專利名稱：空氣去污裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣去污的方法以及采用所述方法的裝置。
背景技術(shù)：
空氣的純凈度以及能夠持續(xù)的去除空氣中攜帶的污染物是非常重要的，特別是在需要消毒或者衛(wèi)生保障的環(huán)境中，例如醫(yī)院和廚房。對(duì)醫(yī)生診室和工作場(chǎng)所的空氣實(shí)施凈化使得細(xì)菌和疾病難以傳播是非常有利的。
除了微生物污染物外，化學(xué)氣體或蒸汽也可帶來嚴(yán)重危害，它們或者作為工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，或者作為恐怖主義和化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)的惡意攻擊。
本發(fā)明致力于提供解決這些問題的方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)有一種空氣去污的方法，該方法包括a)將需要去污的氣流導(dǎo)引通過非-熱等離子過濾器以生成自由基，通過自由基中和氣流中的污染物；b)分解從非-熱等離子過濾器中輸出的氣流中的臭氧；并且c)將芳烴引入到氣流中，以便優(yōu)先與殘留的臭氧發(fā)生反應(yīng)，使得氣流適于接觸人群。
本發(fā)明第一方面的優(yōu)選和/或可選特征在所包含的權(quán)利要求2到8中列出。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，設(shè)有采用本發(fā)明第一方面的方法的空氣去污裝置，該裝置包括非-熱等離子過濾器、紫外線發(fā)射裝置、臭氧催化裝置、烴放射裝置和氣流發(fā)生器，通過氣流發(fā)生器可以生成氣流并將其導(dǎo)引通過或穿過非-熱等離子過濾器、UV輻射發(fā)射裝置、臭氧催化裝置和烴放射裝置。
本發(fā)明第二方面的優(yōu)選和/或可選特征在所包含的權(quán)利要求10到21中列出。
現(xiàn)在將參照附圖
通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，附圖顯示了本發(fā)明第二方面的空氣去污裝置的示意性橫剖面?zhèn)纫晥D。
參照附圖，其中顯示了空氣去污裝置，其包括具有流體通道12的室10、通向流體通道12的空氣入口14和從通道12退出的氣體出口16、與流體通道12相鄰的隔間18。氣流發(fā)生器20、非-熱等離子過濾器22、紫外線(UV)輻射發(fā)射裝置24、臭氧催化裝置26和烴放射裝置28設(shè)置在通道12內(nèi)。
氣流發(fā)生器20設(shè)置在通道12的空氣入口14附近。在該實(shí)施例中，氣流發(fā)生器20是通過設(shè)置在室10的隔間18內(nèi)的電力網(wǎng)或電池組(圖中未示)驅(qū)動(dòng)的電風(fēng)扇30。作為安全措施，穿過空氣入口14設(shè)置格柵32以防止操作過程中意外接觸風(fēng)扇30。
非-熱等離子過濾器22設(shè)置在風(fēng)扇30附近、空氣入口14的下游。等離子過濾器22包括陰極34和陽極36，其間夾有絕緣體38。陰極34和陽極36通過放置在室10的隔間18內(nèi)的電力供應(yīng)裝置(PSU)驅(qū)動(dòng)。
陰極34和陽極36包括網(wǎng)狀(三維孔)導(dǎo)體元件，在該例子中是鋁和碳混合物。然而，可以使用任意剛性網(wǎng)狀導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料。
絕緣體38是活性氧化鋁顆粒，直徑為3到4毫米。然而，絕緣體38可以是任意適合不同應(yīng)用和特定要求的合適材料。絕緣體38的材料可以涂有催化材料。
UV輻射發(fā)射裝置24包括通過放置在室10的隔間18內(nèi)的PSU44驅(qū)動(dòng)的紫外光線放射管42。紫外光線管42設(shè)置在通道12內(nèi)、非-熱等離子過濾器22的下游，并且與臭氧催化裝置26重合。
臭氧催化裝置26包括穿過通道12并圍繞放射管42設(shè)置的網(wǎng)46。網(wǎng)46包括臭氧催化材料涂層，例如鈦、鉛和錳的氧化物的混合物。
烴放射裝置28包括設(shè)置在室10的隔間18內(nèi)的可再充電烴貯存器48、用于使放置在貯存器48內(nèi)的液態(tài)烴蒸發(fā)的蒸發(fā)器50、泵(圖中未示)，通過泵將氣態(tài)烴排出到通道12中。貯存器48包括液體芳香烴，例如烯烴萜烯和特別是月桂烯。烴放射裝置28的出口16設(shè)置在室10的通道12中部附近、UV光線放射管42和臭氧催化裝置26的網(wǎng)46下游。烴放射裝置28的出口16設(shè)置在室10的通道12的出口16附近。
可以采用將揮發(fā)化芳香烴供給到烴放射裝置28的出口16的其它適合的裝置。
空氣去污裝置可以通過電力網(wǎng)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，通過可充電的電池組單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，或者通過兩種電源選擇性驅(qū)動(dòng)。
空氣去污裝置可以以便攜裝置的形式生產(chǎn)，這會(huì)占據(jù)手提箱的空間或者大部分空間?？蛇x擇的是，空氣去污裝置可以以較大裝置的形式生產(chǎn)，一旦安裝就將保持在一個(gè)位置上。后述裝置更適于但不限于工業(yè)或商業(yè)裝置和建筑。
使用過程中，空氣去污裝置設(shè)置在需要去污的位置處。該裝置用于凈化建筑物、密閉空間、中繼設(shè)備、管道、溝槽或者其它封閉或基本封閉區(qū)域內(nèi)的空氣。然而，如果流量足夠大，它還可凈化敞開的外界環(huán)境。
給裝置通電，風(fēng)扇30沿著室10的通道12生成環(huán)境空氣流。氣流首先通過非-熱等離子過濾器22。過濾器利用非-熱等離子的特性使絕緣體芯內(nèi)空氣的組成部分等離子化。概括而言，包括空氣(主要是氧和氮)的元素的原子結(jié)構(gòu)中的外環(huán)電子通過由非-熱等離子形成的通常為20KHz、10Kv的強(qiáng)電場(chǎng)“激發(fā)”。激發(fā)的電子通過碰撞釋放能量。然而，由于電子質(zhì)量可以忽略因此很少發(fā)生電離，所以很少或者幾乎沒有熱量釋放。釋放的能量足以在氣流內(nèi)產(chǎn)生自由基，例如O2-和OH-。自由基是很強(qiáng)的氧化劑，將氧化烴、有機(jī)氣體和2.5皮米及以下的顆粒，例如細(xì)菌、病毒、孢子、酵母和臭味。只有最惰性元素或混合物能基本抵抗氧化。
由于氧化反應(yīng)的很多產(chǎn)物是瞬時(shí)的并且是表面反應(yīng)，由于具有零蒸汽壓力，通過在一些或全部非-熱等離子的絕緣材料上提供分子厚度的催化層，在非-熱等離子內(nèi)可實(shí)現(xiàn)特定分子或混合物的氧化，例如神經(jīng)性毒氣劑。
非-熱等離子過濾器22產(chǎn)生作為其中一種副產(chǎn)品的臭氧。其攜入到離開非-熱等離子過濾器22的氣流中。臭氧半衰期取決于大氣條件，其自身是非常有效的氧化劑，在正常情況下，在它退出等離子芯后很長(zhǎng)時(shí)間將在空氣中持續(xù)反應(yīng)。這對(duì)于通過人操作以及在人附近的裝置而言是不能接受的。
離開非-熱等離子過濾器22的氣流由此流到UV光線放射管42并穿過臭氧催化裝置26的周邊網(wǎng)46。通過UV光線放射管42以253.4毫微米波長(zhǎng)放射的紫外線用于分解混入到離開等離子過濾器22的氣流中的臭氧。網(wǎng)46上的涂層用于催化該分解過程。
臭氧的破壞(感光氧化)使自由基增多，特別是氣流內(nèi)的氫氧基OH-增多。這些自由基還強(qiáng)烈的氧化了保留在氣流內(nèi)的污染物。
試驗(yàn)證明在感光氧化過程中，留在氣流的后-等離子過濾器中的自由基大大增大了自由基的生成速度。
利用UV線放射裝置24和臭氧催化裝置26來完全破壞所有來自等離子過濾器22的氣流中攜帶的臭氧是不可能的。試驗(yàn)顯示包含有百萬分之(ppm)七臭氧的氣流仍將有10％到12％的臭氧在該過程中存活。這潛在的造成臭氧以十億分之(ppb)八百四十的量級(jí)濃縮，其是推薦接觸人類的級(jí)別的八倍左右。
氣流由此退出臭氧催化裝置26并沿著通道12進(jìn)入到烴放射裝置28內(nèi)。為了將保留的殘余臭氧降低到可接受水平，烴放射裝置28將揮發(fā)化 芳香烴排出到氣流中。由于月桂烯自然生成，沒有已知毒性，所以推薦月桂烯并且被廣泛應(yīng)用于“增強(qiáng)”香水和香氣。
月桂烯的分子結(jié)構(gòu)包含三個(gè)C＝C雙鍵。臭氧優(yōu)先與蒸發(fā)到氣流中的月桂烯發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)月桂烯與臭氧反應(yīng)時(shí)，觸發(fā)了“自由基級(jí)聯(lián)”。產(chǎn)生超過三十個(gè)互連反應(yīng)，它們中的很多生成了多個(gè)短半衰期的氧化物，例如過氧化氫(hydro peroxides)、超氧化物(super oxides)、氫-氧基過氧化物(hydro-oxy peroxides)、羥基過氧化物(hydroxyperoxides)。這些氧化物分解釋放另外的自由基，其反過來又增強(qiáng)了這些氧化物種類的生產(chǎn)。該過程持續(xù)到使用完所有剩余的臭氧。
這些優(yōu)先反應(yīng)的產(chǎn)物具有零蒸汽壓力，因此凝結(jié)于氣流或者表面的任意殘余顆粒上。結(jié)果，一旦凈化氣流從室10的出口16離開，就實(shí)現(xiàn)了環(huán)境空氣污染物的凈化。
在凈化裝置外側(cè)的初始凝結(jié)反應(yīng)將導(dǎo)致小顆粒“增長(zhǎng)”，結(jié)果在極端情況下，產(chǎn)生可視霧或薄霧。這是不希望的。然而，由于空氣去污裝置在環(huán)境內(nèi)有效的循環(huán)空氣并對(duì)其進(jìn)行再凈化，這些小顆粒在任意情況下都會(huì)從非-熱等離子過濾器22中移走。
這些小顆粒實(shí)際上非常有利，一旦進(jìn)行再循環(huán)它加速等離子過濾器22內(nèi)的氫氧基的生成。由此，雖然生成可視霧的潛在性能是不希望的，但是在提高凈化裝置的效率以及由此得到的環(huán)境空氣的安全性能方面是有利的。
氣流發(fā)生器可反驅(qū)動(dòng)，通過抽吸從反面穿過裝置的氣流中攜帶的過量自由基實(shí)現(xiàn)裝置內(nèi)部的凈化。
上述實(shí)施例僅僅通過示例給出，不偏離由所附帶的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種空氣去污的方法，該方法包括a)將需要去污的氣流導(dǎo)引通過非-熱等離子過濾器(22)以生成自由基，通過自由基中和氣流中的污染物；b)分解從非-熱等離子過濾器中輸出的氣流中的臭氧；并且c)將芳烴引入到氣流中，以便優(yōu)先與殘留的臭氧發(fā)生反應(yīng)，使得氣流適于接觸人群。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟(b)中，氣流遭受紫外線輻射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在步驟(b)中，氣流接觸催化劑以加速臭氧的分解。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于催化劑是鈦、鉛和錳的氧化物的混合物。
5.根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于芳香烴是烯烴。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于烯烴是萜烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于萜烯是月桂烯。
8.根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于芳香烴蒸發(fā)到氣流中。
9.一種采用前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述方法的空氣去污裝置，該裝置包括非-熱等離子過濾器(22)、紫外線發(fā)射裝置(24)、臭氧催化裝置(26)、烴放射裝置(28)和氣流發(fā)生器(20)，通過氣流發(fā)生器可以生成氣流并將其導(dǎo)引通過或穿過非-熱等離子過濾器(22)、UV輻射發(fā)射裝置(24)、臭氧催化裝置(26)和烴放射裝置(28)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于非-熱等離子過濾器(22)處于紫外線發(fā)射裝置(24)的上游，烴放射裝置(28)處于UV輻射發(fā)射裝置(24)的下游。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于非-熱等離子過濾器(22)處于臭氧催化裝置(26)的上游，烴放射裝置(28)處于臭氧催化裝置(26)的下游。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于紫外線發(fā)射裝置(24)與臭氧催化裝置(26)相互之間基本重合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于臭氧催化裝置(26)圍繞紫外線發(fā)射裝置(24)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9到13中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于紫外線發(fā)射裝置(24)是紫外光線放射管(42)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9到14中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于臭氧催化裝置(26)是涂有臭氧催化材料的網(wǎng)(46)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于臭氧催化材料是鈦、鉛和錳的氧化物的混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求9到16中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于烴放射裝置(28)包括芳香烴貯存器(48)和用于將芳香烴作為氣體供給放射器的出口的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求9到17中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于氣流發(fā)生器(20)是風(fēng)扇(30)的形式。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于風(fēng)扇(30)設(shè)置在非-熱等離子過濾器(22)的上游。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的裝置，其特征在于風(fēng)扇(30)可反轉(zhuǎn)以使得裝置能夠自我凈化。
21.根據(jù)權(quán)利要求9到20中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該裝置是便攜式的。
22.一種大致參照附圖在上文中描述的空氣去污裝置。
全文摘要
一種空氣去污裝置，包括氣流發(fā)生器(20)、非－熱等離子過濾器(22)、紫外線發(fā)射裝置(24)、臭氧催化裝置(26)和烴放射裝置(28)。氣流發(fā)生器(20)可以生成氣流并將其導(dǎo)引通過或穿過非－熱等離子過濾器(22)、UV輻射發(fā)射裝置(24)、臭氧催化裝置(26)和烴放射裝置(28)。等離子過濾器(22)生成自由基，通過自由基去除氣流中的污染物。UV輻射發(fā)射裝置(24)分解氣流中的臭氧，臭氧通過臭氧催化裝置(26)催化。烴放射裝置(28)將芳香烴排出到氣流中，用于優(yōu)先與殘留的臭氧發(fā)生反應(yīng)，以便于氣流適于接觸人類。還提供了一種方法。
文檔編號(hào)A61L9/22GK1984706SQ200580021976
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月30日
發(fā)明者A·莫爾 申請(qǐng)人:三-空氣改善有限公司