專利名稱：流體的去污染產(chǎn)品及獲得方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體的去污染產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及獲得這種產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
通過過濾起作用的水的去污染產(chǎn)品是已知的。例如活性炭、砂和其它多孔體具有非常良好的過濾能力，這是由它們大的內(nèi)部和外部比表面(使得能夠具有大的吸附作用) 所導(dǎo)致的。這些產(chǎn)品的主要缺點(diǎn)由以下的事實(shí)造成它們不具有與它們的簡單的機(jī)械過濾能力相結(jié)合的殺菌或者至少抑菌的作用。相反，它們甚至顯示為是細(xì)菌的理想溫床并且不能確保過濾的水的可飲用性。因而它們不能夠在水處理過程中省去化學(xué)消毒劑(氯、過氧化物等)的添加。還已知由浸有鹽形式的銀的活性炭構(gòu)成的水的殺菌處理產(chǎn)品。這些處理產(chǎn)品尤其通過將活性炭浸入銀的硝酸鹽及其它鹽的溶液中而獲得。這種類型的產(chǎn)品例如公開于以編號FR 2 585 694公布的專利中。這種產(chǎn)品具有缺陷，因?yàn)樵谔幚淼乃邢跛猁}和銀的鹽析是不可避免的在所獲得的產(chǎn)品中留存的硝酸鹽以及根據(jù)這種方法添加的銀僅通過范德華鍵類型的弱化學(xué)鍵與多孔體結(jié)合。此外，在此文件FR 2 585 694中以及在以編號US 4，407，865公布的專利中，考慮了在具有惰性氣氛的容器中利用金屬銀熱金屬化活性炭，在該容器中還任選地實(shí)施高真空。在此容器中，銀被蒸發(fā)以能夠滲透入炭。這種方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)銀在炭的孔中的良好擴(kuò)散，但銀與炭差的固著再次導(dǎo)致銀在處理的水中的鹽析。而且，所獲得的產(chǎn)品是更加脆性的并且在水經(jīng)過后會失去作用。這種應(yīng)用不能獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品并且這種產(chǎn)品的獲得在工業(yè)上是困難的。更近一些，納米技術(shù)的成果使得可以考慮開發(fā)納米材料或者其組分中至少之一以納米級存在的材料，這種材料特殊且顯著的性能使得其特別適合于尤其在為保護(hù)環(huán)境或去污染而努力的應(yīng)用中。在流體尤其是水的處理領(lǐng)域中，不論是在過濾領(lǐng)域中(穿過新一代薄膜的超濾)還是在流體的殺菌或者至少抑菌處理的領(lǐng)域中，或者在通過尤其利用金屬納米顆粒的化學(xué)污染物的降解的處理領(lǐng)域中的研究提供了一些進(jìn)展。例如，Chennai 的 Institut Indien de Technologie IIT(英文為〈〈Indian Institute of Technology)))已經(jīng)開發(fā)了基于納米顆?；瘜W(xué)的殺蟲劑的消除過濾器。這種應(yīng)用源于以下的觀察鹵代烴如四氯化碳由于與金和銀的納米顆粒的反應(yīng)而分解為金屬鹵化物和無定形碳。但這種過濾器不具有殺菌或抑菌的作用。又例如，其技術(shù)已經(jīng)由香港大學(xué)開發(fā)的Nano-Fotocide (注冊商標(biāo))單元將其運(yùn)行原理建立在以下的基礎(chǔ)上在空氣或水存在下作為催化劑起作用的二氧化鈦對于其表面的活化和低能紫外輻射的作用，以產(chǎn)生羥基自由基，所述羥基自由基氧化某些污染物如細(xì)菌和病毒，同時(shí)提供作為這些反應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物的二氧化碳和水。不過要指出，這種產(chǎn)生二氧化碳的反應(yīng)在這種具有溫室效應(yīng)的氣體作為所有旨在降低其排放的關(guān)注目標(biāo)時(shí)并不是理
術(shù)目的
最后，目前正在進(jìn)行的研究，尤其是在美國休斯敦的RICE大學(xué)進(jìn)行的研究，涉及雙金屬納米顆粒以及它們在紫外輻射的作用下降解地下水中所含殺蟲劑和有機(jī)香料的能力。此外，在等離子體介質(zhì)中更好地控制金屬原子在多孔體上的注入的當(dāng)今方法能夠提供不再產(chǎn)生金屬鹽析的產(chǎn)品，這歸因于在注入的金屬原子和多孔體的比表面之間建立了強(qiáng)化學(xué)連接。“強(qiáng)化學(xué)連接(lien chimique fort) ”被理解為是指參與由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵(liaison)的任何連接在這種類別中包括共價(jià)連接(兩個(gè)原子之間共有電子云)，離子連接(一個(gè)原子的至少一個(gè)電子向另一個(gè)原子轉(zhuǎn)移)，或者甚至是具有一個(gè)或多個(gè)電子的更高能級的連接。相反，弱化學(xué)連接由分子間力的作用產(chǎn)生，換言之由原子、分子或晶體之間低強(qiáng)度的電相互作用力的作用產(chǎn)生在這種類別中尤其包括范德華類型的連接，在其中原子之間沒有任何共用電子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明因而更特別地適用于上述類型的產(chǎn)品，其包含一方面是具有內(nèi)部和外部比表面的多孔體，并且另一方面是覆蓋該多孔體的內(nèi)部和外部比表面的至少一部分的至多納米級(nan0m6trique)厚度的金屬化(m6talliS6e)層，該金屬化層包含至少一種通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵與多孔體結(jié)合的金屬。這種產(chǎn)品公開于以編號EP 0 979 212公布的專利中。這種產(chǎn)品具有多孔體和金屬層，該金屬層均勻地分布在該多孔體的整個(gè)內(nèi)部和外部比表面上，其中金屬的原子通過共價(jià)鍵與多孔體的內(nèi)部和外部比表面結(jié)合。這種產(chǎn)品在用于處理流體如水的應(yīng)用時(shí)其殺菌潛力有效。不過可能希望的是設(shè)想一種用于流體的去污染產(chǎn)品，其能夠進(jìn)一步改善這種流體的處理。本發(fā)明因而的目標(biāo)在于流體的去污染產(chǎn)品，其包含一方面是具有內(nèi)部和外部比表面的多孔體，并且另一方面是覆蓋該多孔體的內(nèi)部和外部比表面的至少一部分的至多納米級厚度的金屬化層，該金屬化層包含至少一種通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵與多孔體結(jié)合的金屬，其特征在于該金屬化層還包含通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵同樣與多孔體結(jié)合的硅?？磥恚ㄟ^強(qiáng)鍵與多孔體結(jié)合的金屬化層中硅的添加為該產(chǎn)品提供了出乎意料的新性能，尤其是在電磁輻射、向處理的流體的能量傳遞以及在化學(xué)污染物如某些烴及其它殺蟲劑的降解過程中能量催化的方面，同時(shí)保持其殺菌性能。任選地，至少一部分的硅通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵還與金屬化層的至少一部分金屬結(jié)合。還任選地，該多孔體包含含碳(carbonS)組分，并且該金屬化層與該多孔體相互作用地包含金屬硅化物的碳化物類型的組分，這尤其以大致等于283eV的能級揭示。還任選地，該金屬化層還包含下述這樣的組分，所述組分包含碳、硅和金屬的原子，它們之間通過共價(jià)鍵類型的化學(xué)鍵結(jié)合。還任選地，該多孔體包含由碳粉、石墨、活性炭、砂和沸石構(gòu)成的組中的成員的至少之一。還任選地，該金屬包括至少一種原子質(zhì)量大于或等于銅的原子質(zhì)量的重金屬。還任選地，該金屬化層通過聚集體(agdgats)的形成部分地覆蓋該多孔體的內(nèi)部和外部比表面。本發(fā)明的目標(biāo)還在于流體的去污染產(chǎn)品的獲得方法，包括具有內(nèi)部和外部比表面的多孔體的處理步驟，該步驟在具有惰性氣體等離子體和射頻放電的沉積反應(yīng)器中通過將該多孔體浸入等離子體中并且將金屬注入等離子體中來進(jìn)行，其特征在于該多孔體的處理步驟還包括在等離子體中注入硅。任選地，該沉積反應(yīng)器是電功率大致等于IOkW的二極管類型的，與RLC類型的阻抗調(diào)諧箱(boited’ accord d’ impedance)耦合，并且在該處理步驟的過程中使等離子體的激發(fā)溫度達(dá)到5000-7000K。還任選地，根據(jù)本發(fā)明的流體的去污染產(chǎn)品的獲得方法還可包括該多孔體的預(yù)先的功能化(fonctiormalisation)步驟，該步驟在具有在低壓并且尤其是在5_500Pa下噴射的流化床、惰性氣體的冷等離子體和感應(yīng)放電的反應(yīng)器中進(jìn)行。


通過參考附圖并且僅作為示例提供的以下描述可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中-圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的流體的去污染產(chǎn)品的一部分的結(jié)構(gòu)，-圖2示意性地表示用于實(shí)施獲得圖1產(chǎn)品的方法的設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)，并且-圖3和4以示意圖的形式表示通過包含本發(fā)明產(chǎn)品的過濾單元處理或未處理的流體的測量的能級。
具體實(shí)施例方式在圖1中示意性且部分表示的流體的去污染產(chǎn)品10包含具有內(nèi)部和外部比表面 14的多孔體12，該表面例如是為多孔體帶來大過濾能力的表面。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，該多孔體包含含碳組分如碳粒料或碳粉，例如具有平均粒度為0. 5-lmm，薄片或棒形式的石墨，活性炭，活性炭的織物或纖維或者這些組分的組合。它還可包含其它組分，尤其是含硅組分，如砂或沸石。無特別的處理，這種多孔體已經(jīng)具有過濾效力，但不具有殺菌或抑菌效力。在諸如參考圖2將詳細(xì)描述的那樣的處理之后，產(chǎn)品10還包含覆蓋該多孔體12 的內(nèi)部和外部比表面14的至少一部分的至多納米級厚度的金屬化層16。“至多納米級厚度”被理解為是指不超過幾納米甚至基本上處于小于一納米的尺寸的厚度。該金屬化層包含金屬如銀，還包含硅。這些組分的Ag和Si原子通過強(qiáng)化學(xué)鍵(也即根據(jù)以上給出的定義)，通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵與多孔體12結(jié)合。金屬化層16的銀Ag和硅Si的某些原子也可在它們之間通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵結(jié)合。以非限制性實(shí)例形式提供的圖1中所示的產(chǎn)品具有借助于銀金屬化的層，但其它重金屬或者重金屬的組合(如雙金屬)，尤其包括金、銅和鋅，也是適合的。更一般地，“重金屬”被理解為是指原子質(zhì)量大于或等于銅的原子質(zhì)量的任何金屬。鎳也是適合的鎳通常被認(rèn)為是致敏和致癌的，但在產(chǎn)品10中，它將以微少至不具有這些有害作用的量存在。經(jīng)過如此構(gòu)成，產(chǎn)品10主要由碳組成并且包含非常少量的硅，以及重金屬，優(yōu)選以非常純的形式存在。該金屬的純度例如為N6級的，即等于99. 9999%。而且，參考圖2將詳細(xì)描述的這種產(chǎn)品的獲得方法使得能夠沉積包括非氧化形式的金屬(在其中使用銀的情況下Ag。的形式)的具有強(qiáng)化學(xué)鍵的金屬化層。這種借助于銀金屬化并且在銀、硅和多孔體之間具有強(qiáng)化學(xué)鍵的層通過氧化反應(yīng)的能量催化作用賦予產(chǎn)品10以殺菌性能，或者至少抑菌性能。通過應(yīng)用參考圖2將詳細(xì)描述的獲得方法，金屬化層16有利地與該多孔體12相互作用地包含金屬硅化物的碳化物類型的組分，這尤其通過大致等于283eV的能級揭示。 這些具有非常穩(wěn)定并且因而具有牢固的分子結(jié)構(gòu)的組分的獲得表明金屬、硅和多孔體(尤其是多孔體的碳元素)之間的化學(xué)鍵是非常強(qiáng)的，尤其強(qiáng)于共價(jià)鍵或離子鍵。因而，產(chǎn)品10 在流體如水的處理中應(yīng)用時(shí)沒有喪失其組成成分的風(fēng)險(xiǎn)，并且沒有納米顆粒鹽析的風(fēng)險(xiǎn)， 雖然其金屬化層是納米級厚度的，它非常適合于可飲用化的應(yīng)用以及其它需要流體純化的農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)。金屬化層16還可包含下述這樣的組分，所述組分包含碳、硅和金屬的原子，它們之間通過共價(jià)鍵類型的化學(xué)鍵結(jié)合。最后，在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，金屬化層16通過聚集體的形成僅部分地覆蓋多孔體12的內(nèi)部和外部比表面14。因此，其中活性位可參與離子交換、吸附和催化反應(yīng)的多孔體的孔(尤其是微孔)并不是被金屬化層16完全堵塞。圖2中所示的設(shè)備20適用于實(shí)施上述產(chǎn)品10的獲得方法。該圖示只是示意性的， 并沒有考慮其比例。該設(shè)備包括具有等離子體的第一功能化反應(yīng)器22，該第一功能化反應(yīng)器22通過管道26與使用非平衡的等離子體的第二沉積反應(yīng)器24連接，所述管道26配備有尤其包括閥門28的傳輸系統(tǒng)。對于這種傳輸系統(tǒng)和這種閥門28的控制使得第一反應(yīng)器22的內(nèi)部的板臺30能夠向著第二反應(yīng)器24的內(nèi)部轉(zhuǎn)移。在每個(gè)反應(yīng)器中，等離子體介質(zhì)在電極32 之間產(chǎn)生并且置于板臺30上的多孔體10被浸于這種等離子體。更具體地，根據(jù)產(chǎn)品10的獲得方法，在第一功能化步驟100的過程中，多孔體12 被浸于第一反應(yīng)器22的等離子體中。此反應(yīng)器22具有在低壓下并且優(yōu)選在5-500Pa的壓力下噴射的流化床，具有惰性氣體的冷等離子體并且具有感應(yīng)放電。所采用的惰性氣體例如是氬氣。在此第一步驟100的過程中，多孔體12被氬離子轟擊，這因而首先清除雜質(zhì)，而且還通過其內(nèi)部和外部比表面的增加和固著位的產(chǎn)生而提高其活性表面。步驟100的運(yùn)行參數(shù)可以是如下-氬流量可變并且取決于所用材料的類型，-反應(yīng)器中的壓力5-500Pa，-反應(yīng)器中的溫度在冷等離子體介質(zhì)中的常規(guī)溫度，-等離子體的激發(fā)功率100-400W，例如400W，以及-功能化步驟的持續(xù)時(shí)間5分鐘。在第二沉積步驟102的過程中，多孔體12被浸于第二反應(yīng)器24的等離子體中，這例如通過打開閥門28和控制傳輸系統(tǒng)，也即通過使臺板30移動穿過管道26來進(jìn)行。此反應(yīng)器24是電功率大致等于IOkW的二極管類型的反應(yīng)器，與RLC類型的阻抗調(diào)諧箱耦合，具有惰性氣體的熱等離子體以及射頻放電。所采用的惰性氣體例如也是氬氣。此沉積反應(yīng)器 24還包括銀源和硅源。銀源例如包括一個(gè)或多個(gè)銀絲，或者銀板或片，調(diào)整其尺寸以便不干擾在反應(yīng)器24中產(chǎn)生的等離子體介質(zhì)。硅源例如包括石英塊或板，其尺寸和形狀也進(jìn)行選擇以不干擾等離子體介質(zhì)。作為變化形式，硅源可來自于多孔體12本身，如果該多孔體含有硅的話，尤其是當(dāng)它包含砂或沸石時(shí)。例如，該多孔體可由活性炭和沸石的組合構(gòu)成。該沸石從其復(fù)雜結(jié)構(gòu)的角度來看是一種結(jié)晶無機(jī)聚合物，基于通過氧的離子交換彼此結(jié)合的四面體SiO4和AlO4 的四面連接結(jié)構(gòu)的三維系列。在這種組合上實(shí)施的功能化步驟100使得能夠通過以薄層覆蓋而將碳的大孔與沸石的有序微孔結(jié)合起來。碳的大孔使得其中活性位可參與離子交換、 吸附和催化反應(yīng)的沸石的微孔容易進(jìn)入。在第二步驟102的過程中，在5000-7000K的等離子體溫度下，銀源和硅源被氬離子轟擊，這因而引起在氬等離子體中的銀和硅的原子注入到多孔體12的內(nèi)部和外部比表面的至少一部分上，以形成至多納米級厚度的金屬化層，該金屬化層通過形成銀的硅化物的碳化物還有組合了碳、銀和硅的共價(jià)結(jié)合的副產(chǎn)物而與多孔體結(jié)合。這個(gè)層有利地采取不堵塞多孔體12的孔的聚集體的形式，盡管可以調(diào)節(jié)步驟102的處理參數(shù)來獲得更為均勻的層。這個(gè)步驟102的持續(xù)時(shí)間是可調(diào)節(jié)的，但有利地小于5分鐘以獲得至多納米級厚度的聚集體形式的金屬化層。第二反應(yīng)器24的電極32之間的空間例如為大約4cm，以便可以在等離子體中建立非常高的電場，由此可以大幅度調(diào)節(jié)氬離子通量的強(qiáng)度和功能化多孔體12的最佳表面。此第二步驟102還可提高產(chǎn)品10的活性表面，這通過提高其內(nèi)部和外部比表面而實(shí)現(xiàn)。步驟102的運(yùn)行參數(shù)可以是如下-氬流量大約40sccm(cm3/分鐘)，-反應(yīng)器中的壓力大約0.OlPa,-反應(yīng)器中等離子體激發(fā)溫度5000-7000K，尤其是6000Κ，-等離子體的激發(fā)功率1.5kff,-射頻放電的頻率13.56MHz-自極化電壓至少1.2xl05V/m,-沉積步驟的持續(xù)時(shí)間3分鐘，以及-沉積的厚度5-10埃。在這些條件下，獲得非常高強(qiáng)度的處于亞穩(wěn)激發(fā)態(tài)3P2的氬原子，在與多孔體12接觸時(shí)賦予強(qiáng)的去激發(fā)能量。所注入的物質(zhì)的速率估計(jì)為7. 5μ g/s。所獲得的產(chǎn)品10通過光電子光譜測定法X的表征尤其能夠揭示在283eV的銀的硅化物的碳化物的能量峰，還有其它關(guān)于碳、硅和銀的鍵的能量，以及非常少量的不同的其它氧化態(tài)，這有利于化學(xué)去污染機(jī)理和在流體處理中遇到的細(xì)菌和病毒的其它氧化。在水處理的情況下試驗(yàn)和分析了在如上所述的結(jié)合了活性炭類型的材料的同一方法中功能化的根據(jù)本發(fā)明獲得的產(chǎn)品10。看起來，殺菌處理得到了明確證實(shí)，還有化學(xué)污染物如某些烴和其它殺蟲劑如DDT(即二氯二苯基三氯乙烷)的降解過程的催化。另外觀察到，碳化物形式的硅的存在改善了該產(chǎn)品的電性能。試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件在實(shí)驗(yàn)室安裝包括第一增稠過濾器和包含處理產(chǎn)品10的第二炭過濾器的過濾單元，以確定其控制一定數(shù)目的水中所含人類病原體的能力。該單元的運(yùn)行通過使用Tamise 的粗水作為水供應(yīng)源在第III類安全組件中進(jìn)行。用于該試驗(yàn)的物品更具體地包括以下各項(xiàng)-第III類的密封室，-泵，WatsonMarlow, 800 系列(注冊商標(biāo))，-增壓管，-50 升的 Tamise 的水，-兩個(gè)50升無菌的Nalgene(注冊商標(biāo))容器，-第一增稠過濾器(0.2 μ )，-包含產(chǎn)品10的炭過濾器，-瓊脂臺(BCYE，YEA)。所使用的微生物如下-缺陷假單胞菌(Pseudomonasdiminuta)較小的水生細(xì)菌之一，常用來試驗(yàn)過濾器，因?yàn)槠涫菨B透到過濾體系中的最可能的生物，-大腸桿菌(Escherichiacoli)糞便污染的特別重要的指示物，-銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)一種在免疫缺陷病人體內(nèi)的機(jī)會性細(xì)菌，-侵肺軍團(tuán)菌血清組 1 龐蒂亞克熱(Legionella pneumophiIaserogroup 1 Pontiac)一種引起軍團(tuán)病的細(xì)菌致病物，其在建筑物的冷和熱水系統(tǒng)中以及在冷卻通道中增殖，以及-小隱孢子蟲(CryptosporidiumParvum)一種構(gòu)成水工業(yè)的主要問題的寄生原生動物，因?yàn)槠淠吐?，一種最常用的消毒劑。微生物源在37°C培育的瓊脂的合適介質(zhì)上培養(yǎng)一夜，然后被分開地添加到試驗(yàn)用水中，以實(shí)現(xiàn)對于每種微生物來說IO2-IOfVml的接種。小隱孢子蟲被添加以獲得IO4-IO5/ ml的量。使該過濾單元處于回路循環(huán)至少三十分鐘，以在進(jìn)行該試驗(yàn)之前調(diào)理該單元。包含細(xì)菌接種物的水隨后以4. 15升/分鐘的流量被引入到過濾器中，以確定該過濾單元降低細(xì)菌載荷的效力。進(jìn)行第一過濾器的串聯(lián)稀釋，以確定進(jìn)入和經(jīng)過該過濾單元的細(xì)菌的有效數(shù)目 (菌落形成單元/ml)。過濾的水的樣品(100ml)通過過濾濃縮。為了分析軍團(tuán)菌，在BCYE瓊脂介質(zhì)上培養(yǎng)所述樣品。在合適的瓊脂介質(zhì)(YEA)上培養(yǎng)缺陷假單胞菌、銅綠假單胞菌和大腸桿菌的樣品。每個(gè)試驗(yàn)的過濾后的水的樣品被保留并且在十五天之后再培養(yǎng)，以確定是否出現(xiàn)再生長(redeveloppement)。將過濾后的水的等分試樣(IOml)立即混入IOml的過濾前的水中，并且在5分鐘和15天即刻確定可培養(yǎng)的生物的數(shù)目。通過使用丙啶和4’ -6’ _ 二脒基-2-苯基吲哚的活體染色確定過濾前和過濾后的水的樣品中小隱孢子蟲卵母細(xì)胞的成活百分?jǐn)?shù)。通過使用熒光顯微術(shù)的顯微檢查來獲得結(jié)^ ο通過熒光標(biāo)記的隱孢子蟲的單克隆抗體的染色來確定水處理前和處理后的樣品
中每ml的小隱孢子蟲卵母細(xì)胞的數(shù)目。通過使用熒光顯微術(shù)計(jì)算所存在的卵母細(xì)胞的數(shù)目。最后，該設(shè)備用甲醛熏蒸，并且熱水(60°C )在過濾單元的內(nèi)部經(jīng)過，以使小隱孢子蟲失活。試驗(yàn)結(jié)果和討論所試驗(yàn)的過濾單元除去了所試驗(yàn)的所有細(xì)菌物質(zhì)的大于99.9%。大腸桿菌和侵肺軍團(tuán)菌的數(shù)目100%減少并且處理之后沒有再發(fā)現(xiàn)任何細(xì)菌。這在IOOml的過濾后的水被濃縮和被分析是否存在細(xì)菌時(shí)得到確認(rèn)。通過使用Tamise的水以4. 15升/分鐘的流量使水簡單經(jīng)過該過濾單元，可以顯示出，這種過濾單元將水中所含的致病菌的存在量減少大于 99. 9%。過濾后的水的樣品被保存15天，并且顯示出在過濾的水的樣品中沒有出現(xiàn)再生長。細(xì)菌被添加到過濾后的水中以確定殘余殺菌效力。結(jié)果顯示出，在5分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn) 10-20%的減少；不過，在15天之后，觀察到大于95%的減少。所述結(jié)果因而表明，過濾后的水不能快速控制在此試驗(yàn)中使用的細(xì)菌的再污染。原生動物小隱孢子蟲特別耐受消毒處理。不過，經(jīng)過該過濾單元的小隱孢子蟲的數(shù)目顯示降低(大于95%)。還注意到，此試驗(yàn)可顯示出包含產(chǎn)品10的過濾單元的去污染性能，還顯示出非常獨(dú)特的性能，該性能是去污染處理的后效現(xiàn)象(Mmanence)。該后效現(xiàn)象可被定義為當(dāng)一種現(xiàn)象的原因已經(jīng)消失時(shí)這種現(xiàn)象的持續(xù)性。在所試驗(yàn)的殺菌處理的情況下，所處理的流體保持(根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件有時(shí)是數(shù)周)其去污染能力，所述去污染能力確保水的衛(wèi)生保護(hù)而不需添加任何額外的化學(xué)產(chǎn)品如氯或其它物質(zhì)。這種后效現(xiàn)象的研究和表征導(dǎo)致能夠確定影響要實(shí)施的處理方法的不同參數(shù)如穿過過濾單元的水的動能、其礦物載荷等。此外，通過關(guān)注在通過過濾單元進(jìn)行處理之前和之后的水的溫度參數(shù)，可顯示出在處理之后的催化反應(yīng)的吸熱特性，因?yàn)榫哂?7°C的環(huán)境溫度的初始為26°C的粗水再從過濾單元出來時(shí)為18°C并且在數(shù)小時(shí)后保持恒定在19°C，即使是將其露天置于恒定溫度下的相同環(huán)境介質(zhì)中，這表明正焓的變化。最后，對產(chǎn)品10的靜電現(xiàn)象的觀察導(dǎo)致關(guān)注電場的動態(tài)(dynamique)的研究，所述電場在處理的流體中是非常弱的，所述研究借助于諸如Sonoscope公司銷售的 《Bioscope System》(注冊商標(biāo))的設(shè)備來進(jìn)行。這種其原理基于生物電阻抗的設(shè)備能夠檢測和記錄所有生物活性環(huán)境共有的電-聲場的微小變化。該設(shè)備在非聲(acoustique) 頻的音(audio)頻下產(chǎn)生參考信號，該參考信號被用來調(diào)節(jié)可延伸的電場。此參考信號通過換能(transductrice)電極被傳送到待分析的樣品。在數(shù)字化的過程中在該設(shè)備和該樣品之間建立參考信號。當(dāng)材料與介質(zhì)接觸時(shí)，它產(chǎn)生擾動，該擾動進(jìn)而改變該參考信號。
此設(shè)備能夠顯示出通過化學(xué)分析不可能檢測的微小變化。它因而可以非常快速地使參數(shù)的變化可見，其中包括處理的水的質(zhì)量以及任選的污染的變化。圖3借助于示意圖示出了對于同樣的激發(fā)頻率(281. 25Hz)和相同的提取流量來說通過產(chǎn)品10處理的水(左邊的示意圖)與未經(jīng)處理的該同樣的水(右邊的示意圖)之間的能級的顯著差別。此示意圖提供了在0-4000HZ的光譜周期的過程中通過響應(yīng)激發(fā)波由相應(yīng)介質(zhì)(左邊處理的水和右邊未處理的水)返回的波的變化。此外，處理的流體感受到產(chǎn)品10的電磁效應(yīng)以及因此的能量效應(yīng)，即使當(dāng)該處理的流體不直接與該產(chǎn)品接觸，正如圖4的下面光譜所示出的。在此圖中，通過產(chǎn)品10處理的水(左邊的圖)與未經(jīng)處理但在該包含產(chǎn)品10的過濾單元附近提取的該同樣的水(右邊的圖)之間的能量差要小得多。所觀察的靜電現(xiàn)象因而得到證實(shí)，并且可以顯示出所試驗(yàn)的過濾單元對于待處理的流體具有能量增強(qiáng)(dynamisation)的作用，即使是在該流體處于產(chǎn)品10的附近不直接接觸時(shí)。這些電性能是由于存在金屬硅化物的碳化物而產(chǎn)生的。當(dāng)將不同比例的水引入到細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì)中時(shí)并且當(dāng)測量蛋白質(zhì)的吸光度時(shí)，這種能量增強(qiáng)表現(xiàn)在細(xì)胞水平上。實(shí)際上，對于培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞(在培養(yǎng)介質(zhì)中20-50% )進(jìn)行了未處理的水和借助產(chǎn)品10處理的同樣的水的影響的對比研究。在48小時(shí)的處理之后， 在上清液中進(jìn)行測量。由此可知，借助于產(chǎn)品10處理的水的引入使得能夠上升到培養(yǎng)介質(zhì)的大于50%的比例，而未處理的水只能達(dá)到10%而細(xì)胞不死亡。由于水的比例的增加使有營養(yǎng)的介質(zhì)貧化，因而顯然利用處理的水顯著改善了介質(zhì)的生物可用性。這還體現(xiàn)為確認(rèn)了利用處理的水的更好的細(xì)胞生長。顯然可以看出，根據(jù)本發(fā)明的去污染產(chǎn)品，尤其是如上描述和試驗(yàn)的產(chǎn)品，在流體如水、空氣或其它工業(yè)流體的殺菌反應(yīng)中具有良好的催化能力。正如所進(jìn)行的試驗(yàn)所示出的，它還具有以下的令人吃驚的性能對于處理過的流體持續(xù)數(shù)周的殺菌作用的后效現(xiàn)象， 并且改善了處理過的流體的生物可用性，這通過尤其增強(qiáng)其能量來實(shí)現(xiàn)。最后，它通過電磁輻射在不直接接觸的距離上對流體產(chǎn)生作用。參考圖2所描述的這種去污染產(chǎn)品的獲得方法還可以足夠顯著地提高最終產(chǎn)品的比表面，因此改善了其吸附能力并且因此改善了過濾，正如在功能化和沉積步驟100和 102的描述中所指出的。還要指出，本發(fā)明并不限于以上所述的實(shí)施方式。其它的金屬，尤其是除銀以外的重金屬，可被用于金屬化至多納米級厚度的層。更一般地，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然的是，根據(jù)以上公開的教導(dǎo)可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種變化。在以下的權(quán)利要求中，所使用的措辭不應(yīng)被理解為是將權(quán)利要求限定到在本說明中所公開的實(shí)施方式，而應(yīng)當(dāng)理解為包括了本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以上公開的教導(dǎo)結(jié)合公知常識可以預(yù)期和表示的權(quán)利要求的所有等效形式。
權(quán)利要求
1.流體的去污染產(chǎn)品(10)，其包含一方面是具有內(nèi)部和外部比表面(14)的多孔體 (12)，并且另一方面是覆蓋該多孔體(12)的內(nèi)部和外部比表面(14)的至少一部分的至多納米級厚度的金屬化層(16)，該金屬化層(16)包含至少一種通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵(18)與多孔體(12)結(jié)合的金屬(Ag)，其特征在于該金屬化層(16)還包含通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵(18)同樣與多孔體(12)結(jié)合的硅(Si)。
2.權(quán)利要求1的流體的去污染產(chǎn)品，其中至少一部分的硅(Si)通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵(18)還與金屬化層(16)的至少一部分金屬(Ag)結(jié)合。
3.權(quán)利要求1或2的流體的去污染產(chǎn)品，其中多孔體(12)包含含碳組分，金屬化層(16)與該多孔體相互作用地包含金屬硅化物的碳化物類型的組分，這尤其以大致等于 283eV的能級揭示。
4.權(quán)利要求3的流體的去污染產(chǎn)品，其中金屬化層(16)還包含下述這樣的組分所述組分包含碳、硅和金屬的原子，它們之間通過共價(jià)鍵類型的化學(xué)鍵結(jié)合。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的流體的去污染產(chǎn)品，其中多孔體(12)包含由碳粉、石墨、活性炭、砂和沸石構(gòu)成的組中的成員的至少之一。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的流體的去污染產(chǎn)品，其中該金屬(Ag)包括至少一種原子質(zhì)量大于或等于銅的原子質(zhì)量的重金屬。
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的流體的去污染產(chǎn)品，其中金屬化層(16)通過聚集體的形成而部分地覆蓋該多孔體(12)的內(nèi)部和外部比表面(14)。
8.流體的去污染產(chǎn)品(10)的獲得方法，包括具有內(nèi)部和外部比表面(14)的多孔體 (12)的處理步驟(102)，該步驟在具有惰性氣體等離子體和射頻放電的沉積反應(yīng)器(24)中通過將該多孔體(12)浸入等離子體中并且將金屬(Ag)注入等離子體中來進(jìn)行，其特征在于該多孔體的處理步驟(102)還包括在等離子體中注入硅(Si)。
9.權(quán)利要求8的流體的去污染產(chǎn)品的獲得方法，其中沉積反應(yīng)器(24)是電功率大致等于IOkW的二極管類型的，與RLC類型的阻抗調(diào)諧箱耦合，并且在該處理步驟(102)的過程中使等離子體的激發(fā)溫度達(dá)到5000-7000K。
10.權(quán)利要求8或9的流體的去污染產(chǎn)品的獲得方法，還包括該多孔體(12)的預(yù)先的功能化步驟(100)，該步驟在具有在低壓并且尤其是在5-500Pa下噴射的流化床、惰性氣體的冷等離子體和感應(yīng)放電的反應(yīng)器(22)中進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及流體的去污染產(chǎn)品(10)，其包含一方面是具有內(nèi)部和外部比表面(14)的多孔體(12)，并且另一方面是覆蓋該多孔體(12)的內(nèi)部和外部比表面(14)的至少一部分的至多納米級厚度的金屬化層(16)。該金屬化層(16)包含至少一種通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵(18)與多孔體(12)結(jié)合的金屬(Ag)。另外，該金屬化層(16)包含通過由分子內(nèi)力的作用所產(chǎn)生的化學(xué)鍵(18)同樣與多孔體(12)結(jié)合的硅(Si)。本發(fā)明還涉及去污染產(chǎn)品(10)的獲得方法，包括具有內(nèi)部和外部比表面(14)的多孔體(12)的處理步驟(102)，該步驟在具有惰性氣體等離子體和射頻放電的沉積反應(yīng)器(24)中通過將該多孔體(12)浸入等離子體中并且將金屬(Ag)注入等離子體中來進(jìn)行。多孔體的處理步驟(102)還包括在等離子體中注入硅(Si)。
文檔編號C02F9/00GK102482119SQ201080039087
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者塞里尼·迪烏姆 申請人:塞里尼·迪烏姆