[发明专利]包含氧气的气体混合物用于臭氧生产的应用

说明书

公开了一种制备臭氧的方法，该方法包括：提供气体混合物，该气体混合物包括：a)5vol.％至50vol.％的氧气；b)50vol.％至95vol.％的氧化物气体；使气体混合物经臭氧产生过程生产臭氧。还公开了一种组合物的应用，该组合物包括：a)5vol.％至50vol.％的氧气；b)50vol.％至95vol.％的氧化物气体，作为制备臭氧的反应物。

技术领域

本发明涉及一种臭氧生产方法。更具体地，本发明涉及使用包含氧气和氧化物气体的气体混合物生产臭氧的方法，以及特定的气体混合物作为臭氧产生工艺中的原料以将氧气转化为臭氧的应用。

背景技术

臭氧多年来用于减少食品、医疗器械和水消毒中的生物负荷。作为强氧化剂，臭氧能够灭活大范围的微生物，并且发现微生物难以产生抗性。

臭氧的关键优势在于它是由氧气产生的，并自然变回氧气，不会留下其他残留物。与替代使用的其他化合物或技术相比，这使得臭氧对环境友好。然而，臭氧的这种自然变化妨碍臭氧远程设施生产并将其运输到使用地点。因此，臭氧通常根据需要在现场产生。

大多数臭氧应用要求臭氧气体的体积浓度高于10,000ppm，以提供足够量的臭氧来获得所需的效果。例如，医疗器械消毒器可以在30,000至40,000ppm的臭氧中暴露4小时以对可重复使用的医疗器械进行充分消毒。然而，也有应用考虑较低臭氧浓度。用于水消毒的臭氧发生器使用纯氧，并在将所产生的臭氧引入水中之前在气相中产生类似的浓度。

为了实现如此高的臭氧浓度，臭氧发生器通常使用在纯氧中进行的高(kV)电压电晕放电、介质阻挡放电(DBD)、类似的放电或电离辐射。在氧气中产生弥散的等离子体状态，一部分氧气分子被分解，然后再结合以产生臭氧。

高压源、等离子体以及纯氧本身的组合存在火灾和爆炸危险，必须通过采用合适的步骤和设备来控制。这造成了显著的缺陷，该缺陷能够妨碍臭氧在某些应用或某些工厂中使用，在这些应用或工厂中，这种火灾风险是不可接受的。

已经尝试通过用氮气或氩气稀释氧气或甚至通过使用空气来缓解这个问题。然而，某种程度上由于单线态氧与氮气的副反应形成NOx，由这些气体混合物产生的臭氧浓度显著降低。

另一种用于减少生物负载的方法采用电离辐射消毒，例如紫外线、γ射线、电子束或X射线辐射。然而，某些材料，尤其是当需要频繁消毒时，可能会受损。通常，臭氧在这些工艺中作为副产物产生。增加臭氧浓度可以改善和加速消毒，并且可以降低辐射处理的频率和强度。

因此，本发明的一个目的是消除或缓解至少一个或多个上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种由包含氧气的气体混合物生产臭氧的更安全的方法，易燃材料在该气体混合物中比在纯氧气中更不易燃烧，然而臭氧产率相当。

本发明的另一个目的是提供一种用于消毒的电离辐射方法，其使被消毒的材料的损害最小化甚至避免其损害。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种制备臭氧的方法，包括：

-提供气体混合物，该气体混合物包括

a)5vol.％至50vol.％的氧气；

b)50vol.％至95vol.％的氧化物气体；以及

-使气体混合物经臭氧产生工艺来生产臭氧。

因此，本发明可用于处理材料和器械以改变表面性质(例如表面能、结合氧以改善粘附性)或用于使医疗器械或生命科学器械上的微生物灭活。

包含先进的聚合物、电子元件、光学元件、电池等的现有技术器械的日益复杂化使得这些器械在置于富氧气氛中时是高度易燃的。