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WO2018130365A1 - Adsorber comprising polyelectrolyte layers and a particulate adsorber material on a carrier, use thereof, and breathing apparatus comprising the adsorber - Google Patents

Adsorber comprising polyelectrolyte layers and a particulate adsorber material on a carrier, use thereof, and breathing apparatus comprising the adsorber Download PDF

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WO2018130365A1
WO2018130365A1 PCT/EP2017/082620 EP2017082620W WO2018130365A1 WO 2018130365 A1 WO2018130365 A1 WO 2018130365A1 EP 2017082620 W EP2017082620 W EP 2017082620W WO 2018130365 A1 WO2018130365 A1 WO 2018130365A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adsorber
polyelectrolyte
particulate
cationic
anionic
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2017/082620
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Benjamin Brandenburg
Hans-Jürgen BUSCHMANN
Markus OBERTHÜR
Jochen GUTMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draeger Safety AG and Co KGaA
Original Assignee
Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Draeger Safety AG and Co KGaA filed Critical Draeger Safety AG and Co KGaA
Publication of WO2018130365A1 publication Critical patent/WO2018130365A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B01J2220/50Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/62In a cartridge

Definitions

  • Adsorber comprising on a support polyelectrolyte layers and a particulate Adsorbermaterial, its use and respirator with the adsorber
  • the present invention relates to an adsorber comprising at least one carrier provided with polyelectrolyte material comprising anionic and cationic polyelectrolyte layers and a particulate adsorber material. Furthermore, the invention relates to the use of the adsorbent as a filter for breathing air or water and a respirator, such as a respirator or a breathing circuit device, equipped with the adsorber.
  • Activated carbon is used as such and coated in filters of various kinds as Adsorbermaterial. If activated charcoal is also supplemented with metal salts, its capacity for many gaseous toxins is improved. This is e.g. described in DE10201 1 1 14133 A1.
  • other inorganic adsorber materials are known. These include zeolites, bentonites or alumina. Boron nitride is also described as an adsorbent material, e.g. by Chen et at., Nature Comm. 2013, 1777.
  • Coatings of thin layers of polyelectrolytes on a carrier material are known.
  • the layers can be prepared, for example, by alternately immersing a suitable support material in aqueous solutions of polycations and polyanions. In this way, coatings with a defined number of layers can be produced. This is described, for example, in DE 4026978 A1.
  • Object of the present invention is to provide novel adsorber for water, air or breathing gases.
  • the adsorber material and any other active centers should be spatially decoupled, so that they can perform their function unaffected by each other, even against different pollutants to be bound.
  • the present invention relates to an adsorber comprising polyelectrolyte and particulate Adsobermaterial.
  • the polyelectrolyte is characterized by a layered structure of polyelectrolyte layers (polyelectrolyte cation layer followed by polyelectrolyte anion layer and vice versa).
  • Adsorber particles are incorporated in the polyelectrolyte.
  • the adsorbers produced in this way can be used as filter materials, for example as inserts in gas masks or respiratory protection filters, or else as water filters.
  • the present invention comprises a method for producing these adsorber materials.
  • the surfaces of these non-polar materials advantageously have a sufficiently high electrical charge or polarizability. So the surface of activated carbon is non-polar. Although a small number of hydroxyl and / or carboxyl groups can be produced on the surface of such adsorber materials by any oxidation processes, this is not sufficient to permanently permanently install the adsorber materials in a polyelectrolyte layer.
  • polyelectrolytes with hydrophobic side chains can be used.
  • the hydrophobic side chains are ideally deposited on the surfaces of the nonpolar materials and the ionic groups of the polyelectrolytes orientate themselves to the outside and ensure a sufficient charge density on the surface. Whether this procedure also leads to success for activated carbon or boron nitride while retaining the adsorptive properties has not been known hitherto.
  • the polyelectrolytes with their hydrophobic groups settle on the surface of the activated carbon or boron nitride particles in such a way that access to the pores of the adsorber materials is made difficult or even blocked, as a result of which the adsorption capacity should be drastically reduced.
  • the adsorber materials are encased by the polyelectrolytes without great influence on the adsorption capacity.
  • the investigations carried out have shown that the adsorber properties of the investigated adsorber materials are only slightly reduced in the polyelectrolyte layers.
  • the prerequisite for this is that the particulate adsorber material used is brought into contact with a polyelectrolyte layer, advantageously coated in a separate step, so that incorporation into a polyelectrolyte layer on the support can be realized.
  • Suitable adsorbent materials are different activated carbons, zeolites, bentonites, alumina, silica gels, metal-organic frameworks (MOF 's ) but also supramolecular complexing agents such as cyclodextrins, cucurbiturils, calixarenes or resorcinarenes. Boron nitride can also be used as adsorbent material.
  • Suitable anionic polyelectrolytes with hydrophobic side chains are, for example, polystyrenesulfonate, polycarboxylic acids, poly (meth) acrylic acids, polyvinylphosphonic acid, polyphosphoric acid, pectins, amidopectins, alginates and heparins. Included here are polymers, also as copolymers, which have corresponding side groups, in particular carboxyl, sulfonic acid, sulfuric acid, phosphonic acid or phosphoric acid side groups.
  • Suitable cationic polyelectrolytes are, for example, polyvinylamine, polyvinylammonium chloride, polyethyleneimine and polyvinylpyridine. Included here are polymers, also as copolymers, which have corresponding side groups, in particular amine, imine or pyridine side groups.
  • an aqueous solution of the polyelectrolytes is suitable. Since boron nitride zBidR has a negative surface charge, a cationic polyelectrolyte such as polyvinylamine or polyethyleneimine should be suitably used to envelop the adsorber.
  • the particulate adsorber material is enveloped by either an anionic polyelectrolyte layer or a cationic polyelectrolyte layer, preferably by a cationic polyelectrolyte layer.
  • the particulate adsorber material is first coated with a cationic followed by an anionic polyelectrolyte layer, or the particulate adsorbent material is first coated with an anionic followed by a cationic polyelectrolyte layer (the latter variant is preferred).
  • a polyelectrolyte layer is preferred or not more than two complementary polyelectrolyte layers are applied to the particulate adsorber material.
  • the cationic polyelectrolyte layer in particular polyvinylamine, is preferably the only (particularly preferred) or the last polyelectrolyte layer on the particulate adsorber material.
  • the particulate adsorbent material may be "deposited" on a complementary polyelectrolyte layer of the carrier, but is preferably embedded in the sequence of polyelectrolyte layers on the carrier, respectively.
  • inorganic salts which are preferably sparingly soluble or even insoluble, can be coated in the form of powdered and / or granulated salts by means of anionic polyelectrolytes, such as polyvinylamine or polyethyleneimine.
  • anionic polyelectrolytes such as polyvinylamine or polyethyleneimine.
  • enveloped adsorber materials and coated metal salts can be incorporated separately into absorber layers of support materials, whereby the adsorber capacity of the activated carbon is not influenced by the metal salts, as is usually the case in the direct impregnation of the activated carbon with metal salts.
  • Suitable inorganic salts are copper, platinum, palladium and zinc salts.
  • the layered structure of the polyelectrolyte layer has the advantage over direct impregnation of activated carbon with metal salts that the adsorber capacity of the adsorber materials is not reduced.
  • the carrier is preferably a textile carrier material. Nonwovens, fiber bundles and fabrics, for example of plastic materials such as polyester and / or polyacrylamide but also glass and rockwool, are suitable as textile carrier matehal for applying the polyelectrolyte layers and the particulate adsorber.
  • the starting materials are preferably first coated with a cationic polyelectrolyte, such as polyvinylamine or polyethyleneimine. Such modified polymer surfaces are suitable for the construction of polyelectrolyte layers.
  • the carrier can also be used untreated. However, pretreatment increases the adhesion on the fiber surface.
  • the anchoring of linear polyvinylamines on textile surfaces is described in DE102005026596. A description of the polyvinylamine modification of surfaces for building molecular layers can also be found in: M. Meilikhov, K. Yusenko, E. Schollmeyer, C. Mayer, H.-J. Bushman, R.A. Fischer: "Stepwise deposition of metal organic frameworks on flexible synthetic polymer surfaces", Dalton Trans. 40, 4838 (201 1). This method can also be used for this method.
  • the coating of the adsorbent materials takes place in solutions of anionic or cationic polyelectrolytes, preferably in aqueous solutions.
  • the polar adsorber materials can then be bound to a support.
  • the enveloping of the adsorbent materials takes place in solution, preferably in aqueous solutions.
  • the coated and therefore polar adsorbent materials can then be bound to a support.
  • the coating is applied, for example, by introducing the selected particulate adsorber or a mixture of different adsorbers or the inorganic salt or a mixture of different adsorbers into a solution of a suitable polyelectrolyte with stirring.
  • the adsorber particles are coated with the polyelectrolyte and subsequently coated on a complementary polyelectrolyte layer by immersing a corresponding carrier with the complementary electrolyte layer as the outermost polyelectrolyte layer in the solution of the complementary polyelectrolyte and with the coated particulate adsorber or the coated particulate inorganic salt ,
  • the latter polyelectrolyte then also forms the next layer on the support
  • a rinsing solution such as water, if appropriate plus wetting agent, is used to rinse off unbound constituents.
  • particulate adsorber without coating to a suitable outer polyelectrolyte layer of the support and subsequently to cover it by a layer of a complementary polyelectrolyte and to install it in this case.
  • particulate adsorber materials with a layer sequence of complementary polyelectrolytes before they are "docked" to a polyelectrolyte layer of the carrier, wherein the docking itself forms a polyelectrolyte layer on the carrier.
  • the starting material used was a polyester (polyethylene terephthalate (PET)) fabric.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a methanol / water mixture (1: 1)
  • PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2a for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed in a 1% by weight aqueous solution of polyvinylamine for 1 minute. Then it was rinsed again with distilled water.
  • This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers. This is shown schematically in FIG.
  • PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2b for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed in a 1% by weight aqueous solution of polyvinylamine for 1 minute. Then it was rinsed again with distilled water. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.
  • PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2c for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed in a 1% by weight aqueous solution of polyvinylamine for 1 minute. Then it was rinsed again with distilled water.
  • This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.
  • This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.
  • PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2b for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed for 1 minute in an aqueous dispersion of Example 2e. Then it was rinsed again with distilled water.
  • PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2c for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed for 1 minute in an aqueous dispersion of Example 2e. Then it was rinsed again with distilled water.
  • This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.
  • PET fabric equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2d for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed for 1 minute in an aqueous dispersion of Example 2e. Then it was rinsed again with distilled water.
  • This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.
  • Coal carbon particles 1, 2 ⁇ 0,3 mmol / g
  • Figure 3 shows the adsorption of Basic Blue 3 by polyelectrolyte layers with hard coal particles on a fabric (Example 3a). As the number of layers of coal particles increases, so does the amount of dye adsorbed.
  • Tissue 3a 0.6 ⁇ 0.2 mg carbon per gram of tissue and layer
  • Tissue 3b 0.9 ⁇ 0.2 mg carbon per gram of tissue and layer
  • Tissue 3c 0.4 ⁇ . 0.1 mg of carbon per g of fabric and layer
  • 3d tissue no dye adsorption.
  • the detection of copper in the coating was carried out qualitatively with the aid of energy-dispersive X-ray spectroscopy. However, it was not possible to quantify the amount of copper, since the lowest layers are shielded as the number of polyelectrolyte layers increases.
  • the tissue with a volume flow of 0.25 L / min and 20 ° C and a humidity of 70% r. F. (relative humidity) and a predetermined concentration of noxious gas (see Table 1) flows through until the predetermined concentration of the noxious gas (desired limit) behind the coated fabric is reached.
  • the filtered volume is measured.
  • the fabric with 20 layers of pure Polyelektrolytbe- coating (10 times PSSS and 10 times PVA) was examined by the same method on its adsorbability and given an equivalent amount of the activated carbon and the boron nitride used on nonwoven.
  • a fleece with the edge length of 2 x 2 cm was embedded in the reactor and then the fine powder (from 2 b - d) distributed evenly with a glass rod on the nonwoven.
  • FIG. 2 shows the schematic structure of polyelectrolyte layers on a carrier material (blue: polycations, red: polyanions) and coated adsorber material. Between each immersion in a polyelectrolyte solution is rinsed with water.
  • Fig. 3 shows the adsorption of the dye Basic Blue 3 on PET fabric which has been coated with polyelectrolyte layers containing hard coal activated carbon particles, depending on the number of activated carbon particle layers.
  • Table 1 shows the adsorption of the dye Basic Blue 3 on PET fabric which has been coated with polyelectrolyte layers containing hard coal activated carbon particles, depending on the number of activated carbon particle layers.
  • AK coconut shell activated carbon

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Abstract

The invention relates to an adsorber comprising at least one carrier provided with polyelectrolyte material comprising anionic and cationic polyelectrolyte layers and a particulate adsorber material. The invention also relates to the use of the adsorber as a filter for breathing air or water, and to a breathing apparatus, such as a respirator or a respiratory circuit appliance provided with the adsorber.

Description

Drägerwerk AG & Co. KGaA, Moislinger Allee 53-55, 23558 Lübeck  Drägerwerk AG & Co. KGaA, Moislinger Allee 53-55, 23558 Luebeck

Adsorber umfassend auf einem Träger Polyelektrolytschichten und ein partikuläres Adsorbermaterial, dessen Verwendung und Atemschutzgerät mit dem Adsorber Adsorber comprising on a support polyelectrolyte layers and a particulate Adsorbermaterial, its use and respirator with the adsorber

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adsorber aufweisend zumindest einen Träger versehen mit Polyelektrolytmaterial umfassend anionische und kationische Polyelektrolytschichten und ein partikuläres Adsorbermaterial. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des Adsorbers als Filter für Atemluft oder Wasser und ein Atemschutzgerät, wie eine Atemschutzmaske oder ein Atem kreislaufgerät, ausgestattet mit dem Adsorber. The present invention relates to an adsorber comprising at least one carrier provided with polyelectrolyte material comprising anionic and cationic polyelectrolyte layers and a particulate adsorber material. Furthermore, the invention relates to the use of the adsorbent as a filter for breathing air or water and a respirator, such as a respirator or a breathing circuit device, equipped with the adsorber.

Stand der Technik State of the art

Aktivkohle wird als solche und beschichtet in Filtern unterschiedlichster Art als Adsorbermaterial verwendet. Wird die Aktivkohle zusätzlich mit Metallsalzen belegt, wird ihr Aufnahmevermögen für viele gasförmige Giftstoffe verbessert. Dies wird z.B. in der DE10201 1 1 14133 A1 beschrieben. Neben Aktivkohle sind auch andere anorganische Adsorbermaterialien bekannt. Dazu zählen unter anderem Zeolithe, Bentonite oder Aluminiumoxid. Auch Bornitrid ist als Adsorbermaterial beschrieben, z.B. von Chen et at., Nature Comm. 2013, 1777. Activated carbon is used as such and coated in filters of various kinds as Adsorbermaterial. If activated charcoal is also supplemented with metal salts, its capacity for many gaseous toxins is improved. This is e.g. described in DE10201 1 1 14133 A1. In addition to activated carbon, other inorganic adsorber materials are known. These include zeolites, bentonites or alumina. Boron nitride is also described as an adsorbent material, e.g. by Chen et at., Nature Comm. 2013, 1777.

Beschichtungen aus dünnen Schichten von Polyelektrolyten auf einem Trägermaterial sind bekannt. Die Schichten lassen sich beispielsweise durch abwechselndes Eintauchen eines geeigneten Trägermaterials in wässrige Lösungen von Polykatio- nen und Polyanionen herstellen. Auf diese Weise sind Beschichtungen mit definierter Schichtzahl herstellbar. Dies ist zum Beispiel in der DE 4026978 A1 beschrieben. Coatings of thin layers of polyelectrolytes on a carrier material are known. The layers can be prepared, for example, by alternately immersing a suitable support material in aqueous solutions of polycations and polyanions. In this way, coatings with a defined number of layers can be produced. This is described, for example, in DE 4026978 A1.

Der Artikel "Multifunctional layer-by-layer carbon nanotube-polyelectrolyte thin films for strain and corrosion sensing" von Kenneth J Loh, Junhee Kim, Jerome P Lynch, Nadine Wong Shi Kam und Nicholas A Kotov in Smart Materials and Structures, Volume 16, Nr. 2 (veröffentlicht 9 Februar 2007 - IOP Publishing Ltd.) offenbart einen Schichtaufbau von Polyelektrolyt-Schichten auf Kohlenstoffnanoröhrchen. Die oben beschriebenen Schichtgebilde haben jedoch keine Verwendung als Adsorber für Wasser oder Atemgase gefunden. Aufgabe der Erfindung The article "Multifunctional layer-by-layer carbon nanotube-polyelectrolyte thin film for strain and corrosion sensing" by Kenneth J Loh, Junhee Kim, Jerome P Lynch, Nadine Wong Shi Kam and Nicholas A Kotov in Smart Materials and Structures, Volume 16, No. 2 (published February 9, 2007 - IOP Publishing Ltd.) discloses a layer construction of polyelectrolyte layers on carbon nanotubes. However, the above-described laminations have found no use as adsorbers for water or respiratory gases. Object of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neuartige Adsorber für Wasser, Luft oder Atemgase bereitzustellen. Das Adsorbermaterial und etwaige weitere aktive Zentren sollten räumlich entkoppelt werden, so dass diese unbeeinflusst voneinander ihre Funktion ausüben können, auch gegenüber zu bindenden unterschiedlichen Schadstoffen. Object of the present invention is to provide novel adsorber for water, air or breathing gases. The adsorber material and any other active centers should be spatially decoupled, so that they can perform their function unaffected by each other, even against different pollutants to be bound.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen oder nachfolgend beschrieben. The object of the invention is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are described in the subclaims or below.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adsorber aufweisend Polyelektrolyt und partikuläres Adsobermaterial. Der Polyelektrolyt ist durch einen schichtweisen Aufbau aus Polyelektrolyt-Schichten gekennzeichnet (Polyelektrolyt-Kationen-Schicht gefolgt von Polyelektrolyt-Anionen-Schicht und vice versa). In den Polyelektrolyt eingebunden sind Adsorberpartikel. Die so hergestellten Adsorber können als Filtermaterialien beispielsweise als Einsätze in Gasmasken oder Atemschutzfiltern oder aber auch als Wasserfilter eingesetzt werden. Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren um diese Adsorbermaterialien herzustellen. The present invention relates to an adsorber comprising polyelectrolyte and particulate Adsobermaterial. The polyelectrolyte is characterized by a layered structure of polyelectrolyte layers (polyelectrolyte cation layer followed by polyelectrolyte anion layer and vice versa). Adsorber particles are incorporated in the polyelectrolyte. The adsorbers produced in this way can be used as filter materials, for example as inserts in gas masks or respiratory protection filters, or else as water filters. Furthermore, the present invention comprises a method for producing these adsorber materials.

Für den Einbau von unpolaren Materialien in einer Polyelektrolytschicht weisen die Oberflächen dieser unpolaren Materialien vorteilhafterweise eine ausreichend hohe elektrische Ladung oder Polarisierbarkeit auf. So ist die Oberfläche von Aktivkohle unpolar. Es lassen sich zwar durch etwaige Oxidationsprozesse eine geringe Anzahl von Hydroxyl- und/oder Carboxylgruppen auf der Oberfläche solcher Adsorbermaterialien herstellen, diese reicht aber nicht aus, um die Adsorbermaterialien in einer Polyelektrolytschicht dauerhaft fest einzubauen. For the incorporation of nonpolar materials in a polyelectrolyte layer, the surfaces of these non-polar materials advantageously have a sufficiently high electrical charge or polarizability. So the surface of activated carbon is non-polar. Although a small number of hydroxyl and / or carboxyl groups can be produced on the surface of such adsorber materials by any oxidation processes, this is not sufficient to permanently permanently install the adsorber materials in a polyelectrolyte layer.

Zur Erhöhung der Polarität der Oberfläche unpolarer Materialien lassen sich beispielsweise Polyelektrolyte mit hydrophoben Seitenketten verwenden. Dabei lagern sich die hydrophoben Seitenketten idealerweise auf den Oberflächen der unpolaren Materialien an und die ionischen Gruppen der Polyelektrolyte orientieren sich nach außen und sorgen für eine ausreichende Ladungsdichte auf der Oberfläche. Ob diese Vorgehensweise auch für Aktivkohle oder Bornitrid unter Erhalt der Adsor- bereigenschaften zum Erfolg führt, war bisher nicht bekannt. Es war z.B. zu vermuten, dass sich die Polyelektrolyten mit ihren hydrophoben Gruppen so auf die Oberfläche der Aktivkohle- oder Bornitridteilchen setzen, dass der Zugang zu den Poren der Adsorbermaterialien erschwert oder sogar blockiert wird, wodurch sich das Adsorptionsvermögen drastisch reduzieren sollte. To increase the polarity of the surface of nonpolar materials, for example, polyelectrolytes with hydrophobic side chains can be used. In this case, the hydrophobic side chains are ideally deposited on the surfaces of the nonpolar materials and the ionic groups of the polyelectrolytes orientate themselves to the outside and ensure a sufficient charge density on the surface. Whether this procedure also leads to success for activated carbon or boron nitride while retaining the adsorptive properties has not been known hitherto. For example, it could be assumed that the polyelectrolytes with their hydrophobic groups settle on the surface of the activated carbon or boron nitride particles in such a way that access to the pores of the adsorber materials is made difficult or even blocked, as a result of which the adsorption capacity should be drastically reduced.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass durch die Polyelektrolyte die Adsorbermaterialien ummantelt werden ohne großen Einfluss auf das Adsorptionsvermögen. Dabei haben die durchgeführten Untersuchungen gezeigt, dass die Ad- sorbereigenschaften der untersuchten Adsorbermaterialien in den Polyelektrolyt- schichten nur geringfügig reduziert werden. Die Voraussetzung dafür ist allerdings, dass das verwendete partikuläre Adsorbermaterial mit einer Polyelektrolytschicht in Kontakt gebracht wird, vorteilhafterweise in einem separaten Schritt umhüllt wird, damit ein Einbau in eine Polyelektrolytschicht auf dem Träger realisiert werden kann. It has now surprisingly been found that the adsorber materials are encased by the polyelectrolytes without great influence on the adsorption capacity. The investigations carried out have shown that the adsorber properties of the investigated adsorber materials are only slightly reduced in the polyelectrolyte layers. However, the prerequisite for this is that the particulate adsorber material used is brought into contact with a polyelectrolyte layer, advantageously coated in a separate step, so that incorporation into a polyelectrolyte layer on the support can be realized.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention

Als Adsorbermaterial eignen sich unterschiedliche Aktivkohlen, Zeolithe, Bentonite, Aluminiumoxid, Kieselgele, Metal-Organic Frameworks (MOF's) aber auch supramolekulare Komplexbildner wie Cyclodextrine, Cucurbiturile, Calixarene oder Re- sorcinarene. Bornitrid lässt sich auch als Adsorbermaterial verwenden. Suitable adsorbent materials are different activated carbons, zeolites, bentonites, alumina, silica gels, metal-organic frameworks (MOF 's ) but also supramolecular complexing agents such as cyclodextrins, cucurbiturils, calixarenes or resorcinarenes. Boron nitride can also be used as adsorbent material.

Als anionische Polyelektrolyte mit hydrophoben Seitenketten eignen sich beispielsweise Polystyrolsulfonat, Polycarbonsäuren, Poly(meth)acrylsäuren, Polyvi- nylphosphonsäure, Polyphosphorsäure, Pektine, Amidopektine, Alginate und Heparine. Eingeschlossen sind hierbei Polymere, auch als Copolymere, die entsprechende Seitengruppen aufweisen, insbesondere Carboxyl-, Sulfonsäure-, Schwefelsäure-, Phosphonsäure- oder Phosphorsäure-Seitengruppen. Suitable anionic polyelectrolytes with hydrophobic side chains are, for example, polystyrenesulfonate, polycarboxylic acids, poly (meth) acrylic acids, polyvinylphosphonic acid, polyphosphoric acid, pectins, amidopectins, alginates and heparins. Included here are polymers, also as copolymers, which have corresponding side groups, in particular carboxyl, sulfonic acid, sulfuric acid, phosphonic acid or phosphoric acid side groups.

Als kationische Polyelektrolyte eignen sich zum Beispiel Polyvinylamin, Polyvi- nylammoniumchlorid, Polyethylenimin und Polyvinylpyridin. Eingeschlossen sind hierbei Polymere, auch als Copolymere, die entsprechende Seitengruppen aufweisen, insbesondere Amin-, Imin- oder Pyridin-Seitengruppen. Zur Umhüllung der als Pulver oder Granulat vorliegenden Adsorbermaterialien eignet sich zum Beispiel eine wässrige Lösung der Polyelektrolyte. Da Bornitrid z.B. i.d.R. eine negative Oberflächenladung besitzt, sollte geeigneter weise zur Umhüllung des Adsorbermaterials ein kationischer Polyelektrolyt benutzt werden wie z.B. Polyvinylamin oder Polyethylenimin. Suitable cationic polyelectrolytes are, for example, polyvinylamine, polyvinylammonium chloride, polyethyleneimine and polyvinylpyridine. Included here are polymers, also as copolymers, which have corresponding side groups, in particular amine, imine or pyridine side groups. For coating the adsorber materials present as powder or granules, for example, an aqueous solution of the polyelectrolytes is suitable. Since boron nitride zBidR has a negative surface charge, a cationic polyelectrolyte such as polyvinylamine or polyethyleneimine should be suitably used to envelop the adsorber.

Das partikuläre Adsorbermaterial ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung entweder von einer anionischen Polyelektrolytschicht oder einer kationischen Polyelektrolytschicht umhüllt, vorzugsweise von einer kationischen Polyelektrolytschicht. Nach einer anderen Ausgestaltung wird das partikuläre Adsorbermaterial zunächst mit einer kationischen gefolgt von einer anionischen Polyelektrolytschicht umhüllt oder das partikuläre Adsorbermaterial wird zunächst mit einer anionischen gefolgt von einer kationischen Polyelektrolytschicht umhüllt (letztere Variante ist bevorzugt). Bevorzugt ist eine Polyelektrolytschicht oder es sind nicht mehr als zwei komplementäre Polyelektrolytschichten auf das partikuläre Adsorbermaterial aufgebracht. Vorzugsweise ist die kationische Polyelektrolytschicht, insbesondere Polyvinylamin, die einzige (besonders bevorzugt) oder die letzte Polyelektrolytschicht auf dem partikulären Adsorbermaterial. According to one embodiment of the invention, the particulate adsorber material is enveloped by either an anionic polyelectrolyte layer or a cationic polyelectrolyte layer, preferably by a cationic polyelectrolyte layer. According to another embodiment, the particulate adsorber material is first coated with a cationic followed by an anionic polyelectrolyte layer, or the particulate adsorbent material is first coated with an anionic followed by a cationic polyelectrolyte layer (the latter variant is preferred). A polyelectrolyte layer is preferred or not more than two complementary polyelectrolyte layers are applied to the particulate adsorber material. The cationic polyelectrolyte layer, in particular polyvinylamine, is preferably the only (particularly preferred) or the last polyelectrolyte layer on the particulate adsorber material.

Das partikuläre Adsorbermaterial kann auf einer komplementären Polyelektrolytschicht des Träger„abgelegt" sein, ist aber vorzugsweise jeweils in die Abfolge der Polyelektrolytschichten auf dem Träger eingebettet. The particulate adsorbent material may be "deposited" on a complementary polyelectrolyte layer of the carrier, but is preferably embedded in the sequence of polyelectrolyte layers on the carrier, respectively.

Auch lassen sich anorganische Salze, welche vorzugsweise schwer löslich oder sogar unlöslich sind, in Form von pulverisierten und/oder granulierten Salzen mittels anionischer Polyelektrolyte, wie Polyvinylamin oder Polyethylenimin umhüllen. Auf diese Weise können umhüllte Adsorbermaterialien und umhüllte Metallsalze getrennt voneinander in Absorberschichten von Trägermaterialien eingebaut werden, wodurch die Adsorberkapazität der Aktivkohle nicht durch die Metallsalze beein- flusst wird, wie dies üblicherweise bei der direkten Imprägnierung der Aktivkohle mit Metallsalzen der Fall ist. Also, inorganic salts, which are preferably sparingly soluble or even insoluble, can be coated in the form of powdered and / or granulated salts by means of anionic polyelectrolytes, such as polyvinylamine or polyethyleneimine. In this way, enveloped adsorber materials and coated metal salts can be incorporated separately into absorber layers of support materials, whereby the adsorber capacity of the activated carbon is not influenced by the metal salts, as is usually the case in the direct impregnation of the activated carbon with metal salts.

Geeignete anorganische Salze sind Kupfer-, Platin-, Palladium- und Zinksalze. Der schichtweise Aufbau der Polyelektrolytschicht hat gegenüber einer direkten Imprägnierung von Aktivkohle mit Metallsalzen den Vorteil, dass sich die Adsorberkapazität der Adsorbermaterialien nicht verringert. Der Träger ist vorzugsweise ein textiles Trägermaterial. Als textiles Trägermatehal zum Aufbringen der Polyelektrolytschichten und des partikulären Adsorbers eignen sich Vliese, Faserbündel und Gewebe, z.B. aus Kunststoffmaterialien wie Polyester und/oder Polyacrylamid aber auch Glas- und Steinwolle. Um eine ausreichende Oberflächenladung zu erzielen, werden die Ausgangsmaterialien vorzugsweise zuerst mit einem kationischen Polyelektrolyten, wie z.B. mit Polyvinylamin oder Po- lyethylenimin, beschichtet. Derartig modifizierte Polymeroberflächen eignen sich zum Aufbau von Polyelektrolytschichten. Suitable inorganic salts are copper, platinum, palladium and zinc salts. The layered structure of the polyelectrolyte layer has the advantage over direct impregnation of activated carbon with metal salts that the adsorber capacity of the adsorber materials is not reduced. The carrier is preferably a textile carrier material. Nonwovens, fiber bundles and fabrics, for example of plastic materials such as polyester and / or polyacrylamide but also glass and rockwool, are suitable as textile carrier matehal for applying the polyelectrolyte layers and the particulate adsorber. In order to achieve a sufficient surface charge, the starting materials are preferably first coated with a cationic polyelectrolyte, such as polyvinylamine or polyethyleneimine. Such modified polymer surfaces are suitable for the construction of polyelectrolyte layers.

Der Träger kann auch unbehandelt eingesetzt werden. Allerdings vergrößert die Vorbehandlung die Haftung auf der Faseroberfläche. Die Verankerung von linearen Polyvinylaminen auf textilen Oberflächen ist in DE102005026596 beschrieben. Eine Beschreibung der Polyvinylaminmodifizierung von Oberflächen zum Aufbau von molekularen Schichten findet sich auch in: M. Meilikhov, K. Yusenko, E. Schollmeyer, C. Mayer, H.-J. Buschmann, R.A. Fischer:„Stepwise deposition of metal organic frameworks on flexible synthetic polymer surfaces", Dalton Trans. 40, 4838 (201 1 ). Nach dieser Methode kann auch vorliegend verfahren werden. The carrier can also be used untreated. However, pretreatment increases the adhesion on the fiber surface. The anchoring of linear polyvinylamines on textile surfaces is described in DE102005026596. A description of the polyvinylamine modification of surfaces for building molecular layers can also be found in: M. Meilikhov, K. Yusenko, E. Schollmeyer, C. Mayer, H.-J. Bushman, R.A. Fischer: "Stepwise deposition of metal organic frameworks on flexible synthetic polymer surfaces", Dalton Trans. 40, 4838 (201 1). This method can also be used for this method.

Das Umhüllen der Adsorbermaterialien erfolgt dabei in Lösungen der anionischen oder kationischen Polyelektrolyten, vorzugsweise in wässrigen Lösungen. Die polaren Adsorbermaterialien können anschließend an einen Träger gebunden werden. Durch abwechselndes Laminieren des Trägermaterials mit kationischen und anionischen Polyelektrolytlösungen können auf diese Weise Polyelektrolytschichten mit definierter Schichtdicke hergestellt werden. The coating of the adsorbent materials takes place in solutions of anionic or cationic polyelectrolytes, preferably in aqueous solutions. The polar adsorber materials can then be bound to a support. By alternately laminating the carrier material with cationic and anionic polyelectrolyte solutions, it is thus possible to produce polyelectrolyte layers with a defined layer thickness.

Das Umhüllen der Adsorbermaterialien erfolgt dabei in Lösung, vorzugsweise in wässrigen Lösungen. Die umhüllten und daher polaren Adsorbermaterialien können anschließend an einen Träger gebunden werden. The enveloping of the adsorbent materials takes place in solution, preferably in aqueous solutions. The coated and therefore polar adsorbent materials can then be bound to a support.

Die Umhüllung wird beispielsweise aufgebracht, indem der ausgewählte partikuläre Adsorber oder ein Gemisch unterschiedlicher Adsorber oder das anorganische Salz oder ein Gemisch unterschiedlicher Adsorber in eine Lösung eines geeigneten Polyelektrolyten unter Rühren eingebracht wird. Auf diese Weise werden die Adsorberpartikel mit dem Polyelektrolyten umhüllt und nachfolgend auf einer komplementären Polyelektrolytschicht aufgezogen, indem ein entsprechender Träger mit der komplementären Elektrolytschicht als äußerste Polyelektrolytschicht in die Lösung des wiederum komplementären Polyelektrolyten und mit dem umhüllten partikulären Adsorber oder dem umhüllten partikulären anorganischen Salz eingetaucht wird. Der letztgenannte Polyelektrolyt bildet dann auch die nächste Schicht auf dem Träger The coating is applied, for example, by introducing the selected particulate adsorber or a mixture of different adsorbers or the inorganic salt or a mixture of different adsorbers into a solution of a suitable polyelectrolyte with stirring. In this way, the adsorber particles are coated with the polyelectrolyte and subsequently coated on a complementary polyelectrolyte layer by immersing a corresponding carrier with the complementary electrolyte layer as the outermost polyelectrolyte layer in the solution of the complementary polyelectrolyte and with the coated particulate adsorber or the coated particulate inorganic salt , The latter polyelectrolyte then also forms the next layer on the support

Zwischen zwei Lösungen mit komplementären Polyelektrolyten wird vorzugsweise eine Spüllösung, wie Wasser, ggf. plus Netzmittel, eingesetzt um nicht gebundene Bestandteile abzuspülen. Between two solutions with complementary polyelectrolyes, preferably a rinsing solution, such as water, if appropriate plus wetting agent, is used to rinse off unbound constituents.

Andererseits ist es auch möglich, die partikulären Adsorber ohne Umhüllung auf eine geeignete äußere Polyelektrolytschicht des Trägers aufzubringen und nachfolgend von einer Schicht eines komplementären Polyelektrolyten zu überdecken und hierbei einzubauen. On the other hand, it is also possible to apply the particulate adsorber without coating to a suitable outer polyelectrolyte layer of the support and subsequently to cover it by a layer of a complementary polyelectrolyte and to install it in this case.

Ebenso ist es möglich, die partikulären Adsorbermaterialien zunächst mit einer Schichtfolge von jeweils komplementären Polyelektrolyten zu versehen, bevor diese an eine Polyelektrolytschicht des Trägers„angedockt" werden, wobei das Andocken selbst eine Polyelektrolytschicht auf dem Träger ausbildet. It is likewise possible initially to provide the particulate adsorber materials with a layer sequence of complementary polyelectrolytes before they are "docked" to a polyelectrolyte layer of the carrier, wherein the docking itself forms a polyelectrolyte layer on the carrier.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne dass diese auf die Beispiele beschränkt wäre. The following examples illustrate the invention without being limited to the examples.

1 . Herstellung von beschichteten Trägervliesen 1 . Production of coated carrier webs

Als Ausgangsmaterial wurde ein Gewebe aus Polyester (Polyethylenterephthalat (PET)) eingesetzt. Zur Vorbereitung wurde das textile Material in einer wässrigen Lösung von Polyvinylamin (c=0.4 mmol/L) für ca. 5 Minuten eingetaucht, anschließend bei 70 °C getrocknet und danach bei 160 °C für 6 Minuten fixiert. Anschließend wurde das textile Material intensiv mit einer Methanol/Wasser Mischung (1 :1 ) gewaschen, um nicht umgesetztes Polyvinylamin von der Oberfläche zu entfernen. 2. Herstellung der polyelektrolyt-umhüllten Adsorbermaterialien The starting material used was a polyester (polyethylene terephthalate (PET)) fabric. For preparation, the textile material was immersed in an aqueous solution of polyvinylamine (c = 0.4 mmol / L) for about 5 minutes, then dried at 70 ° C and then fixed at 160 ° C for 6 minutes. Subsequently, the textile material was washed extensively with a methanol / water mixture (1: 1) to remove unreacted polyvinylamine from the surface. 2. Preparation of the polyelectrolyte-coated adsorber materials

2a: 0,35 g feinpulverige Steinkohleaktivkohle und 5 g Polystyrolsulfonsaure (PSSS) (18 Gew.%ig) wurden in 100 ml_ destilliertem Wasser zu einer Dispersion gerührt. 2a: 0.35 g of pulverulent coal charcoal and 5 g of polystyrenesulfonic acid (PSSS) (18% strength by weight) were stirred into 100 ml of distilled water to give a dispersion.

2b: 3,5 g feinpulverige Steinkohleaktivkohle und 5 g Polystyrolsulfonsaure (PSSS) (18 Gew.%ig) wurden in 100 ml_ destilliertem Wasser zu einer Dispersion gerührt. 2b: 3.5 g of pulverulent charcoal activated carbon and 5 g of polystyrenesulfonic acid (PSSS) (18% strength by weight) were stirred into 100 ml of distilled water to give a dispersion.

2c: 3,5 g feinpulverige Kokosschalenaktivkohle und 5 g Polystyrolsulfonsaure (PSSS) (18 Gew.%ig) wurden in 100 ml_ destilliertem Wasser zu einer Dispersion gerührt. 2c: 3.5 g of finely powdered coconut shell activated carbon and 5 g of polystyrene sulfonic acid (PSSS) (18% strength by weight) were stirred into 100 ml of distilled water to give a dispersion.

2d: 1 ,0 g Bornitridpulver wurde in 100 ml_ destilliertem Wasser dispergiert und anschließend werden 2,5 g Polyvinylamin (20-22 Gew.%ig) zur Dispersion zugesetzt. 2d: 1.0 g of boron nitride powder was dispersed in 100 ml of distilled water and then 2.5 g of polyvinylamine (20-22% by weight) were added to the dispersion.

2e: 5,0 g Kupfercarbonat wurden in 100 ml_ destilliertem Wasser dispergiert und anschließend werden 4,8 g Polyvinylamin (20-22 Gew.%ig) zur Dispersion zugesetzt. 2e: 5.0 g of copper carbonate were dispersed in 100 ml of distilled water and then 4.8 g of polyvinylamine (20-22 wt.%) Were added to the dispersion.

3. Beschichtung des Trägermaterials mit einer partikulären Adsorberkomponente 3. Coating of the carrier material with a particulate adsorber component

3a: PET-Gewebe, das mit fixiertem PVA ausgerüstet wurde, wurde in eine Dispersion nach Beispiel 2a für eine Minute eingetaucht. Danach wurde das textile Material mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend wurde es 1 Minute lang in eine 1 Gew.%ige wässrige Lösung von Polyvinylamin getaucht. Danach wurde es wieder mit destilliertem Wasser abgespült. 3a: PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2a for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed in a 1% by weight aqueous solution of polyvinylamine for 1 minute. Then it was rinsed again with distilled water.

Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, gemäß vorliegendem Beispiel wurde er 20 mal wiederholt, um die Zahl der Polyelektrolytschichten zu vergrößern. Dies ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers. This is shown schematically in FIG.

3b: PET-Gewebe, das mit fixiertem PVA ausgerüstet wurde, wurde in eine Dispersion nach Beispiel 2b für eine Minute eingetaucht. Danach wurde das textile Material mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend wurde es 1 Minute lang in eine 1 Gew.%ige wässrige Lösung von Polyvinylamin getaucht. Dann wurde es wieder mit destilliertem Wasser abgespült. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, gemäß vorliegendem Beispiel wurde er 20 mal wiederholt, um die Zahl der Polyelektrolytschichten zu vergrößern. 3b: PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2b for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed in a 1% by weight aqueous solution of polyvinylamine for 1 minute. Then it was rinsed again with distilled water. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.

3c: PET-Gewebe, das mit fixiertem PVA ausgerüstet wurde, wurde in eine Dispersion nach Beispiel 2 c für eine Minute eingetaucht. Danach wurde das textile Material mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend wurde es 1 Minute lang in eine 1 Gew.%ige wässrige Lösung von Polyvinylamin getaucht. Danach wurde es wieder mit destilliertem Wasser abgespült. 3c: PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2c for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed in a 1% by weight aqueous solution of polyvinylamine for 1 minute. Then it was rinsed again with distilled water.

Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, gemäß vorliegendem Beispiel wurde er 20 mal wiederholt, um die Zahl der Polyelektrolytschichten zu vergrößern. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.

3d: PET-Gewebe, das mit fixiertem PVA ausgerüstet wurde, wurde mit destilliertem Wasser gewaschen und anschließend 1 Minute lang in eine 1 %ige wässrige Lösung von Polyacrylsäure (MW = 18000 Da) getaucht. Danach wurde es wieder mit destilliertem Wasser abgespült. Danach wurde in eine Dispersion nach Beispiel 2d für eine Minute eingetaucht. 3d: PET fabric equipped with fixed PVA was washed with distilled water and then immersed in a 1% aqueous solution of polyacrylic acid (MW = 18000 Da) for 1 minute. Then it was rinsed again with distilled water. Thereafter, it was immersed in a dispersion of Example 2d for one minute.

Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, gemäß vorliegendem Beispiel wurde er 20 mal wiederholt, um die Zahl der Polyelektrolytschichten zu vergrößern. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.

4. Beschichtung des Trägermaterials mit einer Adsorberkomponente und einem Metallsalz 4. Coating of the carrier material with an adsorber component and a metal salt

4a: PET-Gewebe, das mit fixiertem PVA ausgerüstet wurde, wurde in eine Dispersion nach Beispiel 2b für eine Minute eingetaucht. Danach wurde das textile Material mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend wurde es 1 Minute lang in eine wässrige Dispersion nach Beispiel 2e getaucht. Danach wurde es wieder mit destilliertem Wasser abgespült. 4a: PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2b for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed for 1 minute in an aqueous dispersion of Example 2e. Then it was rinsed again with distilled water.

Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, gemäß vorliegendem Beispiel wurde er 20 mal wiederholt, um die Zahl der Polyelektrolytschichten zu vergrößern. 4b: PET-Gewebe, das mit fixiertem PVA ausgerüstet wurde, wurde in eine Dispersion nach Beispiel 2c für eine Minute eingetaucht. Danach wurde das textile Material mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend wurde es 1 Minute lang in eine wässrige Dispersion nach Beispiel 2e getaucht. Danach wurde es wieder mit destilliertem Wasser abgespült. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers. 4b: PET tissue equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2c for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed for 1 minute in an aqueous dispersion of Example 2e. Then it was rinsed again with distilled water.

Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, gemäß vorliegendem Beispiel wurde er 20 mal wiederholt, um die Zahl der Polyelektrolytschichten zu vergrößern. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.

4c: PET-Gewebe, das mit fixiertem PVA ausgerüstet wurde, wurde in eine Dispersion nach Beispiel 2d für eine Minute eingetaucht. Danach wurde das textile Material mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend wurde es 1 Minute lang in eine wässrige Dispersion nach Beispiel 2e getaucht. Danach wurde es wieder mit destilliertem Wasser abgespült. 4c: PET fabric equipped with fixed PVA was immersed in a dispersion of Example 2d for one minute. Thereafter, the textile material was washed with distilled water. It was then immersed for 1 minute in an aqueous dispersion of Example 2e. Then it was rinsed again with distilled water.

Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, gemäß vorliegendem Beispiel wurde er 20 mal wiederholt, um die Zahl der Polyelektrolytschichten zu vergrößern. This process can be repeated as often as desired, according to the present example, it was repeated 20 times to increase the number of polyelectrolyte layers.

5. Adsorbereigenschaften der nach den Beispielen 3a-3d und 4a hergestellten Materialien in wässrigen Medien 5. adsorber properties of the materials prepared according to Examples 3a-3d and 4a in aqueous media

Es zeigte sich, dass der Farbstoff Basic Blue 3 (CAS Nummer 33203-82-6) zur Untersuchung der Adsorbereigenschaften in wässrigen Lösungen gut geeignet ist. Die Adsorptionsmessungen an den reinen Adsorbermaterialien in wässriger Lösung erfolgten spektralphotometnsch bei 654 nm. Verwendet wurde eine Lösung von 10 mL 1 %iger Lösung von Basic Blue 3, die mit Citratpuffer, bestehend aus 19,2 g Citronensäure und 4,0 g festem Natriumhydroxid in 1 L Wasser, auf 1 L aufgefüllt wurde. Dazu wurde nach einer Kontaktzeit von 300 Minuten, in der die Lösung leicht geschüttelt wurde, die Konzentrationsabnahme des Farbstoffs in der Lösung bestimmt. Es wurden folgende Ergebnisse für die Adsorberleistung erhalten: It was found that the dye Basic Blue 3 (CAS number 33203-82-6) is well suited for investigating the adsorber properties in aqueous solutions. The adsorption measurements on the pure adsorber materials in aqueous solution took place spectrophotometrically at 654 nm. A solution of 10 ml of 1% solution of Basic Blue 3 was used, which was mixed with citrate buffer consisting of 19.2 g of citric acid and 4.0 g of solid sodium hydroxide 1 liter of water, made up to 1 liter. For this purpose, after a contact time of 300 minutes, in which the solution was shaken gently, the concentration decrease of the dye in the solution was determined. The following adsorber performance results were obtained:

Steinkohleaktivkohlepartikel: 1 ,2 ± 0,3 mmol/g, Coal carbon particles: 1, 2 ± 0,3 mmol / g,

Kokosschalenaktivkohlepartikel: 0,4 ± 0,1 mmol/g und  Coconut shell activated carbon particles: 0.4 ± 0.1 mmol / g and

Bornitridpulver: mit der Methode nicht bestimmbar  Boron nitride powder: not determinable by the method

Kupfercarbonat: mit der Methode nicht bestimmbar Zur Untersuchung der Adsorberleistung der adsorberhaltigen polyelektrolytbe- schichteten textilen Materialien wurden nach den Beispielen 3a-d erhaltene Proben benutzt. Die Proben, deren Gewicht genau bekannt war, wurden in jeweils 25 ml_ der Lösung von Basic Blue 3 für 300 Minuten unter leichtem Schütteln der Lösung eingetaucht. Anschließend erfolgte die spektralphotometrische Bestimmung der Farbstoffkonzentration in der Lösung. Copper carbonate: not determinable by the method To investigate the adsorber performance of the adsorber-containing polyelectrolyte-coated textile materials, samples obtained according to Examples 3a-d were used. The samples, the weight of which was accurately known, were immersed in 25 ml of the Basic Blue 3 solution for 300 minutes with gentle shaking of the solution. Subsequently, the spectrophotometric determination of the dye concentration in the solution.

Beispielhaft ist in Abbildung 3 die Adsorption von Basic Blue 3 durch Polyelektroly- schichten mit Steinkohlepartikeln auf einem Gewebe (Beispiel 3a) dargestellt. Mit zunehmender Zahl der Schichten mit Steinkohlepartikeln nimmt auch die Menge des adsorbierten Farbstoffs zu. By way of example, Figure 3 shows the adsorption of Basic Blue 3 by polyelectrolyte layers with hard coal particles on a fabric (Example 3a). As the number of layers of coal particles increases, so does the amount of dye adsorbed.

Unter Berücksichtigung der Adsorberleistung dieses Steinkohlepulvers (1 ,2 ± 0,3 mmol/g) lässt sich der Gehalt an Steinkohlepulver pro Gramm Gewebe und pro Schicht partikuläres Adsorbermaterial berechnen. Analog erhält man für alle untersuchten Gewebe: Taking into account the adsorber performance of this hard coal powder (1, 2 ± 0.3 mmol / g), it is possible to calculate the content of hard coal powder per gram of fabric and per layer of particulate adsorber material. Analogously, one obtains for all investigated tissues:

Gewebe 3a: 0,6 ± 0,2 mg Kohle pro g Gewebe und Schicht, Tissue 3a: 0.6 ± 0.2 mg carbon per gram of tissue and layer,

Gewebe 3b: 0,9 ± 0,2 mg Kohle pro g Gewebe und Schicht, Tissue 3b: 0.9 ± 0.2 mg carbon per gram of tissue and layer,

Gewebe 3c: 0,4 ±. 0,1 mg Kohle pro g Gewebe und Schicht, und Tissue 3c: 0.4 ±. 0.1 mg of carbon per g of fabric and layer, and

Gewebe 3d: keine Farbstoffadsorption. 3d tissue: no dye adsorption.

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Polyelektrolytbeschichtung der Adsor- ber keinen negativen Einfluss auf die Adsorptionseigenschaften hat. These results clearly show that the polyelectrolyte coating of the adsorber has no negative influence on the adsorption properties.

6. Charakterisierung des Adsorbermaterials (Adsorberkomponente und Metallsalz) Hergestellt nach Beispiel 4a 6. Characterization of Adsorber Material (Adsorber Component and Metal Salt) Prepared according to Example 4a

Der Nachweis von Kupfer in der Beschichtung erfolgte qualitativ mit Hilfe der ener- giedispersiven Röntgenspektroskopie. Allerdings war eine Quantifizierung der Kupfermenge nicht möglich, da offensichtlich mit zunehmender Anzahl der Polyelektro- lytschichten eine Abschirmung der untersten Schichten erfolgt. The detection of copper in the coating was carried out qualitatively with the aid of energy-dispersive X-ray spectroscopy. However, it was not possible to quantify the amount of copper, since the lowest layers are shielded as the number of polyelectrolyte layers increases.

Aufgrund der Wechselwirkungen des Kupfers im CuCO3 mit den Aminogruppen des Polyvinylamins erwartet man eine Farbänderung an der Oberfläche der Partikel. Dies kann mit Hilfe der UV-Vis Spektroskopie nachgewiesen werden. Man misst dazu die Reflektion des Lichts an den Proben. Man beobachtet eine Zunahme der Absorption mit zunehmender Anzahl der CuCO3-haltigen Schichten. Due to the interaction of the copper in the CuCO3 with the amino groups of the polyvinylamine, a change in the color of the surface of the particles is expected. This can be detected by UV-Vis spectroscopy. For this, one measures the reflection of the light on the samples. An increase in absorption is observed with increasing number of CuCO3-containing layers.

7. Adsorbereigenschaften der nach den Beispielen 3a-3d und 4a hergestellten Materialien gegenüber Schadgasen 7. adsorber properties of the materials produced according to Examples 3a-3d and 4a with respect to noxious gases

Die nach 3a - d ausgestatteten Gewebe (jeweils mit insgesamt 20 Schichten Aktivkohle bzw. Bornitrid) wurden auf eine Größe von ca. 2 x 2 cm zurechtgeschnitten und in einen Reaktor eingebettet. Anschließend wurde das Gewebe mit einem Volumenstrom von 0,25 L/min und 20 °C sowie einer Luftfeuchte von 70% r. F. (relative Feuchte) und einer vorgegebenen Konzentration an Schadgas (vgl. Tabelle 1 ) solange durchströmt, bis die vorgegebene Konzentration des Schadgases (erwünschter Grenzwert) hinter dem beschichteten Gewebe erreicht wird. Das dabei gefilterte Volumen wird gemessen. 2 x 2 cm and embedded in a reactor. Subsequently, the tissue with a volume flow of 0.25 L / min and 20 ° C and a humidity of 70% r. F. (relative humidity) and a predetermined concentration of noxious gas (see Table 1) flows through until the predetermined concentration of the noxious gas (desired limit) behind the coated fabric is reached. The filtered volume is measured.

Zum Vergleich wurde das Gewebe mit 20 Schichten der reinen Polyelektrolytbe- schichtung (10 mal PSSS und 10 mal PVA) nach der gleichen Methode auf seine Adsorptionsfähigkeit untersucht sowie eine äquivalente Menge der eingesetzten Aktivkohle und des Bornitrids auf Vlies aufgegeben. Dazu wurde zunächst ein Vlies mit der Kantenlänge von 2 x 2 cm in den Reaktor eingebettet und anschließend das feine Pulver (aus 2 b - d) gleichmäßig mit einem Glasstab auf dem Vlies verteilt. For comparison, the fabric with 20 layers of pure Polyelektrolytbe- coating (10 times PSSS and 10 times PVA) was examined by the same method on its adsorbability and given an equivalent amount of the activated carbon and the boron nitride used on nonwoven. For this purpose, first a fleece with the edge length of 2 x 2 cm was embedded in the reactor and then the fine powder (from 2 b - d) distributed evenly with a glass rod on the nonwoven.

Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. The results obtained are summarized in Table 1.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau von Polyelektrolytschichten auf einem Trägermaterial (blau: Polykationen; rot: Polyanionen). Zwischen jedem Eintauchen in eine Polyelektrolytlösung wird mit Wasser gespült. Dies entspricht dem ersten Vergleichsbeispiel der Tabelle 1 1 shows the schematic structure of polyelectrolyte layers on a carrier material (blue: polycations, red: polyanions). Between each immersion in a polyelectrolyte solution is rinsed with water. This corresponds to the first comparative example of Table 1

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau von Polyelektrolytschichten auf einem Trägermaterial (blau: Polykationen; rot: Polyanionen) und umhülltem Adsorbermaterial. Zwischen jedem Eintauchen in eine Polyelektrolytlösung wird mit Wasser gespült. 2 shows the schematic structure of polyelectrolyte layers on a carrier material (blue: polycations, red: polyanions) and coated adsorber material. Between each immersion in a polyelectrolyte solution is rinsed with water.

Fig. 3 zeigt die Adsorption des Farbstoffes Basic Blue 3 auf PET-Gewebe, das mit Polyelektrolytschichten enthaltend Steinkohleaktivkohlepartikel beschichtet wurde, in Abhängigkeit von der Anzahl der Aktivkohlepartikelschichten. Tabelle 1 : Fig. 3 shows the adsorption of the dye Basic Blue 3 on PET fabric which has been coated with polyelectrolyte layers containing hard coal activated carbon particles, depending on the number of activated carbon particle layers. Table 1 :

Gefiltertes Volumen (in L) durch die Verwendung von 4 cm2 beschichtetem Gewebe Filtered volume (in L) through the use of 4 cm 2 coated tissue

Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001

AS = Steinkohleaktivkohle  AS = hard coal activated carbon

AK = Kokosschalenaktivkohle AK = coconut shell activated carbon

BN = Bornitrid BN = boron nitride

Claims

Patentansprüche claims 1 . Adsorber aufweisend zumindest einen Träger versehen mit Polyelektrolyt- material umfassend anionische und kationische Polyelektrolytschichten und ein partikuläres Adsorbermaterial in oder auf dem Polyelektrolytmaterial. 1 . Adsorber comprising at least one carrier provided with polyelectrolyte material comprising anionic and cationic polyelectrolyte layers and a particulate adsorber material in or on the polyelectrolyte material. 2. Adsorber nach Anspruch 1 , wobei das partikuläre Adsorbermaterial ausgewählt ist aus einem oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend Aktivkohle, einem Zeolith, einem Bentonit, einem Aluminiumoxid und Bornitrid, vorzugsweise Aktivkohle und/oder Bornitrid. 2. Adsorber according to claim 1, wherein the particulate adsorbent material is selected from one or more members of the group comprising activated carbon, a zeolite, a bentonite, an alumina and boron nitride, preferably activated carbon and / or boron nitride. 3. Adsorber nach Anspruch 1 oder 2, wobei das partikuläre Adsorbermaterial3. Adsorber according to claim 1 or 2, wherein the particulate Adsorbermaterial - entweder von einer anionischen Polyelektrolytschicht oder einer kationischen Po- lyelektrolytschicht umhüllt ist, vorzugsweise von einer kationischen Polyelektrolytschicht, oder is encased in either an anionic polyelectrolyte layer or a cationic polyelectrolyte layer, preferably a cationic polyelectrolyte layer, or - das partikuläre Adsorbermaterial zunächst mit einer kationischen gefolgt von einer anionischen Polyelektrolytschicht umhüllt ist, oder  - The particulate Adsorbermaterial is first coated with a cationic followed by an anionic Polyelektrolytschicht, or - das partikuläre Adsorbermaterial zunächst mit einer anionischen gefolgt von einer kationischen Polyelektrolytschicht umhüllt ist  - The particulate Adsorbermaterial is first coated with an anionic followed by a cationic Polyelektrolytschicht und das umhüllte partikuläre Adsorbermaterial vorzugsweise jeweils in die Polyelektrolytschichten des Adsorbers eingebettet ist. and the coated particulate adsorbent material is preferably embedded in each of the polyelectrolyte layers of the adsorber. 4. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das partikuläre Adsorbermaterial Bornitrid ist und vorzugsweise mit einer kationischen Polyelektrolytschicht umhüllt ist. 4. Adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the particulate adsorber is boron nitride and is preferably coated with a cationic polyelectrolyte layer. 5. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger ein textiles Trägermaterial ist, insbesondere ein Gewebe, ein Gewirk, ein Vlies, eine Faser oder ein Faserbündel. 5. Adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the carrier is a textile carrier material, in particular a fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a fiber or a fiber bundle. 6. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das textile Trägermaterial ein Polyester, ein Polystyrol, ein Polyacrylat, ein 6. Adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the textile carrier material is a polyester, a polystyrene, a polyacrylate, a Poly(meth)acrylat, ein Polycarbonat oder ein Polyacrylamid umfasst oder daraus besteht. Poly (meth) acrylate, a polycarbonate or a polyacrylamide comprises or consists thereof. 7. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anionische Polyelektrolytschicht hergestellt ist aus einem oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend Polymere mit Sulfonat-, Sulfat-, Carbonsäure-, Phos- phonat- und/oder Phosphat- Seitengruppen. 7. Adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the anionic polyelectrolyte layer is made of one or more members of the group comprising polymers having sulfonate, sulfate, carboxylic acid, phosphonate and / or phosphate side groups. 8. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kationische Polyelektrolytschicht hergestellt ist aus einem oder mehreren Mitgliedern der Gruppe umfassend Polymere mit Amin-, Imin-, Ammonium- oder Piperi- din- Seitengruppen. 8. Adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the cationic polyelectrolyte layer is made of one or more members of the group comprising polymers having amine, imine, ammonium or piperidine side groups. 9. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adsorber in der Summe zumindest 4, vorzugsweise zumindest 15, anionische und kationische Polyelektrolytschichten umfasst und- auch unabhängig hiervon - die äußerste Schicht eine kationische Polyelektrolytschicht ist. 9. adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the adsorber in the sum comprises at least 4, preferably at least 15, anionic and cationic polyelectrolyte layers and also independently thereof - the outermost layer is a cationic polyelectrolyte layer. 10. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adsorber durch Tauchen in eine oder mehrere flüssige Medien umfassend jeweils ein oder mehrere Polyelektrolyten und/oder Adsorbermaterialien herstellbar ist, vorzugsweise durch abwechselndes Tauchen in eine Lösung eines anionischen Polyelektrolyten und eines kationischen Polyelektrolyten unter Einbau von partikulären Adsorbermaterialien durch Tauchen in eine Dispersion enthaltend mit Po- lyelektrolyt umhüllte Adsorbermaterialien. 10. Adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the adsorber can be prepared by immersion in one or more liquid media comprising one or more polyelectrolytes and / or adsorber materials, preferably by alternately immersing in a solution of an anionic polyelectrolyte and a cationic polyelectrolyte with incorporation of particulate adsorber materials by immersion in a dispersion containing adsorber materials coated with polyelectrolyte. 1 1 . Adsorber nach Anspruch 10, wobei zumindest eines der flüssigen Medien das partikuläre Adsorbermaterial umfasst, vorzugsweise gemeinsam mit zumindest einem anionischen Polyelektrolyten und/oder einem kationischen Polyelektrolyten. 1 1. Adsorber according to claim 10, wherein at least one of the liquid media comprises the particulate adsorbent material, preferably together with at least one anionic polyelectrolyte and / or a cationic polyelectrolyte. 12. Adsorber nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polyelektrolytschicht weiterhin Verbindungen von Kupfer, Platin, Palladium, Eisen, und/oder Zink umfasst, vorzugsweise als Carbonate, Hydroxide oder Oxide. 12. Adsorber according to at least one of the preceding claims, wherein the polyelectrolyte layer further comprises compounds of copper, platinum, palladium, iron, and / or zinc, preferably as carbonates, hydroxides or oxides. 13. Verfahren zur Herstellung des Adsorbers nach einem der vorigen Ansprüche durch mehrfaches, abwechselndes Eintauchen des Trägers bzw. des beschichteten Trägers in ein flüssiges Medium enthaltend anionische Polyelektrolyten und ein weiteres Medium enthaltend kationische Polyelektrolyten, wobei zumindest eines der flüssigen Medien den Adsorber umfasst, vorzugsweise alle anionischen Polyelektrolyten oder alle kationischen Polyelektrolyten. 13. A process for the preparation of the adsorbent according to one of the preceding claims by multiple, alternating immersion of the carrier or the coated carrier in a liquid medium containing anionic polyelectrolytes and another medium containing cationic polyelectrolytes, wherein at least one of the liquid media comprises the adsorber, preferably all anionic polyelectrolytes or all cationic polyelectrolytes. 14. Verwendung des Adsorbers nach einem der Anspruchel bis 12 als Atemschutzfilter oder zur Wasseraufreinigung. 14. Use of the adsorber according to one of claims 12 to 12 as a respiratory protection filter or for water purification. 15. Atemgerät, insbesondere Atemschutzfiltermaske oder Kreislaufatemgerät, umfassend den Adsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Atemschutzfilter, vorzugsweise in Form einer austauschbaren Kartusche. 15. Breathing apparatus, in particular respiratory filter mask or Kreislaufatemgerät, comprising the adsorber according to one of claims 1 to 12 as a respiratory protection filter, preferably in the form of an exchangeable cartridge.
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