Regeneración de fluidos por una descarga ultravioleta sin electrodos.

Una zona de regeneración de fluido que comprende:

una pluralidad de lamparas ultravioleta (23) sin electrodos dispuestas en un espacio finito (17) a traves del que un fluido puede pasar para ser regenerado;

y medios (22) para excitar dichas lamparas ultravioleta sin electrodos con radiación electromagnetica de modo que dichas lamparas emiten radiación electromagnetica ultravioleta dentro de dicho espacio; caracterizada porque la zona de regeneración de fluidos comprende ademas:

una pluralidad de superficies de fotocatalizador activadas por ultravioleta dispuestas en dicho espacio de modo que dichas superficies de fotocatalizador, cuando activadas por dicha radiación electromagnetica ultravioleta, reaccionan con materia en dicho fluido para regenerar de tal modo dicho fluido, siendo dichas superficies superficies externas de dichas lamparas, siendo dichas superficies suficientemente delgadas para ser sustancialmente transparentes a la radiación electromagnetica de microondas.

comprendiendo dichas lamparas ultravioleta sin electrodos una pluralidad de esferas (23) dispuestas en dicho espacio para proporcionar intersticios entre ellas a traves de los cuales puede pasar dicho fluido.

Regeneración de fluidos por una descarga ultravioleta sin electrodos.

Campo tecnico Esta invención se refiere a la regeneración de fluidos en un espacio finito por medio de radiación ultravioleta procedente de dispositivos de descarga ultravioleta sin electrodos, incluyendo la excitación de superficies fotocataliticas para provocar reacciones quimicas.

Tecnica antecedente Purificadores de aire tipicos usan lamparas ultravioleta de descarga electr6dica; en algunos casos, se confia en la luz ultravioleta para destruir microrganismos total o parcialmente; en otros casos, la luz ultravioleta activa un fotocatalizador en la superficie de un lecho compacto de granulos o de una estructura que es permeable al aire que fluye a traves de ella. Aparatos similares pueden ser usados en procesos quimicos en los que oxidación fotocatalitica de corrientes de aire o agua es realizada para regenerar (o sea, esterilizar) o acondicionar de otro modo la corriente.

Debido a la corta duración de la lampara, los disefos de purificadores de aire deben hacerse adecuados para el cambio de lampara. Tales disefos son de volumen innecesariamente grande, requieren un gran numero de lamparas ultravioleta y elementos de fotocatalizador (cuando se usan) . El rendimiento de las lamparas ultravioletas electr6dicas (tales como lamparas de mercurio) es menor que el 30%, o sea, menos del 30% de la entrada electrica es convertida en radiación ultravioleta. Lamparas de esta clase son utilizadas en la Patente de EE.UU. 6.280.686 y las patentes mencionadas en ella.

Como un ejemplo, considerese la practica estandar actual empleada en el tratamiento fotocatalitico comercial de corrientes de proceso, tal como purificación de aire del aire contaminado en espacio ocupado de edificios. Un disefo eficaz requiere la reunión, en espacio y tiempo, del fotón de ultravioleta, el elemento superficial de fotocatalizador y la corriente de proceso (por ejemplo, los contaminantes en el aire en el ejemplo de purificación de aire) . La practica actual de disefo fija el fotocatalizador en el espacio y coloca la fuente radiante de ultravioleta externamente al fotocatalizador. Por consiguiente, los elementos superficiales de fotocatalizador son irradiados uniformemente, irradiados confusamente y no irradiados. Esta practica impone necesariamente un limite en los grados de libertad disponibles para el disefo.

Como un ejemplo ilustrativo de aplicación, todos los actuales purificadores de aire fotocataliticos comerciales usan lamparas ultravioleta de descarga electr6dica y un elemento de fotocatalizador que esta configurado como un lecho compacto de granulos fotocataliticos o como un soporte monolitico poroso (o sea, panal, material alveolar reticulado, pantalla, fibra tejida o no tejida, etc.) que tiene un revestimiento de fotocatalizador. Las deficiencias principales de este disefo son dos: primera, como la fuente de radiación ultravioleta es externa al soporte de fotocatalizador y a la superficie de fotocatalizador, o sea la fuente de radiación ultravioleta y la superficie de fotocatalizador estan separadas necesariamente en el espacio, la iluminación es inherentemente no uniforme lo que produce elementos superficiales irradiados confusamente o no irradiados y, por consiguiente, escasa destrucción de contaminantes. Debido a esta deficiencia inherente, el objetivo de disefo de suministro de los fotones de ultravioleta al fotocatalizador, aunque consiguiendo simultaneamente el suministro del contaminante (corriente de proceso) a un fotocatalizador activado adecuadamente, crea un problema dificil de disefo. Segunda, el aparato de procesamiento de fluido ha estado limitado hasta ahora por el uso de lamparas ultravioleta que confian en una descarga electrica entre electrodos para sostener la creación de radiación ultravioleta. Estos dispositivos padecen el depósito de impurezas resultantes de la concentración de calor en los electrodos, lo que a su vez impide la emisión de electrones y, por tanto, la emisión de fotones de ultravioleta (UV) . La radiación de lampara disminuye con el tiempo cuando la lampara envejece y produce una duración util de la lampara que es menor que unas 8.000 horas, una caracteristica inherente de las lamparas ultravioleta basadas en electrodos. Estas deficiencias producen disefos de purificadores de aire que son de gran volumen, requieren un gran numero de lamparas ultravioleta y elementos de catalizador y consumen una gran cantidad de energia electrica. Aunque el ejemplo de purificación de aire es usado para ilustrar defectos de la irradiación externa, esas mismas deficiencias son inherentes en todas las aplicaciones que tienen las fuentes de radiación ultravioleta externas al fotocatalizador.

Una zona de regeneración de fluidos que tiene las caracteristicas del preambulo de la reivindicación 1 es expuesta en el documento WO 01/09924.

Exposicion de la invencion Como se usa en esto, la "regeneración" abarca procesos fotocataliticos y fotoquimicos e incluye (1) "descontaminación" que significa (i) destruir, (ii) matar o (iii) vaporizar cualquier microrganismo (a) totalmente (i) o (b) parcialmente, y (2) "descomposición" que significa oxidación o reducción de compuestos.

Objetos de la invención incluyen, regeneración de fluidos que utiliza radiación ultravioleta que tiene duración de lampara superior a diez afos, regeneración de fluidos por ultravioleta que tiene utilización muy eficiente de energia

de entrada electrica, tal como del orden de rendimiento de 80%, regeneración de fluidos que puede ser realizada en un espacio relativamente reducido, regeneración fotocatalitica muy eficiente de fluidos, regeneración fotocatalitica de fluidos que es implementada facilmente de una manera eficiente en energia y regeneración mejorada de fluidos fotocatalitica y por ultravioleta.

Segun la presente invención, es provista una zona de regeneración de fluidos como se expone en la reivindicación1.

Las lamparas pueden ser activadas por microondas provistas por un magnetrón, en grupos o individualmente. Las lamparas pueden ser activadas por energia de radiofrecuencia acoplada inductivamente. El fluido que es tratado puede ser aire, agua u otros fluidos.

Las aplicaciones posibles de esta invención son variadas, por ejemplo, la purificación de aire de espacios ocupados (por ejemplo, edificios residenciales y comerciales, vehiculos de transporte, etc.) , control de etileno en el transporte de productos horticolas, regeneración de tierra y agua contaminadas, y generalmente para cualquier corriente de aire o agua contaminadas, para sintesis quimica y para esterilización microbiana. La caracteristica clave de este aspecto de la invención es la integración intima de luz ultravioleta (UV) y superficies de fotocatalizador, lo que permite libertad incrementada para controlar independientemente la intensidad de radiación UV y los procesos de transporte de masa en fase de fluido. La presente invención proporciona una fuente de gran duración de emisión ultravioleta asi como reactores fotocataliticos reducidos y muy eficientes para purificación de aire y otras aplicaciones. La presente invención lleva la fuente de ultravioleta y la superficie de fotocatalizador a la proximidad estrecha, consiguiendo de tal modo irradiación casi uniforme de todos los elementos superficiales fotocataliticos. Esta integración estrecha de fuente radiante de ultravioleta y superficie fotocalitica mejora mucho la libertad para controlar independientemente la intensidad de radiación ultravioleta y los procesos de transporte, o sea, transporte de reactivos quimicos en la corriente de proceso a la superficie de fotocatalizador.

La invención proporciona regeneración de fluidos que tiene lamparas ultravioleta con duraciones superiores diez afos, simplificando de tal modo el aparato y reduciendo significativamente el coste de mantenimiento. La invención proporciona rendimiento de ultravioleta del orden de 80%, incluyendo perdidas de transferencia de energia por las cavidades y generadores de radio o microondas.

Otros objetos, caracteristicas y ventajas de la presente invención resultaran mas evidentes a la luz de la descripción detallada siguiente de realizaciones ejemplares de ella, como se ilustra en los dibujos adjuntos.

Descripcion breve de los dibujos La Figura 1 es una vista esquematica lateral esterilizada simplificada de un conducto que tiene esferas que incluyen lamparas ultravioleta sin electrodos en una cavidad de microondas activada por magnetrón.

Modo (s) de realizar la invencion En la Figura 1, una zona 13 de regeneración... [Seguir leyendo]

1. Una zona de regeneración de fluido que comprende:

una pluralidad de lamparas ultravioleta (23) sin electrodos dispuestas en un espacio finito (17) a traves del que un fluido puede pasar para ser regenerado; y medios (22) para excitar dichas lamparas ultravioleta sin electrodos con radiación electromagnetica de modo que dichas lamparas emiten radiación electromagnetica ultravioleta dentro de dicho espacio; caracterizada porque la zona de regeneración de fluidos comprende ademas:

una pluralidad de superficies de fotocatalizador activadas por ultravioleta dispuestas en dicho espacio de modo que dichas superficies de fotocatalizador, cuando activadas por dicha radiación electromagnetica ultravioleta, reaccionan con materia en dicho fluido para regenerar de tal modo dicho fluido, siendo dichas superficies superficies externas de dichas lamparas, siendo dichas superficies suficientemente delgadas para ser sustancialmente transparentes a la radiación electromagnetica de microondas.

comprendiendo dichas lamparas ultravioleta sin electrodos una pluralidad de esferas (23) dispuestas en dicho espacio para proporcionar intersticios entre ellas a traves de los cuales puede pasar dicho fluido.

2. Una zona de regeneración de fluidos segun la reivindicación 1, en la que:

dicho espacio (17) es confinado por material reflector (18, 19) de microondas que incluye material reflector de microondas permeable a dicho fluido, formando de tal modo una cavidad de microondas, y dichos medios comprenden un magnetrón (22) dispuesto para emitir radiación electromagnetica de microondas dentro de dicha cavidad.

3. Una zona de regeneración de fluidos segun la reivindicación 1, en el que dicho espacio (17) esta dentro de un conducto (14) dentro del cual puede circular dicho fluido.