[发明专利]用于回收气体中所包含的纳米粉末和超细粉末的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够回收可存在于气体中的纳米级颗粒（<100纳米）（也称为纳米颗粒或纳米粉末）和亚微米颗粒（100-500纳米）（也称为颗粒或超细粉末）的装置。

为了简单起见，在描述的其余部分和举例中，将考虑纳米颗粒。

背景技术

由于其特定的特性，在过去数年中纳米颗粒受到越来越多的关注。在实际中，纳米颗粒在各种产业中用作原材料或最终材料，例如航空学（用作纳米合成物）、汽车（在轮胎、涂料和催化剂中）、能源（原子能或光伏能源、石油化学）、化妆品（用作造型剂或UV阻挡层）、微电子学和农业食品。

颗粒的大小是可极大地影响其毒性的因素。因此，被认为在微米级下无害的某些状态可在纳米级下变得极具毒性。

因此，如果未采取预防措施来保护负责所述纳米颗粒的生产、处置和整合的单位的人员以及环境的情况下，对工业规模的纳米颗粒生产工艺的开发，或仅仅为间接生产纳米颗粒（纳米颗粒随后是需要受到限制并回收的废弃物）的工艺的开发经证明是危险的。

因此，有必要适当地控制纳米颗粒的回收。为此，存在三种纳米颗粒回收方式：干式处理回收、液体处理回收和湿润处理回收。

用于通过干式处理回收纳米颗粒的装置一般与通过气态处理来制造纳米颗粒的方法（换句话说，在烟气流中生产纳米颗粒的工艺）一起运作。其一般包含具有过滤阻挡层的收集器，所述过滤阻挡层在允许工艺气体逸出的同时阻止纳米颗粒。还可使用气旋装置或静电装置。

在这些干式处理回收装置中，在收集器满了的时候实行对纳米颗粒的收集以便将纳米颗粒放置于袋中或容器中。

通过干式处理进行收集对于负责此任务的人员来说有暴露于纳米颗粒的极高的风险。实际上，在收集期间，收集器是打开的，且由于纳米颗粒的高度挥发性（常以成团形式存在），所以其立即在空气中悬浮，且可因此被空气携载到进入人体内部的路线（鼻孔、嘴、耳朵等）。

确保对相关人员的保护的一种方式是为其配备一体式罩衣和呼吸装置，所述呼吸装置具有合适的过滤能力或通过来自自激回路的空气的输入而起作用。

但此类设备意味着相当大的额外成本（干预时间较长，且要购买罩衣、过滤器等）。另外，由于纳米颗粒的挥发性，在没有采取对纳米颗粒的限制措施的情况下，所述纳米颗粒可沉积在装置中的不同地方。这意味着对负责清洁装置的人员以及对环境（对水、空气和土壤的污染）有额外风险。因此，所实施的限制方式也意味着在装置的设计中以及在其操作中有相当大的额外成本（过滤器的更换、控制）。

液体处理回收装置的作用是将气体中存在的纳米颗粒悬浮在液体中，随后回收所述悬浮物。

湿润处理回收的操作原理与液体处理回收相同，不同之处在于，不是回收悬浮物，而是过滤悬浮物并回收存在于过滤器上的静态湿润颗粒。

在描述末尾处所参考的文献[1]中描述了用于将纳米级或亚微米颗粒放置于悬浮物中的装置的实例。在此装置中，置于悬浮物中的颗粒流被送到包含液体的容器中。可通过简单的气泡，通过用由多个孔刺穿的套筒构成的扩散器将颗粒流直接带入液体中，而获得液体中的颗粒悬浮物。扩散器的此特定设计使得能最大化含有颗粒的烟气流与液体之间的交换表面。通过蒸发烟气流中的液体而获得液体中的颗粒悬浮物。

用于回收纳米颗粒的液体处理或湿润处理方法对于人员和环境来说比干式处理回收方法风险要小。然而，在大量生产纳米颗粒的情况下（即，当气体流每分钟每公升包括多于12.104颗粒时），已知的液体处理或湿润处理回收装置，且尤其是文献[1]中所描述的装置并不非常有效。实际上，纳米颗粒的可湿性于是不足以实现通过液体对所有颗粒的良好俘获。因此，一部分颗粒会释放到气体中，且随后有必要净化气体（例如，使用具有过滤阻挡层的收集器等），以使得气体所携载的纳米颗粒最后不会出现在大气中。对气体中所包括的所述纳米颗粒的限制导致相当大的额外成本（干预时间较长且要购买过滤器）。

发明人自身已设定了改进通过对烟气流中所包括的纳米级或亚微米大小的颗粒的液体或湿润处理进行回收的目标。

发明内容

此目标归功于用于回收气体所携载的纳米或亚微米颗粒的装置而得以达成，其通过产生纳米或亚微米颗粒的稳定悬浮物而回收，所述装置包含容器，所述容器包括：

-用于将至少一种液体注射到所述容器中的构件，

-位于所述容器的上部且在颗粒过滤构件之后的气体排放构件，

-颗粒悬浮物排出构件，

其特征在于，所述装置还包括液环泵，其用以将气体所携载的全部或部分的纳米或亚微米颗粒转移并分散于液体中，所述泵包含：