[发明专利]用于使用光氢离子化的高级氧化过程的设备、系统和方法

说明书

用于通过使催化目标结构的水合催化表面与100nm到300nm波长范围内(优选地包括185nm和254nm波长)的宽谱紫外光接触来形成高级氧化产物的设备、系统和方法。催化表面与紫外光能量和在催化表面处的水合物发生反应以形成高级氧化产物。在一个实施方式中，催化表面包括亲水剂、二氧化钛、银、铜和铑。优选地，催化表面被涂覆有包括亲水剂、二氧化钛、银、铜和铑的涂层。还提供了光氢离子化单元(100)，其包括在空气环境中的紫外光源(204)和催化目标结构(110)以形成高级氧化产物。还提供了用于光氢离子化单元(100)的紫外光指示器和监控和/或控制系统。

本申请是申请日为2019年1月18日、申请号为201910048034.0、发明名称为“用于使用光氢离子化的高级氧化过程的设备、系统和方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明总地涉及将紫外光施加到环境以产生用于杀灭微生物(例如细菌、霉菌和病毒)并驱除气味的氧化剂的领域，更特别地涉及利用紫外光来向环境提供高级氧化产物的高级氧化过程。

背景技术

氧化是一种化学反应，其中，元素或离子的正价增加，失去电子提供给氧化剂。氧化是通过将物质与氧结合发生化学反应(例如通过烧制或锈蚀)来改变物质。氧化过程可用于杀灭细菌、霉菌和病毒。它们也常规性地用于与产生气味的化学品(例如挥发性有机化合物和其它无机和有机化学品)发生反应。

杀菌紫外光线(254nm)用于灭活微生物(例如病菌、病毒和细菌)。紫外光是可靠的，并且很容易被安装。然而，杀菌紫外光只能有效地减少直接通过光线的空气传播的微生物。不幸的是，杀菌紫外光对气体、蒸汽或气味影响很小或没有影响。

虽然紫外光能量(185nm)在施加到环境中的空气时可能产生臭氧气体并且臭氧是强氧化剂，但是升高的数量的臭氧可能对人类和动物是有毒的，并且可能与环境发生不希望有的反应。

因此，有必要克服上面讨论的问题，特别是提供用于明显改进的氧化过程以减少环境中的微生物和气味的设备、系统和方法。

发明内容

根据本发明的可替代优选实施方式，高级氧化产物(例如羟基、臭氧、过氧化氢基、臭氧化物离子、氢氧化物和超氧化物离子、过氧化氢)可由新式和新颖的设备、系统和方法形成。这些高级氧化产物包括与环境中的不希望有的化合物(例如微生物、产生气味的化学品和其它无机和有机化学品)发生反应以消灭和/或灭活这样的化合物的强有效的氧化剂。

根据本发明的优选实施方式，设备包括：用于发射紫外光的紫外光源，从紫外光源发射的紫外光包括在大约100nm处和在大约300nm处的紫外光能量；以及机械地耦合到紫外光源并包括表面的催化目标结构，催化目标结构的表面包括二氧化钛和下列金属化合物中的至少一个：银、铜和铑，以及其中，催化目标结构的表面在与紫外光接触之后与在表面处的水合物发生反应以形成高级氧化产物。

催化目标结构的催化表面优选地包括二氧化钛、银、铜和铑。此外，根据可替代优选实施方式，催化表面包括水合剂(亲水化合物)以及二氧化钛、银、铜和铑。水合剂可包括在催化表面处的水、水分和/或湿气，而亲水剂可包括硅胶、氯化钙、氯化钠或其它已知的具有水合特性的试剂。

根据可替代优选实施方式，催化表面被设计用于与紫外光的最大表面接触。优选地，表面包括脊状或褶皱设计。

根据优选实施方式，光氢离子化单元包括大致围绕紫外光源的催化目标结构。新式和新颖的光氢离子化单元可有效地形成用于高级氧化过程的高级氧化产物。