werden beim Durchtritt durch die Filterkörper vor allem durch das freie Kalziumoxid wirksam gebunden. Die Papierfaser- Pellets können grundsätzlich auch noch anderweitig, z. B. als Ersatz von Rindenmulch oder als Einstreu zum Aufsagen von Flüssigkeiten in Ställen oder von Öl ver­ wendet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Papierfasern relativ schnell verrotten und dadurch Nährstoffanteile in den Boden einbringen können. Bei der Papierfaserbreiherstellung werden zweckmäßig die aufgeschwemmten, schwermetallhaltigen Farbpartikel de­ kantiert und entsorgt. Druckerschwärze ist als solche nicht schwermetallhaltig und kann unbedenklich in einem Recyclingdünger verbleiben.

Falls die Filterkörper im industriellen Bereich, bei­ spielsweise in Lackierstraßen, zum Einsatz kommen, ist in den meisten Fällen eine Weiterverwertung als Dünge­ mittel nicht mehr möglich. In diesem Falle kann das Filtermaterial zusammen mit den in ihm enthaltenen Stof­ fen, wie Lack, Farben und dergleichen verbrannt werden. Beim Verbrennungsvorgang verbrennen das im Filtermate­ rial enthaltene Papier und eventuelle organische Be­ standteile heraus, so daß Kalk übrigbleibt. Der Kalk fällt dann beispielsweise als körniger Niederschlag in Form einer Schlacke an, die gegebenenfalls rezykliert werden kann. Die erfindungsgemäßen Filterkörper können auch im Kraftfahrzeugbereich, beispielsweise als Abgas­ filter für Dieselmotoren, eingesetzt werden. Zusammen­ fassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung be­ zieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von porö­ sen Filterkörpern, bei welchem Papier und/oder Pappma­ terial mit Wasser versetzt und unter Lufteintrag zu einem schäumigen Papierfaserbrei gerührt oder geschla­ gen wird und bei welchem anschließend der schaumige Papierfaserbrei unter Bildung eines offenporigen Fil­ terblocks getrocknet oder gehärtet wird. Zur Härtung des Filterblocks kann in den zuvor eingedickten und mit Preßluft beaufschlagten Papierfaserbrei Kalziumoxid- Pulver in stöchiometrischem Überschuß eingetragen werden.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung von porösen Filterkör­ pern, dadurch gekennzeichnet, daß Papier und/oder Pappmaterial mit Wasser versetzt und unter Luftein­ trag zu einem schaumigen Papierfaserbrei gerührt oder geschlagen wird und daß der schaumige Papier­ faserbrei unter Bildung eines offenporigen Filter­ blocks getrocknet oder gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zunächst dünnflüssige Papierfaserbrei unter Bildung eines dickflüssigen Papierfaserbreis vor­ zugsweise entlang einer Siebstrecke oder in einem rotierenden Trommelfilter entwässert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den dickflüssigen Papierfaserbrei zum Zwecke der Schaum- und Porenbildung Preßluft vorzugsweise von unten her eingeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Papierfaserbrei ein Schaum­ bildner zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dickflüssige Papierfaser­ brei nach Erreichen einer vorgegebenen Porengröße vorzugsweise über den Preßluftstrom mit CaO-Pulver beaufschlagt und durch die dabei einsetzende Abbin­ dereaktion unter Bildung eines Filterblocks gehär­ tet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Papierfaserbrei unter Feuchtigkeitsabgabe unter Bildung von Papierfaser- Pellets gepreßt, insbesondere stranggepreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der schaumige Papierfaserbrei unter Bildung der teilentwässerten Papierfaser-Pellets durch eine Lochplatte oder einen Lochsieb gepreßt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die noch feuchten Papierfaser-Pellets mit CaO-Pulver eingepudert und dabei unter Bildung eines porösen Filterblocks zusammengebacken werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierfaser-Pellets vor dem Einpudern mit CaO-Pulver in eine Form eingelegt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem schaumigen Papierfaserbrei vor der CaO-Zugabe Papierfaser-Pellets zugesetzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem schaumigen Papierfaserbrei mit CaO-Pulver bestäubte Papierfaser-Pellets zugesetzt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das CaO-Pulver bezogen auf das abzubindende Wasser überstöchiometrisch zugesetzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Filterblöcke unter Bildung von massiven oder schüttfähigen Filterkör­ pern zugeschnitten, zersägt oder zerbrochen werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die porösen Filterkörper durch Beaufschlagen mit CaO-Pulver regeneriert wer­ den.

15. Verwendung der Filterkörper nach einem der Ansprü­ che 1 bis 14 als massive Blockfilter oder als Schüttfilter.

16. Verwendung der Filterkörper nach einem der Ansprü­ che 1 bis 14 zur Filtration von fettiger oder öl­ haltiger Abluft.

17. Verwendung der Filterkörper nach einem der Ansprü­ che 1 bis 14 zur Filtration von mit organischen Geruchsstoffen beladener Abluft, insbesondere von Räucherei- und Röstereiabgasen.

18. Verwendung der Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in zermahlener oder zerbrochener und gege­ benenfalls mit organischen Substanzen und gelösch­ tem Kalk beladener Form als Düngemittel.

19. Verwendung der Papierfaser-Pellets nach einem der Ansprüche 6 und 7 als Mulch oder Einstreu zum Auf­ saugen von Flüssigkeiten.