用于处理载有有害物质的气体的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于处理载有有害物质的气体的设备，其包括至少一个安装在吸附装置中的、包含至少一个导电的活性碳纤维垫层的吸附模块用以吸附有害物质；包括电路用以加热活性碳纤维垫以便脱附所吸附的有害物质；并且包括居中地通到吸附模块中的具有排出口的用于吹扫气体的分配管，所述吹扫气体用于惰化和吹扫活性碳纤维垫。

本发明还涉及一种用于处理载有有害物质的气体的方法，在该方法中，至少一个装备有活性碳纤维垫或活性碳纤维绕圈的吸附模块在吸附装置之内被加载气体并且该气体在模块的轴向长度上均匀分布，其中，在活性碳纤维上吸附有害物质，随后在活性碳纤维载有有害物质之后借助于通过引导电流穿过活性炭纤维对活性碳纤维的加热，由此将活性碳纤维再生，并且在此之后利用惰性吹扫气体从活性碳纤维中冲扫出有害物质。

背景技术：

在活性碳上吸附气体中的有害物质和将该活性碳为了再次的吸附过程而再生，长久以来属于现有技术。主要使用以由固定床中的颗粒制成的散料的形式的活性碳或者也使用作为纺织物、织物或针织物存在的活性碳纤维。

由de10032385a1已知一种用于再生载有有机物的导电的吸附剂的方法，该吸附剂通过引导电流而加热。吸附剂交替地在时间上相继地通过引导电流而加热，其中，没有吹扫气体引导通过吸附剂，并且随后在断开电流时将吹扫气体引导通过吸附剂，从而同时将吸附的有机物驱出和冷却吸附剂。

也属于现有技术的是一种用于利用吸附单元吸附和回收的方法，所述吸附单元包括至少一个活性碳纤维元件，其中，所述活性碳纤维元件通过电流流来加热(ep1284805b1)。活性碳纤维元件构造为，使得其形成用于加热的足够的电阻。将气流引入加热的活性碳纤维元件中，以便可选地吸附气流的至少一种组成成分。通过利用电流流来控制或调节活性碳纤维元件的温度到用于脱附的温度，被吸附的组成成分在存在惰性气体流时被脱附。用于该方法的吸附系统包括空心的壳体，在该壳体中设有至少一个细长的环状的活性碳纤维元件，其具有长度与横截面积的足够的比值，以便达到用于加热的电阻和与活性碳纤维元件和气体接头的电连接，所述气体接头用于使气体进入到空心壳体中或从空心壳体中排出，其中，气体接头设置成，使得气体转向到空心活性碳纤维元件中、挤入到那里并且流过体积。

此外由ep0532814b1已知一种用于处理含有至少一种组成成分的流体的设备。该已知的设备具有由吸附材料制成的结构用于流体的穿流，以便将可吸附的组成成分通过吸附材料来吸附，其中，该结构设置在反应容器中。该设备包括用于借助于焦耳-汤姆逊效应周期性再生吸附材料的机构，其中，该机构用于在脱附阶段的过程中与所述结构相互作用，该相互作用在于，电流在结构的各层中的至少一个层中流过。该结构包括上下相叠地锯齿形涂覆的网联导电活性碳层，这些层通过拉出导电纤维来获得。各层彼此间具有距离，以便在穿流待处理液体时产生涡流。电流沿纤维方向(纵向延伸方向)流过纤维，在纤维中将电位差施加在活性碳制成的各层的各端部上或者施加在每个层的各端部上。待处理气体通过穿孔的管供应到围绕该管缠绕的层中。

此外由de4104513c2已知一种由吸附材料制成的吸附器，该吸附器是导电的并且借助于电流可以加热到如下温度，在该温度时，吸附材料被驱出。作为导电的吸附材料使用挤压的或纤维状的活性碳，该活性碳以管、空心纤维或垫的形式存在，它们可被载有有害物质的流体穿流。管、空心纤维或垫在它们的端侧上的两个电极之间夹紧并且被电流沿它们的纵向方向流过。

由us4737164a已知一种用于从气体中回收挥发性污物的方法，在该方法中，气体穿流围绕其本身缠绕的活性碳纤维织物，该活性碳纤维织物通过直流电被加热以用于提高其吸附能力和用于进行脱附。缠绕的活性碳纤维织物在其端侧上与一个电极连接，该电极连接于直流电压源。

此外由de69827676已知一种可电再生的空气过滤介质，其包括：

(a)能导电的过滤介质由碳纤维复合物制成的分子筛构成，用于从不符合要求的流入的空气流吸附污物，该分子筛允许符合要求的空气流流出，其中，由碳纤维复合物制成的分子筛构成的过滤介质是激活的碳纤维复合材料，其另外包括许多有孔的碳纤维，所述碳纤维利用可碳化的有机接合剂接合成敞开的可透过的结构，并且连接材料在激活之前在接近82-86％的范围内具有多孔性并且具有超过1000m²/g的表面积，并且

(b)由用于电流的发生器构成的再生机构，该再生机构以电流流过过滤介质，以便将吸附的污物从过滤介质中脱附，和

(c)约束机构，以便将脱附的污物从符合规定的空气引出。

所有这些已知的解决方案有如下缺点：活性碳纤维沿着它们的纵向延伸方向(纤维轴线)被加载以电流，由此在吸附器模块中引起活性碳纤维在它们的轴向长度上的不均匀加热，从而不利于有害物质从活性碳纤维的脱附并且甚至可能脱附不彻底。包括由活性碳纤维制成的垫、空心纤维或管的具有电再生能力的吸附器模块因此迄今不能获得认可。

此外，这些包括由活性碳纤维制成的管纤维、管或缠绕的垫的吸附器模块引起气体在它们的轴向长度上不同的压力分布，这导致不均匀的流动轮廓和具有局部饱和区的不均匀加载，从而导致在存在的和实际穿流的吸附器表面之间的不利比例。

此外，在以载有有害物质的气体穿流由活性碳纤维制成的垫、空心纤维和管时产生静电荷，它们带来如下危险：失控的火花和放电可能导致火灾并且威胁到吸附设备的安全性。

此外，由活性碳纤维制成的空心纤维、管和缠绕的垫不具有足够的机械稳定性，在维护和更换时是安装不方便的。已知的吸附器模块因此易遭干扰、效率不令人满意并且由此最终不经济。

技术实现要素：

从现有技术出发，本发明目的在于，提供一种用于处理载有有害物质的气体的设备和方法，利用该设备/方法，活性碳纤维或活性碳纤维垫均匀地在它们的轴向长度上在模块中可以加热到脱附温度，在该设备被气体径向穿流时实现均匀的压力分布，在改善效率、安全性和经济性的同时提高活性碳纤维垫的机械稳定性。

所述目的通过开头所述类型的具有权利要求1的特征的设备和具有权利要求20的特征的方法解决。

按照本发明的设备和方法的有利的设计方案可以从从属权利要求获得。

按照本发明的解决方案由如下知识出发，即，活性碳纤维层或垫横向于它们的纵向方向被加载以电流，以便实现在模块轴向长度上的均匀加热，并且电流的方向与气体从内向外的流动方向一致，其中，同时确保在穿流时均匀的压力分布，以便将活性碳纤维垫或绕圈均匀地加载和脱吸。

这通过如下方式实现，即，所述吸附模块包括至少一个活性碳纤维模块，该活性碳纤维模块包括在气体流入侧的设有气体进入口的由导电材料制成的内层并且包括在气体流出侧的设有气体排出口的由导电材料制成的外层以及包括被内层和外层保持在压缩状态下的活性碳纤维垫，其中，外层相比于内层具有较大的自由的用于气体的穿流横截面，并且内层和外层彼此电隔离并且连接到电压源上，其中，内层和外层与活性碳纤维垫或绕圈形成电路，在该电路中，活性碳纤维横向于活性碳纤维方向被电流流过并且作为电阻接通。

根据按照本发明的设备的一种特别优选的实施方式，活性碳纤维模块包括：

a)内部的由导电材料制成的柱形空心体作为内层，该空心体为了横向于其纵轴线的自由的气体通过而设有均匀地分布在其周壁上的开口，这些开口的穿流横截面是周壁的面积的5％至80％，

b)至少一个围绕内部的空心体设置的活性碳纤维绕圈作为活性碳纤维垫，

c)在外部包围活性碳纤维绕圈的由导电材料制成的柱形空心体作为外层，该空心体为了横向于纵轴线的自由的气体排出而设有均匀地分布在其周壁上的开口，这些开口的穿流横截面对应于其周壁的面积的50％至95％，其中，活性碳纤维绕圈在内部的和外部的空心体之间保持在径向压缩的紧密的导电状态下，和

d)内部的和外部的空心体的电隔离件，其中，内部的空心体和外部的空心体连接在电压源上并且与活性碳纤维绕圈形成电路，在该电路中，活性碳纤维绕圈横向于活性碳纤维方向作为电阻接通。

在按照本发明的设备的一种有利的实施方式中，内层和外层或内部的和外部的空心体由薄的金属的缝隙状的、筛状的、带孔金属板状的或格栅状的材料制成，该材料根据吸附在活性碳纤维上的有害物质而选自如下组：铜、铝、镁和它们的合金、铁或非合金钢、不锈钢、镍基合金(哈氏合金)、钛或钛合金。

根据按照本发明的设备的另一种优选的设计方案规定，模块的内层和外层或内部的和外部的空心体不导电地固定在吸附装置中的保持件或容纳底部上。这确保：内层和外层或内部的和外部的空心体彼此电隔离。

重要的是，内层或内部的空心体具有用于电压源的正极或负极的接头，并且外层或外部的空心体具有用于该电压源的负极或正极的接头，其中，电压源是直流电压源，该直流电压源的在负极和正极之间的电位差根据活性碳纤维垫或活性碳纤维绕圈的厚度和活性碳纤维上吸附的有害物质的脱附温度而在10v至400v之间选择。

内层和外层或内部的和外部的空心体然而也可以具有用于交流电源的接头，该交流电源的电压和频率根据活性碳纤维垫或活性碳纤维绕圈的厚度和所吸附的有害物质的脱附温度来选择。

通过活性碳纤维垫或绕组的类型，按照本发明的模块可以轻易地适配于不同的有害物质，如非极性物质，例如芳烃，酯，石蜡烃，卤代烃等。

在按照本发明的设备的另一种优选的设计方案中，为了径向压缩活性碳纤维绕圈，外部的空心体的内径比活性碳纤维垫的缠绕的层的外径小了0.01至0.4倍。这能够实现将活性碳纤维绕圈保持在紧密的导电的状态下，而不会在绕圈层之间出现明显的空腔。

此外有利的是，接头与直流或交流电源经由自支撑的、被不透气并且耐压地并且电隔离地引导穿过吸附模块的底部或活性碳纤维模块的内部的空心体的底部金属板以及吸附装置的容器周壁的连接线路连接，所述连接线路在载有有害物质的气体穿流时在活性碳纤维上吸附有害物质期间经由开关与吸附装置的地线接通，用以导出静电荷，并且在脱附所吸附的有害物质时通过开关与地线电分离。

这是符合目的的，以便保护按照本发明的模块以防静电荷，防止出现火花直至火灾。

在本发明的另一种优选的实施方式中，活性碳纤维模块的外部的空心体被感应器包围，用以产生高频磁场以便加热活性碳纤维绕圈，该感应器连接在交流电压源上。

对于吸附能力有意义的是，活性碳纤维垫或活性碳纤维绕圈由3至300层的活性碳纤维织物构成，该活性碳纤维织物的纤维直径为6至50μm，纤维长度为3至150mm。通过将在吸附和脱附期间的从内向外或从外向内的气体流动进行协调，在吸附和脱附期间更好地充分利用吸附表面积，所述脱附通过均匀加热而更完全且更高效。已显示，活性碳纤维的大量的微型气孔导致物质传递速度的明显提高，从而仅需要少量的活性碳纤维织物层来在待处理气体的局部压力低时实现大的吸附能力。

在本发明的另一种优选的实施方式中规定，活性碳纤维织物的轴向长度等于商业上常见的活性碳纤维织物的制造宽度，由此可以充实使用活性碳纤维织物而无显著浪费。

在不背离本发明的情况下，也可以将多个组装宽的绕圈彼此接合，这些绕圈在它们的对接棱边上通过条形带防止不可控的不均匀的气体流动，这些绕圈一起具有的轴向长度等于制造宽度和彼此接合的组装宽的绕圈的数量的乘积。因此能够根据相应存在的应用情况提供具有不同轴向长度的活性碳纤维模块。

在活性碳纤维织物的制造宽度小(小于200mm)时，具有多个不同轴向长度的活性碳纤维模块如滤芯可以具有至少两个、优选三至八个交叉地围绕内部的空心体缠绕的活性碳纤维层。

此外有利的是，在各空心体之间保持的活性碳纤维垫可更换，从而活性碳纤维模块(如果需要的话)可被装备以新的活性碳纤维绕圈。

由此获得如下可能性：将活性碳纤维模块不仅在纤维直径方面而且在其吸附表面积方面转换成另一个活性碳纤维绕圈。

在本发明的另一种优选的设计方案中，用于吹扫气体的分配管设置在吸附模块或活性碳纤维模块的纵轴线上，从而吹扫气体通过分配管中的排出口可以均匀地分布在活性碳纤维模块的轴向长度上、并且可以转向到内部的空心体上，以便将活性碳纤维绕圈均匀地以吹扫气体加载并且将脱附的有害物质从模块中移出。

在本发明的一种优选的实施方式中，吸附模块作为几何面相应包括两个相对于底部向外倾斜的可透过气体的夹层板，所述夹层板由在气体流入侧的设有气体进入口的由导电材料制成的内层、活性碳纤维垫和在气体流出侧的设有气体排出口的由导电材料制成的外层构成，所述夹层板在脚侧耐压并且气密地以及不导电地固定在底部上并且在头侧耐压并且气密地以及不导电地固定在吸附装置的保持件上，并且所述夹层板围成在空间上梯形封闭构成的处理区段，在该处理区段中，用于吹扫气体的分配管沿着吸附模块的纵轴线引导至靠近吸附模块的底部。

然而在气体流量非常大时也属于本发明的是，多个吸附模块水平成排地设置在构成为在空间上平行四边形封闭的吸附装置中，其中，气体入口接管在吸附模块上方设置在吸附装置的一个端侧上，气体出口接管在吸附模块下方设置在吸附装置的另一端侧上，并且用于脱附剂的出口接管设置在容器周壁上的最深点中。

按照本发明的一种特别优选的实施方式，多个活性碳纤维模块以三角形或四边形分布在垂直于吸附装置纵轴线定向的、不透气并且耐压地以及不导电地固定于吸附装置中的容纳底部中保持，其中，活性碳纤维模块的内部的和外部的空心体彼此电隔离并且每个内部的空心体分别围成一个处理区段，在该处理区段中，分配管相应地沿着纵轴线引导至靠近活性碳纤维模块的底部金属板。

整个吸附装置可以利用相应的模块水平或竖直实施。在不背离本发明的情况下，此外在气体流量非常大并且活性碳纤维模块长度受限时可以的是，将模块彼此镜面对称地安装在吸附装置中，其中，未经处理的气体的进入在轴向上在吸附装置两端侧进行并且净化后的气体的排出在吸附装置的中间优选利用两个对置的气体出口接管实施并且用于脱附剂的出口接管设置在吸附装置容器周壁上。

本发明的目的此外通过具有下述步骤的方法来实现：

a)将气体引导通过被导电的内层或导电的内部的空心体和被导电的外层或导电的外部的空心体压缩的活性碳纤维垫或活性碳纤维绕圈，其中，外层相比于内层或外部的空心体相比于内部的空心体横向于纵轴线具有较大的自由的用于气体的穿流横截面，

b)在内层和外层或内部的和外部的空心体之间形成电路，在该电路中，活性碳纤维垫或活性碳纤维绕圈在加热用以脱附有害物质时被电流横向于活性碳纤维方向径向流过。

在按照本发明的方法的一种设计方案中规定，层或空心体的自由的穿流横截面从内向外增加102％至最大300％。

在本发明的方法的一种优选的实施方式中，作为吸附模块可以使用由多个夹层板组成的或优选一个活性碳纤维模块，该活性碳纤维模块被加载直流电流或低频的交流电流。

根据按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，活性碳纤维模块通过下述步骤制成：

a)将薄的金属的缝隙状的、筛状的、带孔金属板状的或格栅状的材料弯成圆形并接合成内部的和外部的柱形空心体，作为活性碳纤维模块的内层和外层，所述内部的和外部的柱形空心体具有彼此协调的不同的直径，

b)利用由活性碳纤维垫和其固定件构成的至少一个缠绕层缠绕内部的空心体，其中，活性碳纤维垫的制造宽度确定活性碳纤维模块的轴向长度，

c)通过将外部的空心体轴向推套到活性碳纤维绕圈上来径向压缩活性碳纤维绕圈，其中，外部的空心体的内径比活性碳纤维绕圈的外径小0.01至0.4倍，从而活性碳纤维绕圈是径向压缩的并且也沿纤维的横向方向保持在紧密的导电状态下。

按照本发明的方法的另一种有利的实施方式规定，作为用于夹心模块的内层和外层或活性碳纤维模块的内部的和外部的空心体的薄的金属材料根据有害物质的类型和浓度而使用铜、铝、镁和它们的合金、铁或非合金钢、不锈钢、镍基合金(哈氏合金)、钛或钛合金。

在按照本发明的方法的另一种符合目的的设计方案中，吸附装置为了惰性化并且随后再生载有有害物质的活性碳纤维而在模块中首先利用氮气加压至0.1至1.0bar的过压，并且随后又卸压，然后多次重复进行加压和卸压，直到吸附装置中的氧含量降至<5％，并且随后为了从活性碳纤维脱附有害物质，将模块利用吹扫气体来吹扫并且通过接通电路来加热至脱附温度，其中，吹扫和加热也可以以多个间隔实施。

作为吹扫气体使用惰性气体、优选氮气。

对于按照本发明的方法的效率而言有意义的是，对于通过电再生不重要的是：吸附或脱附的流动方向是相同还是相反。由于活性碳纤维垫或活性碳纤维绕圈不沿它们的纵向方向、而是沿横向方向被电流流过，所以可以较均匀地加热活性碳纤维垫。换句话说，是活性碳纤维垫的厚度而不是其长度确定电阻。

其它的优点和细节由接下来借助附图的说明来获得。

附图说明

接下来根据多个实施例阐述本发明。

图1示出设计成气体进入侧的夹层板的吸附模块的透视图，

图2示出设计成气体排出侧的夹层板的吸附模块的透视图，

图3示出按照本发明的设备的由夹层板组成的吸附模块在吸附装置中的布置结构的示意图，

图4a和4b示出夹层板在吸附装置中的固定和隔离的细节a和b，

图5示出活性碳纤维模块的透视图，

图6示出沿着图5的线a-a的剖视图，

图7示出按照本发明的设备的活性碳纤维模块的剖视图，具有隔离件和连接于电压源的电接头，

图8a和8b示出活性碳纤维模块的空心体在吸附装置中的固定和隔离的细节c和d，

图9示出活性碳纤维模块在吸附装置中的容纳底部上的布置结构连同电接头和对静电荷的电位补偿示意图，包括在吸附和脱附时的切换，

图10a至10c示出具有不同轴向长度的活性碳纤维模块的多个方案并且

图11示出吸附装置连同用于实施按照本发明的方法的活性碳纤维模块的示意图。

具体实施方式

示例1

图1和2以透视图示出以夹层板2形式的吸附模块1。该夹层板2包括薄的具有气体进入口4的由导电材料制成的内层3、薄的具有气体排出口6的由导电材料制成的外层5(见图2)和活性碳纤维垫7，其设置在内层3和外层5之间并且被内层和外层保持在压缩的导电状态下。内层3和外层5分别由带孔金属板8和9构成(见图2)。

夹层板2的纵侧和端侧被盖板db气密地封闭。

内部的带孔金属板8具有用于使未处理气体进入活性碳纤维垫7中的自由的穿流横截面q1，其由所有位于带孔金属板8中的气体进入口4的总和获得。同样，外部的带孔金属板9具有自由的穿流横截面q2，其由所有设置在带孔金属板9中的气体排出口6的总和获得。

自由的穿流横截面q1和q2通过如下方式实现，即，向带孔金属板8和9的面中引入缝隙或孔10，其中，内部的面的自由的穿流横截面q1为带孔金属板8的面积的5％至80％并且带孔金属板9的外部的面的自由的穿流横截面q2为其50至95％，亦即自由的穿流横截面从内向外增加。

内部的和外部的带孔金属板8或9具有如下的材料厚度，该材料厚度与模块的负载和机械稳定性有关并且由导电材料、优选铜制成。但是也可以根据待在活性碳纤维上吸附的有害物质选自如下的组：铜、铝、镁和它们的合金、铁或非合金钢、不锈钢、镍基合金(哈氏合金)、钛或钛合金。

活性碳纤维垫7包括多层(例如3至300、优选150层)激活的碳纤维织物、纺织物、针织物或毛布，所述碳纤维织物、纺织物、针织物或毛布例如厚度可以为100mm、纤维直径可以为6至50μm、吸附表面积可以为从>600m²/g至>3000m²/g以及制造宽度kb可以为从20至150cm。

内部的和外部的带孔金属板8或9(在它们之间存在活性碳纤维垫7)彼此以距离ab通过不导电的距离保持件11保持，所述距离保持件沿着带孔金属板8和9的纵轴线ls设置并且分别固定在带孔金属板上。

距离ab如此设计，使得其大约比活性碳纤维垫7的厚度d小0.01倍至0.4倍，从而活性碳纤维垫7的活性碳纤维层在组装(装配)夹层板2时尽可能压缩，使得活性碳纤维可以沿夹层板2的纵向和横向方向彼此接触并且也可以沿纤维走向的横向方向引导电流。

内部的带孔金属板8在其上部的横向侧qs上具有接头12并且外部的带孔金属板9在其与内部的带孔金属板8的横向侧qs对置的下部的横向侧qs1上具有接头13，其中，接头12和13或者接头15和16是用于电流源的接头，从而内部的带孔金属板8、活性碳纤维垫7和外部的带孔金属板9沿横向方向形成电路17，该电路可通过开关18接通或断开。

电路17设计用于至多400v的直流和交流电压。

待处理气体gu的流动方向su、脱附气体gb的流动方向sb在图1和2中以箭头标出并且在它们的方向上一致。

现在参考图3，其示出多个吸附模块1(a...n)，它们在一个吸附装置19中水平成排地依次相继地设置并且被气流平行穿过。吸附模块1(a...n)分别包括两个相对于底部20向外倾斜的夹层板2，所述夹层板分别互相界定一个梯形的封闭的处理区段21，其具有轴向长度l。这两个夹层板2的外部的带孔金属板9在脚侧被底部20相互气密地封闭。成排彼此邻接的吸附模块例如吸附模块1a和1b的外部的带孔金属板9在头侧被连接金属板22互相连接，该连接金属板电隔离地支撑在固定于吸附装置19中的保持件23上。

底部20和连接金属板22由薄的材料制成，该材料对应于应用的带孔金属板9的材料。

符合目的的是，每个吸附模块1(a...n)的两个外部的带孔金属板9在底侧与底部20焊接并且在头侧的连接金属板22与两个成排彼此邻接的吸附模块的外部的带孔金属板9焊接。当然也可以的是，在不背离本发明的情况下，外层5、因此带孔金属板9以梯形轮廓的形状提供，该带孔金属板的侧壁设有孔10。

吸附装置19构成为空间上的平行四边形24，其中，用于载有有害物质的气体gu的气体入口接管25在吸附装置19的端侧26上水平地处于成排设置的吸附模块1a至1d之上。气体出口接管27在吸附模块1(a...n)之下在最深点p之上位于吸附装置19的另一端侧28之上。

在最深点p处，在吸附装置19的容器周壁29上设有用于出现的液态或气态的脱附体的出口接管30。进入吸附装置19中的气流在空间上平行四边形24的上部的内部的容器壁31上如此转向，使得未处理的气体gu穿过吸附模块1(a...n)的入口区域32几乎竖直转向至处理区段21中。气体gu然后经由内部的带孔金属板8的孔10或缝隙均匀分布地到达活性碳纤维垫7中用以吸附有害物质，横向地从内向外穿流活性碳纤维垫7并且经由在相应外部的带孔金属板9中的孔10离开吸附模块1(a...n)(见图1和2)。

在成排的吸附模块1(a...n)的每个处理区段21中引导有连接于一个共同的供应管路33的用于吹扫气体(优选氮气)的分配管34，该分配管沿着吸附模块1(a...n)纵轴线la延伸至靠近底部20。分配管34在其端部上封闭并且具有均匀地在其外部的周壁面上分布的用于吹扫气体的排出口35。这确保吹扫气体均匀地分布在活性碳纤维垫7上并且脱附的有害物质经由活性碳垫7被均匀吹出。

电流接头对应于图1和2示出的接头。

图4a和4b示出活性碳纤维模块的内部的和外部的带孔金属板8和9彼此的电隔离以及其在吸附装置19中的固定的细节。

面向吸附装置19的端侧26的外部的带孔金属板9在头侧具有向外弯曲的腿36，该腿在上部的不导电的连接金属板37和下部的隔离板38、例如聚四氟乙烯或聚乙烯板之间通过拧接件39保持，其中，下部的隔离层38支撑在固定于吸附装置19中的保持件23上。

在每个吸附模块1(a...n)的底部20上设有下部的隔离板40，内部的带孔金属板8连同活性碳纤维垫7在端侧靠置在该隔离板上，从而内部的带孔金属板8和外部的带孔金属板9彼此电隔离。隔离板40优选由聚四氟乙烯或聚乙烯制成。

彼此邻接的外部的带孔金属板9的在头侧的连接金属板22相对于内部的带孔金属板8通过上部的隔离板41电隔离并且相对于保持件23通过下部的隔离板42电隔离(见图3)。

电压源16的电路17的施加于内部的带孔金属板8的接头12和施加于外部的带孔金属板9的接头13的电流因此可以仅沿横向方向、亦即从内向外或从外向内流过活性碳纤维垫7。由电压源16提供的在极15和14之间的电位差根据活性碳纤维垫7的厚度d、有害物质的所需的脱附温度和有害物质在未处理气体中的浓度来选择。电位差可以在10v至400v之间。

接头12和13与电压源16经由开关43通过未电隔离的连接线路44连接，所述连接线路通过吸附装置19的相应吸附模块1(a...n)的底部20和容器周壁29气密地引导。

在本示例中，如下进行按照本发明的方法。将未处理的气体gu、例如含己烷的废气经由气体入口接管25沿水平的流动方向在成排设置的吸附模块e1(a...n)之上供应给吸附装置19并且转向至吸附模块1(a...n)的相应的处理区段21中。未处理气体gu通过内部的带孔金属板8的孔10流入吸附有害物质的活性碳纤维垫7中并且通过外部的带孔金属板9的孔10作为清洁后的气流gb离开该活性碳纤维垫。吸附在本示例中因此从内向外横向穿过活性碳纤维垫7进行。

活性碳纤维垫7的总面积根据废气中的有害物质浓度来选择并且例如在空气量1000m³/h、运行压力35mbar、温度+254℃、有害物质浓度100mg/m³时为大约9m²。

在有害物质加载活性碳纤维垫7之后，未处理气体gu的供应通过未进一步示出的阀中断并且从吸附切换为再生。为此，以具有最大氧气含量<5％的吹扫气体(在本示例中氮气)经由分配管34居中地引导到每个处理区段21中并且均匀分布到活性碳纤维垫7中以及以此使得吸附装置惰化。随后将活性碳纤维垫7加热到脱附温度。加热电进行，亦即由内部的带孔金属板8、活性碳纤维垫7和外部的带孔金属板9组成的电路17接通，从而电流从内部的带孔金属板8横向地流过活性碳纤维垫7流入外部的带孔金属板9中。电功率的大小根据有害物质的需的脱附温度和有害物质在气体中的浓度来选择。电功率的大小在这里在该示例的当前条件下约为5kw。

示例2

图5至11以透视且示意性的视图示出以按照本发明的活性碳纤维模块45(a...n)的形式的吸附模块45的一种特别优选的实施方式。活性碳纤维模块45(a...n)包括内部的柱形空心体46、外部的柱形空心体47和在内部的空心体46和外部的空心体47之间设置的活性碳纤维绕圈48。图6示出从内向外通过活性碳纤维绕圈的径向的气体流动。

内部的空心体46和外部的空心体47由导电材料、优选铜制成。按照有害物质类型和有害物质在未处理气体中的浓度，用于空心体47的导电材料也可以选自如下组：铜、铝、镁和它们的合金、铁或非合金钢、不锈钢、镍基合金(哈氏合金)、钛或钛合金。

内部的空心体46的尺寸例如可以是壁厚在1至2.5mm之间、直径为80至600mm并且其长度为1400至3000mm。

在脚侧，内部的空心体46耐压并且气密地利用底部金属板49封闭，该底部金属板与空心体46周壁50在其底侧的端侧51上焊接并且因此在空心体46中形成处理区段52。底部金属板49由相应于内部的空心体46材料的材料制成。

在头侧，外部的空心体47具有向外指向的环形法兰53，该环形法兰与外部的空心体47的周壁54在其端侧55上通过焊接连接固定。环形法兰53由相应于外部的空心体47材料的材料制成。经由环形法兰53，将活性碳纤维模块45(a...n)通过不导电的拧接件固定在固定于吸附装置19中的容纳底部56上。

在内部的空心体46周壁50中引入以孔或缝隙10形式的气体进入口4，所述气体进入口均匀地分布于周壁面上。内部的空心体46的这些孔10的自由的穿流横截面q1横向于其纵轴线la处于周壁面积的5％至80％之间。

围绕内部的空心体46周壁50设有活性碳纤维绕圈48，其根据有害物质类型和有害物质在气体中的浓度由多个绕圈层、例如3至300层、优选150层激活的碳纤维织物、纺织物、针织物或毛布构成，所述碳纤维织物、纺织物、针织物或毛布的纤维直径可以约为6至50μm并且制造宽度kb可以为从20至150cm。

外部的空心体47如内部的空心体46那样由相应于空心体47材料的导电材料制成。

在外部的空心体47周壁54中引入以孔、缝隙或格栅10形式的气体排出口6，它们在外部的空心体47周壁面上均匀分布。外部的空心体47的这些孔10的横向于其纵轴线la的自由的穿流横截面q2为周壁面积的50％至95％之间(也见图1和2)。

这意味着，自由的穿流横截面q1径向地从内向外增加到穿流横截面q2。

活性碳纤维模块45(a...n)符合目的地可以在下列工作步骤中制造：

a)将薄的金属的缝隙状的、筛状的、带孔金属板状的或格栅状的材料弯成圆形并接合成内部的和外部的柱形空心体46，47作为活性碳纤维模块的内层和外层，所述内部的和外部的柱形空心体具有彼此协调的不同的直径，

b)利用由活性碳纤维垫和其固定件构成的至少一个缠绕层48缠绕内部的空心体46，其中，活性碳纤维垫的制造宽度kb确定活性碳纤维模块的轴向长度l，

c)通过将外部的空心体47轴向推套到活性碳纤维绕圈48上来径向压缩活性碳纤维绕圈48，其中，外部的空心体47的内径id比活性碳纤维绕圈48的外径ad小约0.01至0.4倍，从而活性碳纤维绕圈48是径向压缩的并且也沿纤维的横向方向保持在紧密的导电的状态下。

内部的空心体46在其头侧的端侧55上具有接头12并且外部的空心体47在其底侧的端侧51上具有接头13，其中，接头12与接头15连接并且接头13与接头14连接以及接头14和15与电压源16连接，从而内部的空心体46、活性碳纤维绕圈48和外部的空心体47形成电路17，该电路可通过开关18接通或断开。电路17设计用于10v至400v的直流电压。但是也属于本发明的是，代替直流电流而使用低频的交流电流或合适的电流配置。

此外，活性碳纤维模块45(a...n)的外部的空心体47可以被未进一步示出的连接于交流电源的感应器包围，该感应器将活性碳纤维绕圈48加热到脱附温度。

在每个活性碳纤维模块的处理区段52中浸入用于惰性吹扫气体、例如氮气的分配管57，该分配管沿着活性碳纤维模块的纵轴线la引导至靠近底部金属板49。分配管57在其面向底部金属板49的端部上封闭和在其外部的周壁面上具有均匀分布的用于吹扫气体的排出口58。这确保，吹扫气体均匀地经由内部的空心体46的孔或缝隙10向活性碳纤维绕圈48中分配并且将脱附的有害物质在再生时从活性碳纤维绕圈48中扫出。

图8a和8b示出内部的和外部的空心体46和47彼此间的电隔离的细节，以及它们在吸附装置19中的容纳底部56上的固定。

在图8a中示出外部的空心体47在容纳底部56上的固定，在该容纳底部中设有至少一个安装口59，活性碳纤维模块45(a...n)如此固定在该安装口中，使得活性碳纤维模块45(a...n)的纵轴线la垂直于未处理气体gu的流动方向su延伸并且外部的空心体47的环形法兰53在容纳底部56的面向流动方向su的那侧60设置。导电的环形法兰53处于下部的由聚四氟乙烯或聚乙烯制成的不导电的环形板61和上部的由聚四氟乙烯或聚乙烯制成的不导电的环形板62之间。上部的环形板62、环形法兰53和下部的环形板61通过拧接件63靠近安装口59地固定在容纳底部56上。下部的环形板61构成为，使得其完全为内部的空心体46的导电的环形法兰53作衬底、遮盖活性碳纤维绕圈48和外部的空心体47的导电周壁54的上部的端侧55并且因此互相电隔离。

图8b示出内部的空心体46的导电的周壁50和外部的空心体47的导电的周壁54的电隔离件。该电隔离件包括由聚四氟乙烯或聚乙烯制成的底部环形板64，其环形面遮盖内部的周壁50的、外部的周壁54的底侧的端侧51以及活性碳纤维绕圈48并且通过拧接件65固定在底部金属板49上。

再次参考图6和7。内部的空心体46的接头12和外部的空心体47的接头13与电压源16通过连接线路66和67连接，这些连接线路中的连接线路66连接到电压源16的极14上并且连接线路67连接到该电压源的极15上。

连接线路66通过底部金属板49气密地并且不导电地引导地且在内部的空心体46处理区段52中自支撑地设置。

利用开关68可以接通或断开电压源16。

图9示出例如两个设置在容纳底部56中以三角形或四边形分布来设置的活性碳纤维模块45a和45b，它们替代地也是更大数量的设置在容纳底部56中的活性碳纤维模块。活性碳纤维模块45a和45b垂直于进入的未处理气体gu的流动方向su定向。气体沿流动方向进入被内部的空心体46限定的处理区段52中并且通过内部的空心体46的孔或缝隙10均匀地在相应的活性碳纤维模块的轴向长度l上引导到活性碳纤维绕圈48中。气体的有害物质在穿流活性碳纤维绕圈48时径向地吸附到活性碳纤维上。已处理的气体通过外部的空心体47的孔或缝隙10离开活性碳纤维绕圈48。

未处理气体gu的流动方向su和脱附气体gb的流动方向sb在图9中用箭头标记。

在载有有害物质的气体穿流处理区段52时，可能形成静电荷，所述静电荷使电位补偿变得必要。电位补偿通过如下方式实现，即，连接线路66和67经由开关68与吸附装置70的地线连接，其中，活性碳纤维模块45a和45b在脱附期间与地线分离，因为所述活性碳纤维模块仅被惰性的吹扫气体、例如氮气穿流。在结束脱附并且吹扫出有害物质之后还在吹扫气体氛围下、亦即还在吸附开始之前接通地线以便导出静电荷。

图10a至10c示出活性碳纤维绕圈48在活性碳纤维模块45(a...n)具有不同轴向长度l时的布置结构的方案。活性碳纤维模块45a的轴向长度l符合目的地与可用的活性碳碳纤维织物、纺织物、针织物或毛布的制造宽度kb相协调(见图10a)。

如果例如需要活性碳纤维模块45(a...n)的明显大于制造宽度kb的轴向长度l，那么可以将多个卷绕的叠缩的制造宽度彼此接合为一个总绕圈，这些制造宽度共同具有的轴向长度l等于制造宽度kb和彼此接合的绕圈的数量的乘积。

通过设置在对接棱边上的条形带69防止不可控并且不均匀的气体流量。

一旦活性碳纤维模块的轴向长度小于或大于制造宽度kb，如在滤芯的情况下，那么至少两个、优选多于三个由活性碳纤维制成的交叉的层围绕内部的空心体46缠绕(见图10c)。

图11示出用于大的气体流量的吸附装置70，其具有相对短的活性碳纤维模块45(a...n)，在该活性碳纤维模块中例如固定有两个容纳底部56。每个容纳底部56有十个以三角形或四边形分布来设置的活性碳纤维模块，在这些活性碳纤维模块中，例如示出这样的模块45(a...j)，它们的活性碳纤维绕圈48垂直于未处理气体的流动方向，该未处理气体通过各一个居中在容器底部71和72中设置在吸附装置70纵轴线lb上的气体入口接管73或74朝向活性碳纤维模块45(a...j)流动。气体出口接管75/76在吸附装置70的周壁77中间相对设置。在该布置结构中有利的是，吹扫气体、在此为氮气以较大的量在环路中流动并且仅少量新鲜的吹扫气体被供应或排出(图11)。用于气态或液态脱附剂的出口接管78处于活性碳纤维模块45(a...j)下方。

吹扫气体、优选氮气经由一个共同的耐压并且气密地穿过吸附装置70周壁77的供应管路79供应给每个浸入处理区段52中的分配管57。在内部的空心体46、活性碳纤维绕圈48和外部的空心体47之间形成的电路17对应于根据按照图5的说明。

在吸附装置70中实施的按照本发明的方法应当随后在两个另外的实施例中详细阐述。

示例a

加工溶剂的运行设备包括废气净化设备，以便将溶剂(其例如在薄膜涂层时使用)分离并且相应净化废气。此外，可能在生产车间中发生自由排放，该生产车间利用屋顶上的抽气装置保证在车间内维持最大的工作场所浓度。

这些从车间和废气净化设备中出现的废气可利用按照本发明的方法来净化或处理。

基于如下运行数据：

空气量：20000m³/小时

运行压力：30mbar

温度：+25℃

空气中的有害物质：己烷

有害物质浓度：140mg/m³。

应实现在净化后的废气中有害物质浓度<50mg/m³。

在本示例中，按照本发明的方法如下进行。将未处理的气体经由气体入口接管73沿水平流动方向供应给吸附装置70。

吸附装置70的直径为2.4m并且长度为3m。在吸附装置70中设有10个活性碳纤维模块45(a...j)，它们具有直径为400mm的内部的空心体和具有轴向长度l为1600mm。活性碳纤维绕圈48的厚度d为100mm。为了吸附而将活性碳纤维模块45(a...j)一共加载6个小时并且再生4个小时。所述再生电实施，在所述再生中，加热活性碳纤维绕圈48。电能耗费是每个模块每小时4.0kw。

产生的脱附气体包含大约20g/m³己烷，该己烷可以储存到现有的对于薄膜制造所需的废气净化设备中。

示例b

类似于在示例a中所述，也可以以类似方式处理带有其它溶剂(例如仅仅列举汽油、甲苯、二氯甲烷、乙醇几种常见的有害物质)的浓缩的废气。利用按照本发明的方法所实现的残留浓度符合目前法律规定的要求，例如20mg/m³或50mg/m³。

通过从内向外电再生活性碳纤维绕圈48并且与此相关联地脱附气体中的有害物质浓度变成为至大约1:1000，可以将脱附气体直接供应给冷凝器并且不含水地获取包含的溶剂。不可冷凝的组成成分在冷凝器之后又供应给废气流。

附图标记列表

吸附模块1(a...n)

夹层板2

夹层板的气体进入侧的(内)层3

内层中的气体进入口4

夹层板的气体排出侧的(外)层5

外层中的气体排出口6

活性碳纤维垫7

内部的带孔金属板8

外部的带孔金属板9

内/外部中的带孔金属板的孔或缝隙10

距离保持件11

内部的带孔金属板/空心体的接头12

外部的带孔金属板/空心体的接头13

接头、极14

接头、极15

电压源16

电路17

开关18

吸附装置19

底部20

梯形的处理区段21

连接金属板22

保持件23

空间上的平行四边形24

空间上的平行四边形的气体入口接管25

吸附装置/空间上的平行四边形的端侧26，28

空间上的平行四边形的气体出口接管27

吸附装置的容器周壁29

用于脱附剂的出口接管30

内部的上部的容器壁31

用于未处理气体的入口区域32

用于吹扫气体的供应管路33

用于吹扫气体的分配管34

用于吹扫气体的分配管上的排出口35

外部的带孔金属板的向外弯曲的腿36

上部的连接金属板37

下部的隔离板38

拧接件39

下部的隔离板40，42

上部的隔离板41

开关43

连接线路44

吸附模块45

活性碳纤维模块45(a...n)

内部的空心体46

外部的空心体47

活性碳纤维绕圈，缠绕层48

底部金属板49

内部的空心体的周壁50

内部的空心体的底侧的端侧51

内部的空心体中的处理区段52

环形法兰53

外部的空心体的周壁54

外部的空心体的上部的端侧55

吸附装置中的容纳底部56

吸附模块、活性碳纤维模块中的分配管57

吸附模块、活性碳纤维模块中的分配管中的排出口58

吸附装置中的容纳底部中的安装口59

吸附装置中的容纳底部的面向流动的侧60

下部的环形板61

上部的环形板62

拧接件63

底部环形板64

拧接件65

连接线路66，67

开关68

条形带69

吸附装置70

吸附装置的容器底部71，72

吸附装置上的气体入口接管73，74

吸附装置上的气体出口接管75，76

吸附装置的容器周壁77

用于脱附剂的出口接管78

用于吹扫气体的供应管路79

内部的和外部的带孔金属板的距离ab

活性碳纤维绕圈的外径ad

活性碳纤维方向ar

活性碳纤维垫或绕圈的厚度d

遮盖板db

已处理气体、脱附气体gb

未处理气体gu

外部的空心体的内径id

制造宽度kb

吸附模块的轴向长度l

吸附模块、内部的空心体的纵轴线la

吸附装置的纵轴线lb

内部的、外部的带孔金属板的纵侧ls

空间上的平行四边形的最深点p

内部的带孔金属板/空心体上的自由的穿流横截面q1

外部的带孔金属板/空心体上的自由的穿流横截面q2

内部的带孔金属板的上部的横向侧qs

外部的带孔金属板的下部的横向侧qs1

已处理气体的流动方向sb

未处理气体的流动方向su