SU484663A3 - Фильтрующий материал - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области очистки газов, в частности к фильтрованию агрессивных и твердых иримесей, и может найти применение дл  бытовых нужд, например в кухонных дымоходах, дл  устранени  запаха в холодильниках и квартирах, в установках дл  кондиционировани  воздуха и т. п.

Известен фильтрующий материал дл  очистки газов от твердых и агрессивных примесей , состо щий из гидрофильного пенистого материала с открытыми  чейками, например пенопласта из полиуретана, с введенными в него каталитическими веществами окислительно-восстановительной системы, например окис ми многовалентных металлов.

Иедостатком известного материала  вл етс  низка  поглотительна  способность фильтра .

Предлагаемый фильтрующий материал отличаетс  от известного тем, что пенистый материал в виде хлопьев или гранул тов, главным образом, с размером частиц 1-10 мм, преимущественно 3-5 мм, смещай с адсорбирующим веществом, например активным углем , количество которого составл ет 10- 40 об. %, предпочтительно 15-25 об. %, в пересчете на объем пенопласта.

Описываемый фильтрующий материал содержит сорбционные вещества в виде активного угл  и каталитически действующие вещества окислительно-восстановительной системы , тонко распределенные в насыпаемой массе. Эти вещества добавл ют к реакционной смеси пенопласта при изготовлении так,

что они вспениваютс  или «вступают в структуру пенопласта. К каталитически действующим веществам окислительно-восстановительной системы относ тс  гидраты или окиси .металлов , например окиси железа, марганца, кобальта , никел , меди, серебра и т. д.

Дл  каталитического действи  при низких температурах очень важно, чтобы фильтр во врем  пользовани  имел определенную мини .мальную влажность. Достаточным  вл етс  мономолекул рный вод ной слой, который обеспечивает оптимальное действие фильтра. Кроме того, каталитическа  реакци  зависит от значени  рН фильтра. Так, например, состо ща  из окисей железа, марганца и меди окислительно-восстановительна  система с одновременным присутствием ионов кали  обладает наибольщей активностью при значени х рН от 8 до 8,5, а состо ща  из окисей

железа, марганца, кобальта или никел  - наибольщей активностью при значени х рИ приблизительно от 2,4 до 2,6. Указанные системы и значени  рИ получают соответствующими добавками при изготовлении пенопласта . Количество вспениваемых в пенопласт каталитически действующих веществ составл ет приблизительно 5-18 вес. %, предпочтительно 5-10 вес. %, относительно веса пенопласта . Дл  хлопьев целесообразно примен ть 5 м гкий, гидрофильный пенопласт из полиуретана с открытыми  чейками, хот  пригодными  вл ютс  и другие гидрофильные пенопласты, например пенонласты из поливинилового спирта или фенольной смолы. Можно также добавл ть к пенистому материалу вместо активного угл  или дополнительно к активному углю другие вешества. например сорбционные вещества, прежде все- 15 го бентонит, предпочтительно в количестве до 10 об. % (относительно объема пенопласта) или иные действующие начала, например каталитически действующие вещества окислительно-восстановительныйсистемы до 20 18 вес. % (относительно веса ненопласта). Фильтрующий материал изготавливают следующим образом. Состо щее, например, из гидрофильного пе- 25 нопласта с открытыми  чейками (пенопласт из полиуретана) с включени ми вснениванием каталитически действующих веществ окислительно-восстановительной системы известное фильтрующее средство из пенопласта разры- 30 вают при помощи машины дл  флокулировани  или т. п., а затем полученный флокулированный материал отдел ют грохочением на сетке с диаметром отверстий 10 мм. После грохочени  получают м гко-эластичный фло- 35 кулированный материал с размером частиц максимум 10 мм, причем значительное количество флокулированного материала имеет размер частиц меньше 10 мм. Смесь хлопьев перемешивают затем при помощи механиче- 40 ской мешалки с измельченным активным углем в объемном отношении от 3:1 до 4:1. Размер зерен активного угл  меньше 3 мм, предпочтительно меньше 1 мм и до 2 мм, причем значительное количество активного 45 угл  имеет размеры зерен в пределах от 30 до 100 мкм. Предлагаемый фильтр можно примен ть везде, где до сих пор использовались фильтры 50 из активного угл . Особенно выгодным  вл етс  применение фильтра дл  устранени  непри тных запахов или других нежелательных или агрессивных газов из воздуха, в основпом дл  устранени  из воздуха запаха, 55 возникающего при приготовлении пищи, табачного дыма, алкогольного запаха и человеческих испарений. Дл  фильтровани  воздуха или других газов используют м гкий флокулированный материал из пенопласта (в част- 60 ности нолиуретана), насыпной вес которого 10-100 г/л, предпочтительно 30-60 г/л. Дл  устранени  продуктов разложени  белков особенно рекомендуетс  добавл ть бентониг, вспениваемый в пенопласт.60 10 Пример 1. Дл  получени  каталитически действующего, гидрофильного, м гкого пенопласта с открытыми  чейками нейтрализуют 125 вес. ч. полимерного продукта из этилендиамина с окисью пропилена и окисью этилена и 125 вес. ч. смеси из окиси полипропилена и окиси этилена с 25 вес. ч. 10%-ной серной кислоты, далее добавл ют 50 вес. ч. порощка монтмориллонита (бентонит), 15 вес. ч. дегидросиликата алюмини  с молекул рно-ситовым действием, 3 вес. ч. воды, 2 вес. ч. диоктоата олова, 9,6 вес. ч. перманганата кали , 6,9 вес. ч. основного карбоната меди, которые затем размешивают до образовани  равномерной смеси и нагревают до 20°С. К указанной смеси добавл ют в интенсивиой мещалке 60 вес. ч. диизоцианата толуилена , размешивают до сливкообразного состо ни  и выливают в охлаждаемый сосуд, При этом быстро образуетс  легка , м гкоэластична  иена, котора  может быть отверждена приблизительно при 50°С за 1 ч в сушильном шкафу. Получаемый таким образом пенопласт из полиуретана, содержаш,ий в  чеистой структуре окись марганца и меди, дроб т при помощи мащииы дл  коагулировани  и отдел ют грохочением на сите с отверсти ми 10 мм. После грохочени  частицы имеют размер меньше 10 мм, причем больща  часть хлопьев пенопласта имеет размеры в пределах от 2 до 5 мм. Коагулированный материал перемешивают в мешалке с мелко измельченным активным углем, причем количество добавленного активного угл  составл ет 25 об. % относительно объема пекоагулированного пенопласта. Размер зерен, например, составл ет меньше 1 мм, предпочтительно между 50 мкм и 1 мм. Получаема  смесь насыпного материала может быть насыпана в газопроницаемую камеру фильтра, причем высоту насыпаемого материала или толщину фильтруюшего сло  нриспосабливают к цели применени  фильтра. Поскольку хлопь  пенопласта  вл ютс  м гко-эластичными , можно более или менее сильно сжимать смесь насыпного материала в камере фильтра, причем в зависимости от степени сжати  сопротивление фильтра может быть установлено в более широких пределах. Фильтр такого вида хорошо используетс  дл  фильтровани  газов, в частности воздуха, содержащего газообразные загр знени , например непри тный запах (в кухне), табачный дым, алкогольный запах, человеческие или животные испарени , сероводород, двуокись серы и другие пахнущие газы и агрессивные вещества. Пример 2. Вместо примен емого в примере 1 пенопласта из полиуретана используют пенопласты следующего состава (в вес. ч.): Полкоксиленпропиленгликоль 10 Продукты конденсации окиси этилена и окиси пропилена с этилендиамином10 Серна  кислота0,02 Перекись водорода0,04 Глицерин0,10 Метиленхлорид- 0,60 Бентонит (мелко измельченный ниже 50 мкм, предпочтительно ниже 10 мкм)3,60 Поташ1,20 Молекул рное сито1,20 Каталитические вещества окислительно-восстановительцой системы, в частности гидрат окиси марганца 3,60 Полуокись меди 2,40 Гидрат окиси железа (П1) 0,70 Окись цинка 1,20 34,66 вес. ч. Всего 15,0 Изоцианат толуилена Коагулирование пенопласта из полиуретана и примешивание активного угл  к коагулированному материалу описано в примере 1. П р и м е р 3. К сырой смеси пенопласта, примен емого в примере 2, пенопласта из полиуретана добавл ют еще 5-20 вес. ч., предпочтительно 8-15 вес. ч., активного угл  с раз.мером зерен меньше 3 мм, предпочтительно меньще 1 мм, который при вспенивании вместе с дпугтгми зернистыми добавками укладываетс  s  чейки пенопласта. Пенопласт затем коагулируют, отдел ют грохочением на сите с отверсти ми 10 мм и перемешивают с активным углем, как описано в примере 1. Пасынные материалы, состо ш;ие из гидрофильных частиц пенопласта с открытыми  чейками, св занных с други.ми добавками, предпочтительно составленнЕ те из смеси хлопьев пенопласта н зернистого активного угл  вместе с каталитически действующими веществами, можно укладывать, сшивать между двум  волокнистыми коврами или простегивать с ними дл  образовани  однооод Юго фильтра. Опыты показывают, что смешанный с указанными добавками коагулированный материал из пенопласта хорошо сшивать с волокнистыми коврами, причем могут быть применены 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 наход щийс  между волокнистыми коврами насыпной материал высыпетс  из фильтра матерчатого или пластинчатого вида. Сшиванием смеси насыпного материала получают однородный, в зависимости от толщины более или менее гибкий и одновременно высокопористый фильтр, имеющий чрезвычайно больщую действующую фильтрующую поверхность, сопротивление воздуха которого может быть установлено в более щироких пределах по виду н размеру частиц коагулированного материала, а также по плотности и толщине сш 1того сло  хлопьев. Толщина сло  смеси насыпного материала между сшитыми волокнистыми коврами составл ет , например, от 5 до 30 мм, предпочтительно от 10 до 20 мм. В качестве таких волокнистых ковров могут быть использованы ковры из естественных или искусственных волокон , в частности из целлюлозных, хлопковых , полиакпиловых. полиам идных или поливгниловых волокон, которые при весе волокон в одну квадратную единицу м тепиала, напримеп . от 50 до 200 г/м имеют диаметр от 0.5 до 3 мм. предпочтительно 1-2 мм: длина волокон завтсит от желаемой толнднны фильтра . В основном длина волокон лежит в пределах от 40 до 130 мм. Число проколов н  квадратный сантиметр приблизительно от 20 до 100, предпочтительно от 40 до 80. ПРИ сшивании на волокнистый ковер, например , целлюлозных волокон весом в ОДНУ квадратную единицу материала, например, от 80 до 120 г/м- и толщипой. нанример. от 1 до 2 мм нанос т смесь из хлопьев пенопласта (с включеннел катализаторов) и активного УГЛЯ до высоты насыпного материала от 10 до 50 мм. предпочт 1тедьно 15 до 30 мм, и выравнивают пocpeдcтвo т ракел  пли т. п. После нак- адыранн  верхнего ковра, размер которого соответствует нижнему волокнистому ковру, целый слоистый корпус сшивают с одной пли с обеих сторон известными устройствами , причем число ПРОКОЛОВ игл на квадратный сантиметр находитс  между 20 и 100. Можно проводить сцпгвание слоистого корпуса так. что толпдина сло  насыпного материала немного сокрандаетс  под воздействттем более или менее эластичного сжати  хлопьев neHon-iacTa. Таким образом, пористость и воздухопрницаемость сЬпльтра, а также прочность (Ьильтруюптей системы могут быть точпо установлены. Посредством указаппого способа сшивани  нолучают фильтр в виде полотна, плиты или непрерывного мотка или т. п., которые затем могут быть р. зрезань на отдельные фпльтрую11и С плиты. Чтобы нредотвратить небольшое крошение пли выкрашивание коагулттрованного и зерннстого материала на месте разреза при поперечной резке матерчатого или пластинчатого фильтра, целесообразно нашивать вдоль кромок фильтра бордюры из м гко-эластичного пенопласта. Можно также последовательно соедин ть несколько тонких фильтрующих нолотен или фильтрующих плит описываемого вида или накладывать их друг на друга так, что получают многослойный корпус, толщина которого превышает в несколько раз толщину фильтрующего корпуса. Можно получать многослойные фильтры одной операцией посредством промежуточных слоев и накладок из волокнистых ковров или тканей. На фиг. 1 показан фильтр в разрезе; на фиг. 2 - бордюр дл  закреплени  фильтрующего материала. Фильтрующий материал состоит из волокнистых ковров 1 и 2 из естественных или синтетических волокон 3, между которыми наход тс  флокулированный материал 4 и зернистый фильтрующий материал 5, имеющий вес одной квадратной единицы материала от 80 до 120 г/м2. Размер частиц коагулированного материала меньще приблизительно 10 мм, причем значительное количество их имеет размеры в пределах от I до 5 мм. Коагулированный материал из пенопласта неремещан с мелкозернистым адсорбирующим фильтрующим материалом 5, который находитс  почти нолностью в открытых порах пенопласта и присоедин етс  к его расщепленным клеточным стенкам. Сшивание наход щегос  между волокнистыми коврами 1 и 2 материала производ т известными устройствами, причем волокна 3 ковров прот гивают чепез коагулированный и зернистый материал. Вследствие того, что волокна обоих ковров св заны хлопь ми пенопласта и между собой, получают однородный, но все-таки пористый фильтр, в котором коагулированный и зернистый материал укладывают так, что он не может выкрашиватьс  из фильтра. Число проколов 6 игл на квадратный сантиметр находитс  между 20 и 100. Если фильтры разрезают, наппимеп, в пр моугольные плиты или пленки, на обрезных кромках может наблюдатьс  небольшое крошение сщиваемых мелкозернистых веществ. Чтобы предотвратить такое -крощение, используют бордюр 7. Бордюр состоит из узких реек пенопласта, которые накладывают со стороны кромки на нижний волокнистый ковер 2. Затем пространство между бортовыми рейками наполн ют коагулированным и зернистым материалом . Далее верхний волокнистый ковер 1 накладывают на плоскосглаженный насыпной материал и сшивают описываемым методом . При этом одновременно бортовые рейк вшивают между обоими волокнистыми коврами . Чтобы улучшить прочность на раст жение и стабильность формы фильтра фильтрующие корпуса могут быть оснащены укрепл ющими прокладками, например дополнительными волокнистыми коврами или пористыми ткан ми , вщиваемыми в составное тело. Эти прокладки могут быть помещены в слой хлопьев и (или) плоскостно на волокнистые ковры. Таким образом, могут быть получены одной операцией многослойные фильтры при помощи промежуточных слоев и накладок из волокнистых ковров и тканей. Св зь волокнистых ковров и сло  хлопьев, а в с,пучае необходимости дополнительных прокладок, обеспечивают известным способом носредством сшивани  цепным или стеганным швом. Фильтры с насыпным слоем, указанные в примерах 1-3, могут быть применены при температурах приблизительно до 90°С. Такие фильтры даже при температурах, лежащих в пределах комнатной темнературы или ниже, обладают очень больщой активностью. Предмет изобретени  Фильтрующий материал дл  очистки газов от твердых и агрессивных примесей, состо щий из гидрофильного пенистого материала с открытыми  чейками, например пенопласта полиуретапа, с введенными в него каталитическими веществами окислительно-восстановительной системы, нанример окис ми многовалентных металлов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  поглотительной способности фильтра, пенистый материал в виде хлопьев или гранул тов с размером частиц I -10 мм, преимущественно 3-5 мм, смешан с адсорбирующим веществом, нанример активным углем, количество которого составл ет 10-40 об. %, предпочтительно 15-25 об. %, в пересчете на объем пенопласта. Приоритет по признакам: 11.05.71 - выполнение пенистого материала в виде хлопьев и гранул тов. 10.07.71 - вынолнение пенистого материала , главным образом, с размером частиц I - 10 мм, преимущественно 3-5 мм, который смещан с адсорбирующим веществом, например активным углем, количество которого составл ет 10-40 об. %, предпочтительно 15- 25 об, %, в пересчете на объем ненопласта.

4