Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico para un fluido (30), comprendiendo el reactor (10,

12, 14, 16) fotoquímico:

un recipiente (20) que comprende el fluido (30),

una fuente (40) de luz para generar radiación UV (UV1) y emitirla hacia el fluido (30), y un material (50) luminiscente dispuesto al menos parcialmente entre la fuente (40) de luz y el fluido (30) para convertir al menos parte de la radiación UV (UV1) emitida por la fuente (40) de luz en radiación UV (UV2) adicional que tiene una longitud de onda aumentada en comparación con la radiación UV (UV1),

estando el material (50) luminiscente conectado de manera que puede retirarse en el reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico y separado de la fuente (40) de luz.

Reactor fotoquímico y sistema de procesamiento fotoquímico

Campo de la invención

La invención se refiere a un reactor fotoquímico para un fluido.

La invención se refiere además a un sistema de procesamiento fotoquímico.

Antecedentes de la invención

Los reactores fotoquímicos se conocen en sí mismos y se usan para procesar de manera fotoquímica, por ejemplo, un fluido. Los procedimientos de desinfección tanto químicos como físicos se han conocido y usado durante un largo periodo de tiempo para reducir organismos patógenos tales como bacterias, virus, hongos y protozoos. Los procedimientos químicos se basan en gran parte en el uso de compuestos de cloro y ozono. Los procedimientos físicos, tales como filtración, ultrasonidos, calentamiento o irradiación con luz ultravioleta constituyen una carga menor para el entorno ambiental. Además, la exposición de agua a radiación ultravioleta (también indicada adicionalmente como radiación UV) es un procedimiento relativamente libre de mantenimiento y continuo. Por tanto, el uso de reactores fotoquímicos para desinfectar agua está aumentando, especialmente ya que en los países en desarrollo la infraestructura de los suministros de agua municipales no acompañan a la creciente demanda.

Durante los últimos años, especialmente la eficacia de UV de lámparas de excímeros ha aumentando considerablemente. La radiación de excímeros no se reabsorbe por el gas de relleno de una lámpara de descarga, y por tanto las eficacias que pueden lograrse con tales lámparas de descarga de excímeros son comparativamente altas, incluso cuando se usan gases nobles en la lámpara de descarga. El xenón resultó ser el relleno de gas noble más eficaz. Sin embargo, debido a la longitud de onda corta de 172 nanómetros, esta radiación se absorbe fuertemente por el agua y por tanto es menos atractiva para sistemas acuosos.

Desarrollos recientes en materiales luminiscentes permiten el uso de una lámpara de excímeros junto con un material luminiscente que produce luz ultravioleta a una eficacia relativamente alta. Esto se da a conocer, por ejemplo, en la patente estadounidense US 6.398.970B1. Esta patente describe un dispositivo para desinfectar agua y da a conocer una lámpara de descarga de gas que comprende un relleno de xenón, en la que al menos parte de las paredes internas del recipiente de descarga se cubren por un fósforo que emite en el rango de UV-C. En un dispositivo de este tipo, la radiación UV tiene una composición espectral que se encuentra exclusivamente en el intervalo relevante para desinfectar, es decir entre 230 nanómetros y 300 nanómetros.

Un inconveniente de los reactores fotoquímicos conocidos es que la eficacia se reduce a lo largo del tiempo y que es relativamente caro mejorar la eficacia degradada.

Sumario de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un reactor fotoquímico en el que la eficacia puede mejorarse a un coste relativamente bajo.

Según un primer aspecto de la invención, el objeto se logra por medio de un reactor fotoquímico para un fluido, comprendiendo el reactor fotoquímico:

un recipiente que comprende el fluido,

una fuente de luz para generar radiación UV y emitirla hacia el fluido, y un material luminiscente dispuesto al menos parcialmente entre la fuente de luz y el fluido para convertir al menos parte de la radiación UV emitida por la fuente de luz en radiación UV adicional que tiene una longitud de onda aumentada en comparación con la radiación UV,

estando el material luminiscente conectado de manera que puede retirarse en el reactor fotoquímico y estando separado de la fuente de luz.

Los inventores han encontrado que el uso de la lámpara de descarga de gas excímero mejora la eficacia de la generación de la radiación ultravioleta, especialmente en el rango UV lejano (también indicado como VUV) . Sin embargo, un inconveniente de esta eficacia mejorada es el flujo de radiación UV relativamente alto que incide sobre el material luminiscente. Esta radiación UV, especialmente la radiación VUV, normalmente tiene una longitud de onda relativamente corta y por tanto una energía relativamente alta por fotón. Como resultado, el uso de un emisor de luz que emite radiación UV de longitud de onda relativamente corta provoca que el material luminiscente se degrade más rápido que en lámparas fluorescentes convencionales, lo que reduce la eficacia del reactor fotoquímico a lo largo del tiempo. En virtud del hecho de que el material luminiscente está conectado de manera que puede retirarse en el reactor fotoquímico y está separado de la fuente de luz, el material luminiscente puede cambiarse por nuevo material luminiscente si el material luminiscente actual se ha degrado debido a la radiación UV incidente. Cuando, por ejemplo, la eficacia del reactor fotoquímico ha disminuido hasta por debajo de, por ejemplo, un nivel predeterminado, el material luminiscente puede reemplazarse.

En el dispositivo conocido, el material luminiscente está dispuesto en la pared interna del recipiente de descarga de la lámpara de descarga. En una disposición de este tipo, ha de reemplazarse la lámpara de descarga completa cuando la eficacia del reactor fotoquímico se reduce debido a la degradación del material luminiscente. Este reemplazo de la lámpara de descarga puede requerirse aunque la eficacia de la fuente de luz que genera la radiación UV que va a absorberse por el material luminiscente, por ejemplo, apenas se haya degradado. En un caso de este tipo, la mejora de la eficacia del reactor fotoquímico es relativamente cara y normalmente más cara de lo necesario. En el reactor fotoquímico según la invención, sólo se reemplaza el material luminiscente, lo que reduce normalmente el coste de funcionamiento de un reactor fotoquímico de este tipo.

Un beneficio adicional del reactor fotoquímico según la invención es que permite a un usuario del reactor fotoquímico elegir un material luminiscente específico o mezcla específica de materiales luminiscentes adecuados para el procedimiento fotoquímico que va a realizarse en el reactor fotoquímico durante el funcionamiento. El uso de materiales luminiscentes para generar el espectro de radiación requerido ya se conoce, por ejemplo, a partir de la patente estadounidense US 6.398.970B1 tal como se describió anteriormente. Sin embargo, en esta configuración conocida del reactor fotoquímico, una única fuente UV está presente que emite radiación UV que tiene un espectro que se determina mediante la fuente UV en combinación con el material luminiscente aplicado sobre una pared del recipiente de descarga de la fuente UV. Como tal, el reactor fotoquímico conocido está dispuesto para realizar un procedimiento fotoquímico específico. En el reactor fotoquímico según la invención el material luminiscente está conectado de manera que puede retirarse en el reactor fotoquímico. En una disposición de este tipo, el material luminiscente puede elegirse para cumplir los requisitos del procedimiento fotoquímico actual que debe realizarse sobre el fluido presente actualmente en o que fluye a través del reactor fotoquímico. Cuando se requiere un procedimiento fotoquímico diferente que, por ejemplo, requiere radiación UV que tiene une espectro diferente, sólo es necesario cambiar el material luminiscente o la mezcla de materiales luminiscentes de manera que se genera el espectro requerido mediante la combinación de la fuente de luz y el material luminiscente para permitir que se realicen los diferentes procedimientos fotoquímicos por el reactor fotoquímico. Esto mejora la flexibilidad del uso del reactor fotoquímico mientras que limita el coste para implementar esta flexibilidad.

La fuente de luz puede ser cualquier emisor de luz que permita emitir radiación UV, por ejemplo, una lámpara de descarga de baja presión, una lámpara de descarga de alta presión, una lámpara de descarga de barrera dieléctrica o, por ejemplo, un elemento emisor de luz en estado sólido tal como un diodo emisor de luz, un diodo láser o un diodo emisor de luz orgánico.

En una realización del reactor fotoquímico, la fuente de luz está conectada de manera que puede retirarse en el reactor fotoquímico y está separada del material luminiscente. Un beneficio de esta realización es que la fuente de luz también puede reemplazarse de manera relativamente fácil. La fuente de luz, por ejemplo, también puede degradarse, reduciendo de ese modo la eficacia del reactor fotoquímico. Al permitir el reemplazo de la fuente de luz... [Seguir leyendo]

1. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico para un fluido (30) , comprendiendo el reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico:

un recipiente (20) que comprende el fluido (30) ,

una fuente (40) de luz para generar radiación UV (UV1) y emitirla hacia el fluido (30) , y un material (50) luminiscente dispuesto al menos parcialmente entre la fuente (40) de luz y el fluido (30) para convertir al menos parte de la radiación UV (UV1) emitida por la fuente (40) de luz en radiación UV (UV2) adicional que tiene una longitud de onda aumentada en comparación con la radiación UV (UV1) ,

estando el material (50) luminiscente conectado de manera que puede retirarse en el reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico y separado de la fuente (40) de luz.

2. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según la reivindicación 1, en el que la fuente (40) de luz está conectada de manera que puede retirarse en el reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico y separada del material (50) luminiscente.

3. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según la reivindicación 1 ó 2, comprendiendo el reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico una pantalla (22, 52) luminiscente que comprende el material (50) luminiscente.

4. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según la reivindicación 1 ó 2, en el que un fluido (30, 35) adicional puede fluir entre la fuente (40) de luz y el material (50) luminiscente.

5. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según la reivindicación 3, en el que el fluido (30) adicional es idéntico al fluido (30) .

6. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido

(30) fluye a través del reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico.

7. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente (40) de luz es una lámpara (40) de descarga de barrera dieléctrica.

8. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente (40) de luz está dispuesta en una cubierta (22) protectora que tiene una pared al menos parcialmente transparente a radiación UV (UV1) , estando el material (50) luminiscente dispuesto en la pared de la cubierta (22) protectora.

9. Reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la radiación UV (UV1) comprende una longitud de onda por debajo de 200 nanómetros y en el que la radiación UV (UV2) adicional comprende una longitud de onda por debajo de 300 nanómetros.

10. Sistema (10) de procesamiento fotoquímico para procesar de manera fotoquímica la contaminación en un fluido (30) , comprendiendo el sistema (10) de procesamiento fotoquímico el reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico según las reivindicaciones 1 a 9 y que comprende un procesador (110) para controlar una intensidad de la luz emitida por la fuente (40) de luz y/o para controlar una velocidad a la que el fluido (30) fluye a través del reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico y/o para analizar el nivel de contaminación del fluido (30) antes y/o después del procesamiento en el reactor (10, 12, 14, 16) fotoquímico.