UNIDAD DE FILTRO DE AIRE CON VARIOS ELEMENTOS FILTRANTES.
Unidad de filtro (1), especialmente para la depuración de aire,
con una pluralidad de elementos filtrantes adsorbentes (2, 3, 4) que contienen como material de adsorción unos respectivos medios adsorbentes a base de carbón activo, en donde la unidad de filtro (1) incluye
(i) al menos un primer elemento filtrante (2) que comprende como material de adsorción carbón activo (5) de forma granular, especialmente de forma esférica,
(ii) al menos un elemento filtrante adicional (4) que comprende como material de adsorción carbón activo (5) de forma granular, especialmente de forma esférica, y
(iii) al menos un segundo elemento filtrante (3) que comprende como material de adsorción una combinación de carbón activo (5) de forma granular, especialmente de forma esférica, y fibras (6) de carbón activo, siendo el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular al menos tres veces mayor que el diámetro medio de las fibras (6) de carbón activo y estando dispuesto el carbón activo (5) de forma granular y las fibras (6) de carbón activo en capas separadas, pero adyacentes una a otra y permanentemente unidas una con otra, en donde los elementos filtrantes (2, 3, 4) están dispuestos aguas abajo en la secuencia anteriormente especificada de uno tras otro en la unidad de filtro (1), en donde el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) es al menos 0,05 mm mayor que el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3), y en donde el carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) y/o del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3) está fijado a una estructura de soporte tridimensional (9) permeable al aire
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04001150.
Solicitante: BLUCHER GMBH.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: METTMANNER STRASSE 25,40699 ERKRATH.
Inventor/es: VON BLUCHER, HASSO, DE RUITER, ERNEST, OUVRY, LUDOVIC, KAMPER,STEFAN, MOSKOPP,MICHAEL, BIHRINGER,BERTRAM,DR.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 21 de Enero de 2004.
Fecha Concesión Europea: 2 de Septiembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B01D53/02 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › por adsorción, p.ej. cromatografía preparatoria en fase gaseosa.
Clasificación PCT:
- B01D53/02 B01D 53/00 […] › por adsorción, p.ej. cromatografía preparatoria en fase gaseosa.
Clasificación antigua:
- B01D53/02 B01D 53/00 […] › por adsorción, p.ej. cromatografía preparatoria en fase gaseosa.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Unidad de filtro de aire con varios elementos filtrantes.
La presente invención concierne a una unidad de filtro, especialmente para la depuración de aire, según el preámbulo de la reivindicación 1.
Asimismo, la presente invención concierne al uso de esta unidad de filtro para la depuración de aire, especialmente para la obtención de aire de alta pureza, o para la eliminación de materias gaseosas, olorosas o tóxicas de corrientes de aire, por ejemplo en instalaciones de aireación-renovación del aire, sistemas de ventilación, instalaciones de climatización o similares.
Por último, la presente invención concierne a instalaciones o sistemas para la depuración del aire o para la habilitación o preparación de aire, especialmente instalaciones de aireación-renovación del aire, sistemas de ventilación o instalaciones de climatización, con esta unidad de filtro.
Debido a la creciente concienciación medioambiental y a métodos de análisis altamente sensibles, la polución del medio ambiente por materias nocivas está despertando cada vez más interés entre el publico.
Además, la creciente industrialización ha conducido a una extensa polución de la atmósfera. Cualquier clase de proceso de combustión, por ejemplo en centrales eléctricas, motores de automóviles, calefacción, etc., conduce a productos de combustión no deseados, especialmente compuestos de carbono oxidados, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos incompletamente quemados y similares.
Por otro parte, existen poluciones con materias nocivas originadas por recintos contaminados en cuya construcción se han empleado materiales cargados de materias nocivas (por ejemplo, materiales de construcción cargados de PCB, etc.). También pueden liberarse materias tóxicas de elementos de mobiliario, pinturas de paredes, pegamentos de moquetas y similares.
En los últimos tiempos, ha aumentado, además, el riesgo de que se introduzcan deliberadamente por ataques terroristas materias tóxicas en instalaciones de climatización de edificios, en los sistemas de aireación de túneles de ferrocarriles suburbanos, etc.
Por tanto, existe en conjunto una gran necesidad de retirar del aire sustancias polucionadoras del mismo de clases muy diferentes, especialmente materias nocivas, tóxicas u olorosas dañinas o perturbadoras. A este fin, existen en el estado de la técnica una serie de procedimientos para eliminar tales sustancias. Por ejemplo, pueden citarse aquí procedimientos de filtrado mecánico, conversión o descomposición de las sustancias perturbadoras o dañinas y procedimientos de absorción y adsorción.
En los procedimientos de adsorción se utilizan unidades de filtro que actúan por vía adsortiva. El problema aquí consiste a menudo en que las unidades de filtro conocidas por el estado de la técnica presentan una capacidad de adsorción no siempre suficiente que se agota con relativamente rapidez, de modo que se tienen que cambiar los materiales filtrantes. Además, las unidades de filtro de adsorción conocidas por el estado de la técnica poseen una "espontaneidad" o cinética de adsorción no siempre suficiente, de modo que se pueden producir irrupciones de materias a través de ellas. A menudo, las unidades de filtro de adsorción conocidas por el estado de la técnica ofrecen también solamente una capacidad de adsorción deficiente y no son universalmente adecuadas para la adsorción de materias nocivas o tóxicas muy diferentes.
Por tanto, el problema de la presente invención consiste en la habilitación de una unidad de filtro que sea especialmente adecuada para la depuración de aire.
Otro problema de la presente invención consiste en la habilitación de una unidad de filtro para la depuración o preparación de aire que evite -al menos parcialmente- los problemas anteriormente expuestos del estado de la técnica.
En particular, una unidad de filtro de esta clase deberá presentar una capacidad de adsorción o de carga suficiente con respecto a las materias nocivas, tóxicas y olorosas que se deben adsorber, juntamente con un buen comportamiento simultáneo frente a la irrupción de tales materias a través de ella.
El problema que sirve de base a la presente invención se resuelve por medio de una unidad de filtro según la reivindicación 1. Otras ejecuciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones subordinadas.
Para una alta potencia o capacidad de adsorción, junto con un buen comportamiento simultáneo frente a la irrupción de materias a través de la unidad de filtro según la invención, es necesario que el diámetro medio de las partículas del carbón activo de forma granular del primer elemento filtrante sea mayor que el diámetro medio de las partículas del carbón activo de forma granular del segundo elemento filtrante, al menos en 0,05 mm, ventajosamente al menos en 0,1 mm, preferiblemente al menos en 0,15 mm, de manera especialmente preferida al menos en 0,2 mm y de manera muy especialmente preferida al menos en 0,25 mm.
Para incrementar aún la capacidad de adsorción de la unidad de filtro según la invención en caso necesario puede estar previsto según una forma de realización de la presente invención que se disponga o coloque adicionalmente entre el primer elemento filtrante y el segundo elemento filtrante al menos un elemento filtrante adicional que comprenda como material de adsorción carbón activo de forma granular, especialmente de forma esférica. Con respecto a más detalles de esta forma de realización especial de la presente invención, puede hacerse referencia a la siguiente descripción de un ejemplo de realización representado en el dibujo.
Otras ventajas, propiedades, aspectos y características de la presente invención se desprenden de la descripción siguiente de un ejemplo de realización preferido representado en el dibujo. Muestran:
La figura 1, una representación esquemática de una unidad de filtro según la invención; y
La figura 2, una representación esquemática de una instalación de depuración de aire con una unidad de filtro según la invención.
La figura 1 muestra una unidad de filtro 1 según la invención con una pluralidad de elementos filtrantes adsorbentes 2, 3 y 4 que contienen unos respectivos medios adsorbentes a base de carbón activo en calidad de material de adsorción, en donde la unidad de filtro 1 incluye
(i) al menos un primer elemento filtrante 2 que comprende como material de adsorción carbón activo 5 de forma granular, especialmente de forma esférica,
(ii) al menos un elemento filtrante adicional 4 que comprende como material de adsorción carbón activo 5 de forma granular, especialmente de forma esférica, y
(iii) al menos un segundo elemento filtrante 3 que comprende como material de adsorción una combinación de carbón activo 5 de forma granular, especialmente de forma esférica, y fibras 6 de carbón activo.
Los elementos filtrantes 2, 3 y 4 están dispuestos aguas abajo en la secuencia anteriormente especificada de uno tras otro en la unidad de filtro 1. En otras palabras, los elementos filtrantes 2, 3 y 4 están conectados uno tras otro en la dirección R del aire entrante o afluyente, en particular siguiéndose directamente uno a otro, en la secuencia anteriormente citada.
Los elementos filtrantes 2, 3 y 4 pueden llevar antepuesto un elemento filtrante de separación 10 para separar partículas sólidas, especialmente partículas de polvo. Por tanto, el elemento filtrante de separación 10 está dispuesto aguas arriba con respecto a los elementos filtrantes 2, 3 y 4. El elemento filtrante de separación 10 puede ser una estructura textil, especialmente una tela, un género de punto, un tejido tricotado, una napa, un género enmarañado, un velo, un fieltro u otro material compuesto textil. El elemento filtrante de separación 10 provoca en general una separación puramente mecánica de partículas sólidas, de modo que los elementos filtrantes pospuestos 2, 3 y 4 no son obstruidos con partículas sólidas. El elemento filtrante de separación 10 es en general inerte, es decir que no posee propiedades adsortivas de ninguna clase.
El carbón activo 5 de forma granular del primer elemento filtrante 2 y/o del elemento filtrante adicional 4 dispuesto entre el primer elemento filtrante 2 y el segundo elemento filtrante 3 puede presentarse, por ejemplo, en forma de un montón suelto. El montón suelto puede mantenerse unido, por ejemplo, por medio de equipos correspondientes (por ejemplo, listones o bastidores).
Reivindicaciones:
1. Unidad de filtro (1), especialmente para la depuración de aire, con una pluralidad de elementos filtrantes adsorbentes (2, 3, 4) que contienen como material de adsorción unos respectivos medios adsorbentes a base de carbón activo, en donde la unidad de filtro (1) incluye
(i) al menos un primer elemento filtrante (2) que comprende como material de adsorción carbón activo (5) de forma granular, especialmente de forma esférica,
(ii) al menos un elemento filtrante adicional (4) que comprende como material de adsorción carbón activo (5) de forma granular, especialmente de forma esférica, y
(iii) al menos un segundo elemento filtrante (3) que comprende como material de adsorción una combinación de carbón activo (5) de forma granular, especialmente de forma esférica, y fibras (6) de carbón activo, siendo el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular al menos tres veces mayor que el diámetro medio de las fibras (6) de carbón activo y estando dispuesto el carbón activo (5) de forma granular y las fibras (6) de carbón activo en capas separadas, pero adyacentes una a otra y permanentemente unidas una con otra,
en donde los elementos filtrantes (2, 3, 4) están dispuestos aguas abajo en la secuencia anteriormente especificada de uno tras otro en la unidad de filtro (1),
en donde el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) es al menos 0,05 mm mayor que el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3), y
en donde el carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) y/o del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3) está fijado a una estructura de soporte tridimensional (9) permeable al aire.
2. Unidad de filtro según la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos filtrantes (2, 3, 4) llevan antepuesto un elemento filtrante de separación (10) para separar partículas sólidas, especialmente partículas de polvo, siendo especialmente el elemento filtrante de separación (10) una estructural textil, especialmente una tela, un género de punto, un tejido tricotado, una napa, un género enmarañado, un velo, un fieltro u otro material compuesto textil, y/o provocando especialmente el elemento filtrante de separación (10) una separación puramente mecánica de partículas sólidas.
3. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) y/o del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3) está pegado con la estructura de soporte tridimensional (9) permeable al aire, siendo especialmente la estructura de soporte tridimensional (9) un material de espuma de poros abiertos, preferiblemente un material de espuma de poliuretano (PU) reticulado.
4. Unidad de filtro según la reivindicación 3, caracterizada porque el diámetro medio de los poros del material de espuma de poros abiertos es al menos dos veces mayor, especialmente al menos dos veces y media mayor y preferiblemente al menos tres veces mayor que el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) y/o del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3), y/o porque el pegado del carbón activo (5) de forma granular con la estructura de soporte tridimensional (9) se efectúa por medio de pegamentos (de fusión), preferiblemente a base de poliuretano, que se reticulan con la humedad y/o se reticulan con el calor y que son especialmente reactivos.
5. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) es al menos 0,1 mm mayor, preferiblemente al menos 0,15 mm mayor, de manera especialmente preferida al menos 0,2 mm mayor y de manera muy especialmente preferida al menos 0,25 mm mayor que el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3).
6. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del primer elemento filtrante (2) está comprendido dentro del intervalo de 0,5 a 1 mm y asciende especialmente a al menos 0,5 mm, especialmente al menos 0,6 mm y preferiblemente al menos 0,65 mm, y/o porque el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del elemento filtrante adicional (4) dispuesto entre el primer elemento filtrante (2) y el segundo elemento filtrante (3) está comprendido dentro del intervalo de 0,1 a 0,6 mm, especialmente 0,2 a 0,6 mm y preferiblemente 0,3 a 0,6 mm.
7. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro medio de las partículas del carbón activo (5) de forma granular del segundo elemento filtrante (3) está comprendido dentro del intervalo de 0,05 a 1 mm, especialmente 0,1 a 0,8 mm y preferiblemente 0,1 a 0,6 mm.
8. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el carbón activo (5) de forma granular se ha fabricado por carbonización y activación subsiguiente de materiales de partida orgánicos adecuados en forma granular, preferiblemente en forma esférica, especialmente de polímeros adecuados, como poliestireno reticulado con divinilbenzeno, especialmente en forma de intercambiadores iónicos o sus etapas previas, o de breas.
9. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras (6) de carbón activo se han fabricado por carbonización y activación subsiguiente de fibras de partida orgánicas adecuadas, especialmente de fibras de celulosa, fibras a base de derivados de celulosa, fibras de resina fenólica, fibras de poli(alcohol vinílico), fibras de brea, fibras de resina acrílica, fibras de poliacrilonitrilo, fibras de poliamida aromáticas, fibras de resina de formaldehído, fibras de poliestireno reticulado con divinilbenzeno, fibras de lignina, fibras de algodón y/o fibras de cáñamo, preferiblemente fibras a base de celulosa y derivados de celulosa.
10. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras (6) de carbón activo se presentan como una estructura textil de fibras de carbón activo, especialmente como tela, género de punto, tejido tricotado, napa, género enmarañado, velo, fieltro u otro material compuesto textil, preferiblemente como un material no tejido, presentando especialmente la estructura textil de fibras de carbón activo un peso específico de 10 a 200 g/m2, especialmente 10 a 150 g/m2, preferiblemente 10 a 120 g/m2, de manera especialmente preferida 20 a 100 g/m2 y de manera muy especialmente preferida 25 a 80 g/m2, y/o porque las fibras (6) de carbón activo presentan diámetros medios de fibra de 1 a 25 µm, especialmente 2,5 a 20 µm y preferiblemente 5 a 15 µm, y/o porque las fibras (6) de carbón activo presentan una masa referida a la longitud (título) de 1 a 10 dtex y especialmente de 1 a 5 dtex.
11. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa con el carbón activo (5) de forma granular y la capa con las fibras (6) de carbón activo pueden formar una estructura compuesta.
12. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el segundo elemento filtrante (3) el carbón activo (5) de forma granular y/o las fibras (6) de carbón activo están fijadas, especialmente pegadas, a un soporte (7, 8) permeable al aire, preferiblemente textil, siendo especialmente el soporte textil (7, 8) una estructura plana textil, preferiblemente una tela, un género de punto, un tejido tricotado, una napa, un género enmarañado, un velo, un fieltro u otro material compuesto textil, y/o presentando especialmente el soporte textil (7, 8) un peso específico de 50 a 300 g/m2, especialmente 75 a 250 g/m2 y preferiblemente 90 a 175 g/m2.
13. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el carbón activo (5) de forma granular y/o las fibras (6) de carbón activo presentan una superficie específica interior (BET) de al menos 800 m2/g y especialmente al menos 900 m2/g, estando comprendida preferiblemente dicha superficie dentro del intervalo de 800 a 1500 m2/g.
14. Unidad de filtro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el carbón activo (5) de forma granular y/o las fibras (6) de carbón activo están impregnadas, siendo especialmente la impregnación una impregnación a base de metales y/o compuestos metálicos, preferiblemente del grupo de cobre, cadmio, plata, platino, paladio, zinc y mercurio, así como sus compuestos, y/o siendo especialmente la impregnación una impregnación ácida o básica, especialmente a base de ácido fosfórico, carbonato potásico, trimetanolamina, 2-amino-1,3-propano-diol, azufre o sales de cobre, y/o siendo especialmente la cantidad de agente de impregnación, referido al material de carbón activo impregnado, de 0,01 a 15% en peso, especialmente 0,05 a 12% en peso y preferiblemente 5 a 12% en peso.
15. Uso de la unidad de filtro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 para la depuración de aire, especialmente para la obtención de aire de alta pureza, y/o para la eliminación de materias gaseosas, olorosas y/o tóxicas contenidas en corrientes de aire.
16. Uso según la reivindicación 15, en el que la unidad de filtro (1) es atravesada por el aire que se debe depurar.
17. Uso de la unidad de filtro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 en instalaciones de aireación-renovación del aire, sistemas de ventilación o instalaciones de climatización, especialmente para entornos cerrados, como edificios o espacios interiores de vehículos, como vehículos de motor, vehículos ferroviarios, medios de transporte de todo tipo y similares.
18. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque se conecta la unidad de filtro (1) solamente en caso necesario, especialmente ante la presencia de materias gaseosas, olorosas y/o tóxicas en las corrientes de aire que se deben depurar.
19. Instalación (11) para la depuración de aire y/o la habilitación o preparación de aire, especialmente instalación de aireación-renovación del aire, sistema de ventilación o instalación de climatización, con una unidad de filtro (1), caracterizada porque la unidad de filtro (1) está construida según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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