[发明专利]液体和气体消毒和净化的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种同时消毒和净化液体和气体的方法。更具体地说，本发明涉及一种使液体和/或气体通过复合聚能器几何形状的反应器更具体地为复合抛物线形聚能器的反应器并同时将处于运动状态的大量发射的和/或输送的和/或各种形式的能量聚集在所述反应器的特别预定内部空间中以形成高能密度区来消毒和净化所述的液体和气体的方法。所述的能量包括声学的和/或超声的瞬间空穴作用以及由选自电磁谱的各波段的电磁能(例如紫外钱、可见光、红外线、微波等)。

反应器的内表面优选用例如氧化钛的光催化剂薄层涂覆，而所述的内表面任选用预定的全息沟槽图案开槽或次波长合成，以便使波长相关的反射和/或折射和/或衍射或其任何组合容易发生。

本发明还涉及所述方法的聚能器(下文称为流体动力复合抛物线形聚能器，即HDCPC)以及涉及以串联或并联或其组合方式相互连接的所述聚能器组。

发明背景

全球需求水的高效消毒技术是毫无疑问的。由于对消毒剂和消毒副产物的严格法规，消毒技术对紫外线技术的偏爱胜于对消毒化学品使用的偏爱。用传统的灯产生的紫外线是产生紫外线能量的基本方法，其无残留作用不产生有害的物质(例如与氯化法比较)。这些灯排列成灯组，常常放在每个有大量所述灯的通道(或反应器)中。这些灯(例如汞弧灯和蒸汽灯)需要费用很高以定期更换和维修。当前由于传统灯的反应器的应用产生的限制是由不能有效地除去胶体沉积物和/或硬水沉积物引起的。此外，为确保充分保护这些灯而使用保护套(例如石英套已知能传送200至320纳米的深紫外线)进一步增加了费用，其常常需要配置另外更加需要的资源以及使设计者、生产者和/或用户难以将光学或声学聚能器用在反应器。本发明不受如此限制，这就是为什么本发明可以用于处理液体或气体的各种消毒、中和、溶解和脱臭。

本发明的目的是提供这样一种对液体和/或气体进行消毒和净化的高效方法：使液体和/或气体通过复合聚能器，同时将各种电磁能以及声能、超声能(瞬间空穴作用)聚集成高能密度和聚集的区域，在该过程中进行DNA和RNA复制序列(例如在有害的微生物中)的消毒或失活，以及进行污染物和被污染介质的溶解、中和和脱臭(例如有机和非有机化合物)。

非成象的光聚能器的光学基本形式——光锥已应用多年[(Holter等(1962))。这些年来，简单的锥型光学聚能器已发展成更有效的复杂的结构物(例如复合抛物形聚能器(下文称CPC)、复合椭圆聚能器(下文称CEC))。已证实例如CPC的光学聚能器可高效利用和聚集收集、聚集和转化的太阳能、并在纤维偶合应用中很好地得以阐述。

声学聚能器也已用于乐器例如喇叭、长笛、风琴和喇叭以及其他乐器发展和进步过程中的各代产品上。在乐器和建筑物的整个历史中可观测到在建筑物、庙宇、教堂和其他建筑结构物中的声学几何的聚集形式。

聚集通过特定导管或室截面的液体和气流的锥形界面存在于许多流体动力和/或气动体系结构中。

上述光学和声学几何形状聚能器用于单独的目的，即用于光聚集的光学聚能器和用于声聚集和/或放大的声学聚能器，但当有液体或气体流通过时未同时用于这两个目的。此外，上述聚能器从来未用作流体动力液流聚能器。更具体地说，此前从未将复合聚能器同时用于增强液体和气体流以及聚集电磁能和声能。电磁能可为任何电磁谱范围的电磁能，例如微波、红外线、可见光、紫外线等，而声能可为任何适合频率的声能。

令人吃惊的是，本发明中已发现，使用复合聚能器作为这样一种聚能器或反应器，其中，当液体和气体同时通过聚能器(单级和/或多级聚能器组)形状的反应器时电磁能和声能相互作用，这使所述的气体和液体得到消毒和/或脱臭和/或净化，同时有很高的生产率。

在本发明的内容中，吸收是这样一种过程，通过这一过程气体、液体或固体形式的物质被溶解或与其他物质混合(ASCE，1985)

在本发明的内容中，吸附为气体分子、离子或溶液中的分子附着到固体表面上(ASCEW，1985)。

在本发明的内容中，吸附等温线为表示恒温下吸附质的本体活性与吸附数量之间关系的图示(Stumm和Morgan以后，1981)。

在本发明的内容中，移流为溶质借流动流体的主体而转移的过程(Freeze和Cherry，1979)。

在本发明的内容中，空隙比为(a)在重力作用下可以从饱和土壤或岩石排出的水的体积与(b)空穴的总体积之比(ASTM，1980)。

在本发明的内容中，各向异性为在不同方向具有不同性质的状态(AGI，1980)。