GEIGER OTTMAR W (DE)
KOSSMEHL GERHARD (DE)
KIRCHHOF RAINER (DE)
GEIGER OTTMAR W (DE)
KOSSMEHL GERHARD (DE)
US3355317A | 1967-11-28 |
DATABASE WPI Section Ch Week 197610, Derwent World Patents Index; Class D15, AN 1976-17636X, XP002132247
DATABASE WPI Section Ch Week 199831, Derwent World Patents Index; Class D15, AN 1998-355536, XP002132248
1. | Verfahren zur Herstellung einer bakteriziden Aktivkohle mit einer Silber imprägnierung, bei dem die Aktivkohle mit Silberlösung beaufschlagt wird, die aus einer organischen Säure und Silberoxid besteht, wobei in einem weiterem Schritt die Silberionen der Silberlösung durch Trocknung in elementares Silber umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daà als organische Säure einzeln oder in Kombination mindestens eine Carbonsäure, eine Dicarbonsäu ren, eine Hydroxycarbonsäure, Aminocarbonbsäure, eine Ketocarbonsäure mit gemischten weiteren Funktionen sowie insbesondere aliphatische Ver bindungen wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Weinsäure, Zitronensäure Verwendung finden. |
2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daà als organische Säure Milchsäure verwendet wird. |
3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daà die verwendete Aktivkohle unmittelbar zuvor hergestellt wurde. |
4. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daà die Aktivkohle von Kaliumcarbonat durch eine Säurewäsche oder durch den Zusatz der Säure zur Silber, insbesondere Silberlactat, lösung gereinigt wird. |
5. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daà die Silber, insbesondere Silberlactat,lösung durch Besprühen der Aktivkohle mittels einer mit Ultraschall betriebenen aktiven Düsenanord nung bis tief in die Poren (systeme) der Aktivkohle in die Poren der Aktivkohle eingebracht wird. |
6. | Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daà daà Einbringen der Silber, insbesondere Silberlactat,lösung in die Poren der Aktivkohle durch Besprühen der Aktivkohle mittels der mit Ultraschall betriebenen aktiven Düsenanordnung in einem Durchlaufverfahren erfolgt. |
7. | Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daà die Silber, insbesondere Silberlactat,lösung unter Vakuumbedingungen oder nahezu Vakuumbedingungen in die Poren der Aktivkohle eingebracht wird. |
8. | Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daà Einbringen in die Poren der Aktivkohle der Silber, insbesondere Silberlactat,lösung unter den Vakuumbedingungen oder nahezu Vakuumbedingungen in einer Mischtrommel erfolgt. |
9. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daà die Umwandlung zu elementarem Silber durch Trocknung bei einer Temperatur von 100 bis 200°C erfolgt. |
10. | Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daà die Umwandlung zu elementarem Silber durch Trocknung bei einer Temperatur von 130 bis 150 ° C erfolgt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer bakteriziden Aktivkohle, insbesondere mit einer Silberlactatlösung, welche bevorzugt unter Ultraschall oder Vakuum in die Porensysteme der Aktivkohle eingebracht wird und unter hohen Trocknungstemperaturen unter Bildung nicht toxischer Nebenprodukte zu elementarem Silber überführt wird. |
Es ist bekannt zur Verbesserung der Qualität von Trinkwasser lonenaustauscher zur Entfernung von ionischen Bestandteilen und Aktivkohle zur absorptiven Bindung von nicht ionischen Bestandteilen des Wassers zu verwenden. Um ein Verkeimen der Aktivkohlen zu verhindern, die in Verbindung mit Lebensmitteln eingesetzt werden sollen, werden diese bakterizid ausgerüstet. Dies kann besonders einfach und kostengünstig mit einer Schwermetall-oder Edelmetall-Beaufschlagung erreicht werden.
Die Edelmetalle Kupfer und Silber erzeugen dabei eine besonders lange anhaltende bakterizide Wirkung. Kupfer wäre aus Kostengründen ein besonders geeignetes Metall, da es in Form eines seiner Salze bequem auf die Aktivkohle aufgebracht und danach gegebenenfalls zum Metall reduziert werden kann. Kupfer gibt aber an seine Umgebung in Spuren Kupferionen ab, welche zwar bakterizid, aber schon in ge- ringen Konzentrationen toxisch für den Menschen wirken. Daher scheidet Kupfer in der praktischen Anwendung im Zusammenhang mit Lebensmitteln aus. Geeignet für Lebensmittel ist Silber, das schon in äuÃerst geringen Mengen Silberionen in Form eines Silbersalzes abgibt und auf diese Weise antibakteriell wirksam ist.
Die Beaufschlagung von Aktivkohle mitelementaren Silberstelltzwareine bekannte Technologie dar, aber der technische Prozesses zur Beladung von Aktivkohle mit elementaren Silber bereitet in der praktischen Durchführung in seinen einzelnen Schritten doch erhebliche technische Schwierigkeiten.
Aus ökonomischen und praktischen Gründen wird im allgemeinen von Silberoxid (Ag20) ausgegangen. Das sehr gut 16seiche Sibernitrat, das sich zur Imprägnierung von Aktivkohle mit Silber bestens eignen würde, scheidet im Zusammenhang mit Lebensmitteln aufgrund der Toxizität der Nitrationen aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer bakteriziden Aktivkohle durch Imprägnierung mit einer Silberlösung anzugeben, welches einfach und kostengünstig durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung gemäà dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung schlieÃt dabei die Erkenntnis ein, daà ausgehend von Silberoxid das zur Anwendung kommende Silbersalz die folgenden Voraussetzungen erfüllen sollte : -Die betreffende organische Säure muà das Silbersalz leicht losen, -das erhaltene Silbersalz muà in Wasser gut töstich sein, -das auf die Aktivkohle aufgebrachte Silbersalz darf sich auf der Aktivkohle nicht verändern oder die Aktivkohle muà einer vorhergehenden Behandlung unterworfen werden, -das aufgebrachte Silbersalz muà sich leicht in elementares Silber überführen lassen, wobei nicht hohe Temperaturen anzuwenden sind und möglichst keine toxischen oder sonstwie gefährliche Stoffe gebildet werden.
Somit sind Silbersalze in organischen Anionen in Betracht zu ziehen, die in Lebensmitteln oder auch sogar im menschlichen Stoffwechsel eine Rolle spielen.
Bei dem erfindungsgemäÃen Verfahren wird vorteilhaft die zu imprägnierende Aktivkohle in einer Imprägniermischtrommel mit einer geeigneten Sitbersatztösung aus Silberoxid besprüht, anschlieÃend in einer Trocknungstrommel bei einer Temperatur zwischen 100 bis 200°C getrocknet und in geeignete Siebfraktionen aufgetrennt.
Zur Lösung des Silberoxides finden als organische Säure einzeln oder in Kom- bination mindestens eine Carbonsäure, eine Dicarbonsäuren, eine Hydroxycarbon- säure, Aminocarbonbsäure, eine Ketocarbonsäure mit gemischten weiteren Funktionen sowie insbesondere aliphatische Verbindungen wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Weinsäure oder Zitronensäure Verwendung.
Als besonderes bevorzugt sei hier die Milchsäure hervorgehoben. Milchsäure ist eine in der Natur weit verbreitete und ungiftige Säure und zeichnet sich für diesen Verwendungszweck besonders dadurch aus, daà sie Silberoxid ausgezeichnet (besser als die anderen genannten organischen Säuren) lost, daà ihr Salz, das gebildete Silberlactat, in Wasser sehr gut löslich ist, von der Aktivkohle gut aufge- nommen wird und sich bei niedrigerer Temperatur als Salze der anderen namentlich genannten organischen Säuren zu Silber umsetzen iäÃt, wobei aus dem Säurerest Lactat nur gasförmige Produkte gebildet werden.
Silberlactat kann dabei unter den Bedingungen der Trocknungstemperaturen als ein Redoxsystem betrachtet werden, bei dem als gekoppelte Redoxreaktion die Silberionen zu elementaren Silber reduziert werden und gleichzeitig Lactat zu Pyruvat oxidiert wird. Dieses ist unter den genannten Bedingungen nicht stabil und spaltet sich spontan in Acetylaldehyd und Kohlendioxid auf. Diese beiden Reak- tionsprodukte entweichen gasförmig beim Trocknungsvorgang. Andere Silbersalze wie beispielsweise Silberacetat zersetzen sich erst bei höherer Temperatur und machen so eine höhere Trocknungstemperatur notwendig.
Ein besonderes Problem bei bestimmten Aktivkohlen ist die vorhandene Beimengung von Kaliumcarbonat, das bei der Aktivkohle Herstellung aus dem Ausgangsmaterial entsteht. Wenn dieses vor der Imprägnierung nicht aus der Aktivkohle entfernt wird, bildet sich beim Aufgeben der Silberlösung sofort Silbercarbonat, das bei wesentlich höheren Temperaturen als die organischen Silbersalze thermisch zu Silber umsetzt werden kann.
Dieses Problem täÃt sich bevorzugt auf zwei Wegen lösen : Einmal kann die Aktivkohle vor der Silberimprägnierung mit Säure (bevorzugt der entsprechenden Säure zum Silbersalz) gewaschen werden oder es wird bei der Silberimprägnierung eine genügend stark saure Lösung des Silbersalzes eingesetzt.
Die zu imprägnierende Aktivkohle wird in einer Imprägniermischtonne mit einer geeigneten Silbersalziösung besprüht, anschlieÃend mindestens 20 min in einer Trockentrommel bei 100 bis 250'C, vorzugsweise bei 130bis 150°C, getrocknet und in geeignete Siebfraktionen aufgetrennt.
Das Einbringen der Silberlactatlösung in die Porensysteme der Aktivkohle einzubringen, ist durch eine spezielle Sprühtechnologie gelöst. Ein einfaches Besprühen der Aktivkohle ist nicht geeignet, weil die Silberverbindung nur oberflächlich auf die Aktivkohle aufgebracht und bei der thermischen Nach- behandlung und Sieben der Aktivkohle gröÃten Teils wieder abgerieben würde. Es werden daher zwei besondere Sprühverfahren eingesetzt, mit dem eine Beauf- schichtung des Porensystems der Aktivkohle mit Silber möglich ist.
Während eines Durchlaufverfahrens wird dabei die Aktivkohle mit einer Ultraschall- düse besprüht. Die Ultraschalldüse erlaubt ein besonders feines Verteilen der Silberlactattröpfchen. Diesen ist es aufgrund ihrer geringen GröÃe möglich in das Porensystem der Aktivkohle einzudringen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daà die Aktivkohle in Portionen unter Vakuum besprüht wird und so ein Eindringen der Silberlactatlösung in die Poren (systeme) der Aktivkohle ermöglicht ist.
AbschlieÃend wird die Aktivkohle getrocknet und in geeignete Siebfraktionen unterteilt.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist vorgesehen die Aktivkohle mit ca.
0,1 Gewichtsprozent Silber zu imprägnieren, dem die Säure des betreffenden Silbersalzes zugesetzt ist, so daà in diesem Fall keine vorherige Säurewäsche zur Entfernung des Kaliumcarbonats notwendig ist. Es wird auf diese Weise ins- besondere Aktivkohle imprägniert, die unmittelbar von der Herstellung kommt, da in diesem Fall die Aufnahmebereitschaft der Aktivkohle besonders gut ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Die einzige Figur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung als FlieÃschema des Verfahrens.
In der Figur ist das erfindungsgemäÃe Verfahren zur Herstellung einer bakteriziden Aktivkohle mit einer Silberimprägnierung dargestellt, bei dem die Aktivkohle mit Sil- bertösung beaufschtagt wird, die aus einer organischen Säure und Silberoxid besteht, wobei in einem weiterem Schritt die Silberionen der Silberlactatlösung durch Trocknung in elementares Silber umgewandelt werden, In Block 1 wird die verwendete Aktivkohle hergestellt, welche anschlieÃend unmittelbar der nachfolgenden Bearbeitung zugeführt wird.
In Block 2 ist vorgesehen, daà die Aktivkohle von Kaliumcarbonat durch eine Säurewäsche gereinigt wird. Hierzu ist die Säure des Silbersalzes bevorzugt geeignet. Alternativ dazu kann dies in Block 2'durch den Zusatz der Säure des Silbersalzes zur Silberlactatlösung bei deren Herstellung in Block 3 erfolgen.
Im nachfolgenden Block 4 wird die Aktivkohle mit der Silberlactatlösung beauf- schlagt. Dabei kann die Beaufschlagung alternativ entweder in Block 5 in einem Durchlaufverfahren durch Aktivbesprühung durch mittels Ultraschall angetriebener Düsen erfolgen oder aber in einer tmprägniermischtrommef im Vakuum vor- genommen werden (Block 5'). Dadurch gelangt die Silberlaktatlösung bis tief in die Poren (systeme) der Aktivkohle hinein und verteilt sich dort.
AnschlieÃend erfolgt die Umwandlung zu elementarem Silber durch Trocknung in einer Trockentrommel bei einer Temperatur von 100 bis 200 ° C. Insbesondere wird hierbei ein Temperaturbereich zwischen 130 bis 150°C gewählt.
Nach der Trocknung wird die Aktivkohle in geeignete Siebfraktionen getrennt.
Die Möglichkeit einer technischen Durchführung des Verfahrens sei im folgenden mit Mengenangaben versehenen Beispiel veranschaulicht : 1,52 kg Silberoxid wird mit wenig Wasser in 55 I Milchsäure gelöst und lichtgeschützt auf ein Volumen von 550 I mit vollentsalzten Wasser aufgefüllt. Mit dieser Lösung kann ca. 1000 kg Aktivkohle mit ca. 0,1% Gewichtsprozent Silber imprägniert werden, wobei in diesem Fall eine vorherige Säurewäsche zur Entfernung des Kaliumcarbonats sogar nicht notwendig ist. Es kann also Aktivkohle direkt von der Herstellung eingesetzt werden.
Die zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Vorrichtungen brauchten im Vorstehenden nicht im einzelnen beschrieben werden, da es sich dabei um kommerziell für die chemische Verfahrenstechnik erhältliche Systeme handelt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten möglich, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.